一種基于無線傳感器網絡的遠洋船舶安全監控系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及船舶電子信息領域，具體地，涉及一種基于無線傳感器網絡的遠洋船舶安全監控系統。
【背景技術】
[0002]無線傳感器網絡是一種分布式傳感網絡，它的終端是可以感知和檢查外部世界的傳感器，傳感器通過無線方式產生通信，因此網絡設置靈活，設置位置可以隨時更改，還可以與互聯網進行有線或者無線的連接，并通過無線通訊方式形成一個多跳自組織網絡。
[0003]無線傳感網絡實現了數據的采集、處理以及傳輸三大功能，所述無線傳感網絡由部署在檢測區域內大量的廉價微型節能傳感器節點組成，通過無線通信方式以自組織的形式形成網絡系統，其目的是協同地感知、采集和處理網絡覆蓋區域中感知對象的信息，接受命令并與控制中心交換有關現實世界的信息。
[0004]無線傳感器網絡所具有的眾多類型的傳感器，可探測包括溫度、濕度、噪聲、光強度、壓力、加速度和方向等信息及周邊環境。基于MEMS的微傳感技術和無線聯網技術為無線傳感器網絡賦予了廣闊的應用前景。在軍事、航空、反恐、防爆、救災、環境、醫療、保健、家居、工業、商業等領域都已經有所應用。
[0005]伴隨著移動通信技術、嵌入式操作系統和半導體技術的發展，移動智能終端已經深入尋常百姓家并且逐漸改變著人們的生活習慣，人們已經習慣于在智能終端上完成越來越多的工作。
[0006]然而目前并沒有一種基于無線傳感器網絡和移動智能終端實現對船舶的遠程監控，實現船舶安全監控的自動化和實時化的技術手段。

【發明內容】

[0007]針對現有技術中并沒有一種較為完善的對船舶的遠程監控的技術缺陷，本發明的目的是提供一種基于無線傳感器網絡的遠洋船舶安全監控系統。
[0008]根據本發明的一個方面，提供一種基于無線傳感器網絡的遠洋船舶安全監控系統，至少包括無線傳感器網絡、船載終端、移動智能終端，所述無線傳感器網絡與所述船載終端通信連接，所述船載終端與所述移動智能終端通信連接，且所述船載終端還與至少一個衛星通信終端通信連接。
[0009]優選地，所述無線傳感器網絡由多個傳感器節點組成，所述傳感器節點分為終端節點、路由節點以及匯聚節點，所述終端節點分別與所述路由節點以及匯聚節點通信連接，所述匯聚節點與所述船載終端通信連接。
[0010]優選地，所述終端節點、路由節點以及匯聚節點均由傳感器單元、處理單元、無線收發單元以及電源單元組成，所述電源分別與所述傳感器單元、處理單元、無線收發單元電連接，所述處理單元分別與所述傳感器單元以及無線收發單元通信連接，所述無線收發單元在工作狀態下提供無線傳感器網絡的正常工作以及移動智能終端的信息收發。
[0011]優選地，所述傳感器單元包括傳感器以及模數轉換模塊。
[0012]優選地，所述處理單元包括處理器以及存儲器。
[0013]優選地，所述無線收發單元由無線收發模塊組成。
[0014]優選地，所述電源為微型電源。
[0015]優選地，所述傳感器節點用于采集環境參數，所述環境參數通過所述匯聚節點傳輸給所述船載終端。
[0016]優選地，所述環境參數包括溫度、濕度、噪聲、光強度、壓力、加速度或者方向。
[0017]優選地，所述傳感器節點被分布于所述遠洋船舶的集裝箱、甲板和/或船艙。
[0018]優選地，在工作狀態下，所述無線傳感器網絡將環境參數發送給所述船載終端，所述船載終端對所述環境參數進行分析、存儲，并將其發送給移動智能終端以及所述衛星通信終端。
[0019]優選地，所述安全監控系統還包括至少一個衛星通信終端4，所述衛星通信終端4分為衛星通信終端船載端41以及衛星通信終端地面端42，所述衛星通信終端船載端41分別與所述船載終端2以及衛星通信終端地面端42通訊連接。
[0020]根據本發明的另一個方面，提供了一種對船舶安全進行監控的控制方法，包括如下步驟:
[0021]a、所述傳感器節點采集所述環境參數；
[0022]b、所述傳感器節點將所述環境參數傳輸給所述船載終端；
[0023]C、所述船載終端處理所述環境參數；
[0024]d、若所述船載終端發現異常參數，發出警報，并斷開電源；
[0025]e、所述船載終端將所述異常參數發送給移動智能終端以及所述衛星通信終端；
[0026]f、所述船載終端實時采集所述環境參數，直到所述環境參數恢復正常，取消警報。
