[发明专利]工业装备及环境监控的WSN信息感知系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业装备和农业、交通、仓储、居住等环境监控方法，尤其是一种用于如工业装备物联网管控、工业环境监控等场合的WSN信息感知系统及方法。

背景技术

目前，对工业装备状态进行监测主要采用以下三种方法：(1)离线的人工巡检，这是许多中小型企业通常采用的办法；(2)有条件的大中型企业采用有线的办法；(3)2G或3G公共无线网方法。分析以上三种方法，发现存在下述问题：

1.离线的人工巡检方法尽管有一定的效果，但缺乏实时性、及时性、准确性、远程化、网络化和低成本，而且漏报率较高。

2.采用有线办法的数据传输的可靠性是容易保证的，但从更广泛的应用实际意义和未来发展的角度看，主要存在下述几个方面的问题：①对移动的工业装备不适用。②系统投资大、成本高、性能价格比低。③系统的电缆复用率低、复杂性高，因而系统的故障率高、不便于维护。④系统的扩展性差，使得监测容量相对较小，特别是在其监测系统己安装好后需要增加监测区域的情况下，需要对软件及硬件作较大的改动，甚至需要重新设计制作。

3.采用2G或3G等公共无线网监测和预警，对于大范围区域移动工业装备确是一个值得考虑的解决方案，但对于工业现场和小范围区域移动的工业装备却不尽合理，因为它的运行成本高，普及推广价值不大。更为重要的是，无线收发模块由于天线等元件的表面静电电荷、高频辐射等因素在收发功率较大时可能产生高频电火花，特别在环境恶劣时发生的可能性更大。而且，根据2G或3G系统的无线数据传输的固有机理，无线收发功率常常会由于需要监控的区域范围大而较大。因此，在将其用于不可避免地存在易燃、易爆气体、粉尘和流体的石油、化工企业的环境中时，常常很难达到防爆的安全要求。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术的缺点，本发明提供一种用于工业装备及环境监控的WSN感知系统和方法，解决了在工业现场中对工业装备及环境状态信息的采集与无线传输，并实现传感信息的显示以及对执行设备的控制，有利于准确诊断并防范故障。

技术方案：一种用于工业装备及环境监控的WSN信息感知系统，包括：

无线采集器，分布在监测现场环境中，由干电池或工业现场基础供电设施供电，用于存储工业装备的信息、获取工业装备或工业环境的参数信息；无线采集器将采集到的传感器数据通过该感知系统自组网络发送到无线网关；

无线控制器，由工业现场基础供电设施供电，用于接收无线网关传来的控制指令，按照控制指令对诸如驱动电机、电磁阀、声光报警器等开关型执行设备进行控制，并反馈执行设备的状态信息给无线网关；同时，其作为系统自组织网络的一部分，可以转发无线采集器的传感器数据到无线网关；

无线网关，由工业现场基础供电设施供电，用于进行网络中的数据交换与路由选择，将基站传来的控制指令发送给无线控制器，同时作为系统中底层无线传感器网络的汇聚节点，负责接收无线采集器通过自组网传来的传感数据以及无线控制器反馈回来的状态信息，将其无线发送到基站；

基站，设置在工业现场的监控室内，通过串口与监控室内的本地监控终端相连，作为无线传感器网络和本地监控终端的连接点；基站下行通过无线通信模块接收无线网关传来的工业装备或环境的传感数据和状态信息，将其经过分析、处理、配置后，上行通过串口发往本地监控终端，并将本地监控终端下达的控制指令通过无线通信模块发送到无线网关。

本地监控终端，接收基站上传的传感数据和状态信息，存储、显示采集到的传感数据，工作人员根据本地监控终端显示的传感数据决定相应执行设备的开/关操作，并由本地监控终端发送控制指令到基站。

为了增强便捷性监控和适应于大数据存储和管理的需要，优选地，还可以增设移动监控终端和远程监控中心，均可以都过移动互联网/互联网接收基站发送的传感数据包和状态消息包，实现移动式监控，同时可达到对数据的存储和后续分析、以及对工业装备和环境的远程诊断。

一种用于工业装备及环境监控的WSN信息感知方法，基于上述的信息感知系统，并包括如下步骤：

2.1.无线采集器、无线控制器、无线网关、基站上电初始化；

2.1.1.基站发出系统预启动数据包给无线网关，保持侦听状态；

2.1.2.无线网关保持侦听状态，将自身到汇聚节点(即无线网关自身)的跳数h_s0设置为0；

2.1.3.无线采集器保持侦听状态，将自身到汇聚节点(无线网关)的跳数h_s初始化为0；

2.1.4.无线控制器采集执行设备的状态信息，发送至无线网关；