[0027]優選地，在所述步驟a之前，還包括步驟:對遠洋船舶作業區域進行劃分；對所述傳感器節點進行編號；將所述編號傳感器節點進行定位處理。
[0028]優選地，在所述步驟a中，包括如下步驟:所述終端節點以及所述路由節點采集所述環境信息；所述終端節點以及所述路由節點將所述環境信息轉化為環境參數；所述終端節點以及所述路由節點將所述環境參數傳輸給匯聚節點；所述匯聚節點將環境參數進行整入口 ο
[0029]優選地，在所述步驟c之后，還包括如下步驟:所述船載終端將所述環境參數發送給所述衛星通信終端；所述衛星通信終端接收所述環境參數數據；所述衛星通信終端處理所述環境參數數據；所述衛星通信終端將所述環境參數數據發送給控制信息中心。
[0030]優選地，在所述步驟c之后，還包括如下步驟:移動智能終端發出請求信息；移動智能終端與所述船載終端產生通信；船載終端將實時環境參數發送給所述移動智能終端；移動智能終端接收所述實時環境參數。
[0031]優選地，在所述e之后，還包括如下步驟:所述移動智能終端接收所述異常參數，同時向所述船載終端發出控制指令。
[0032]根據本發明的另一個方面，提供一種基于無線傳感器網絡和移動智能終端的遠洋船舶安全監控系統，其特征在于系統由無線傳感器網絡、船載終端、移動智能終端和衛星通信終端等組成。船舶無線傳感器網絡通過遍布于船舶集裝箱、甲板、船艙的傳感器采集與船舶安全有關的各項參數。船載終端用以匯集、分析、存儲和轉發數據，并且可以向傳感器節點的執行傳感器下發控制命令，從而在突發情況下實現對船舶的控制。移動智能終端用以和船載終端交互，可以讓工作人員在移動作業中獲取傳感網的數據以及下發控制命令。衛星通信終端負責船舶與地面間的遠程數據收發。
[0033]優選地，所述無線傳感器網絡使用的是分層體系，在這種結構體系中節點被劃分在不同級別的子網絡中，各子網絡分別對應不同的作業區域；在船舶集裝箱、甲板、船艙的檢測部位安置相應的傳感器節點并通過編號的方式以供定位；在各子網絡中分為終端節點和路由節點，數據通過網絡的最優路徑層層傳輸給路由節點，經路由節點轉發給匯聚節點后，由匯聚節點傳遞給船載終端。
[0034]優選地，所述移動智能終端為常用的智能手機、平板電腦等搭載有操作系統的電子產品。
[0035]優選地，所述衛星通信終端根據實際需求將船載終端上匯聚的部分或者全部傳感器數據以及船舶的GPS信息發送給地面上的衛星通信終端，以供陸上管理人員實時掌握船舶的狀態。
[0036]優選地，所述船載終端可以對傳感網采集的數據進行分析，當環境的某些關鍵參數出現異常時，船載智能終端會發出報警。
[0037]優選地，所述無線傳感器網絡不僅具有數據采集功能，傳感器節點配置的傳感執行單元還可以根據終端下發的命令做出控制操作。
[0038]優選地，所述傳感器節點由傳感器單元、處理單元、無線收發單元和電源單元組成；傳感器單元由傳感器和模/數轉換模塊組成；處理單元由處理器、存儲器等嵌入式系統構成；無線收發單元由無線收發模塊組成；電源采用微型電池。
[0039]優選地，所述無線傳感器網絡由終端節點、路由節點和匯聚節點組成，終端節點將負責控制傳感器并將數據發送給路由節點或匯聚節點，路由節點除具有終端節點的功能外還可以對數據進行路由轉發，匯聚節點負責將終端節點和路由節點收集的數據傳輸給船載終端。
[0040]本發明采用無線傳感器網絡和移動智能終端實現對船舶的遠程監控，實現了船舶安全監控的自動化和實時化。本發明能夠遠程監控船舶狀態、實時獲取監控區域的相關數據，當出現異常情況時可以在遠程作出應急操作。這樣既能減少不必要的人員傷亡又能夠讓管理人員實時掌握關鍵的數據，大大減小了危害發生的可能性，提高船舶安全管理水平。
[0041]本發明的無線傳感器網絡使用基于分層的體系結構，這種網絡結構正好適合船舶的環境特點，以作業區域的劃分來確定子網絡的結構，從而可以根據區域的不同來配置不同類型的傳感器，進而降低部署的成本。在船舶控制室配置本系統的船載終端用以接收處理從網絡傳來的信息，并且進行分析、存儲和轉發，當某些參數超過一定的限值時能夠自動報警。衛星通信終端可以將無線傳感器網絡獲取的數據進行整合后發送給陸上安全、控制部門，這對于船舶的駕駛安全、消防安全、貨物安全都具有十分重要的意義。本發明能夠遠程監控船舶狀態、實時獲取監控區域的相關數據，從而及早發現船舶隱患，采取措施以防患于未然，從而可以極大地提高船舶的