【摘要】 一种基于无线传感网的二氧化碳地质封存实时监测系统及方法，属于二氧化碳远程实时监测领域。监测系统包括监测服务器、分别与监测服务器通过GPRS无线通信网络相连接的多个远程数据转发器、以各个远程数据转发器为中心呈星型局域网结构无线互连的多个二氧化碳监测仪器；远程数据转发器包括电源模块、微控制器、分别与微控制器相连的短距离无线接收模块、SD存储模块、LCD显示模块和GPRS无线传输模块；二氧化碳监测仪器包括电源模块、微控制器、分别与微控制器相连的监测井传感器组、GPS定位模块和短距离无线发射模块；兼顾二氧化碳地质封存监测井大范围离散和小范围密集分布的监测需求，结构简单、布点灵活、远程实时、无线传输、实时显示、成本低廉和低功耗。 【专利类型】发明授权 【申请人】中国矿业大学 【申请人类型】学校 【申请人地址】221116 江苏省徐州市大学路1号中国矿业大学科技处 【申请人地区】中国 【申请人城市】徐州市 【申请人区县】铜山区 【申请号】CN201210404002.8 【申请日】2012-10-23 【申请年份】2012 【公开公告号】CN102901536B 【公开公告日】2014-12-10 【公开公告年份】2014 【授权公告号】CN102901536B 【授权公告日】2014-12-10 【授权公告年份】2014.0 【IPC分类号】G01D21/02; G08C17/02 【发明人】杨慧; 秦勇; 酆格斐; 慈慧 【主权项内容】1.基于无线传感网的二氧化碳地质封存实时监测系统，包括：监测服务器(101)、GPRS无线通信网络、远程数据转发器(102)和二氧化碳监测仪器(103)；监测服务器(101)通过GPRS无线通信网络连接多个远程数据转发器(102)；其特征是：每一个远程数据转发器(102)均连接有多个二氧化碳监测仪器(103)，以各个远程数据转发器(102)为中心呈星型局域网结构无线互连有多个二氧化碳监测仪器(103)； 所述的监测服务器(101)是运行数据监测服务的计算机，监测服务器(101)部署在互联网的任意节点位置，通过GPRS无线通信网络与远程数据转发器(102)建立双向无线连接，获取二氧化碳监测仪器(103)的监测数据，同时二氧化碳监测仪器(103)通过GPRS无线通信网络和远程数据转发器(102)获取监测服务器(101)反馈的控制信息，二氧化碳监测仪器(103)为多个，分别安置各个监测井中； 所述的远程数据转发器(102)包括：电源模块(201)、微控制器(202)、短距离数据接收模块(203)、SD存储模块(204)、LCD显示模块(205)和GPRS无线传输模块(206)；所述的短距离数据接收模块(203)、SD存储模块(204)、LCD显示模块(205)和GPRS无线传输模块(206)分别与微控制器(202)的端口相连接；其中：电源模块(201)为远程数据转发器(102)提供电能；短距离无线接受模块(203)接受多个二氧化碳监测仪器(103)发送来的监测数据； SD存储模块(204)自动存储二氧化碳监测仪器(103)的监测数据；LCD显示模块(205)实时显示当前的监测数据、无线网络连接状态及电源状态信息； GPRS无线传输模块(206)将二氧化碳监测仪器(103)的监测数据无线连续传输到监测服务器(101)； 所述的二氧化碳监测仪器(103)包括电源模块(301)、微控制器(302)、监测井传感器组(303)、GPS接收模块(304)和短距离无线发射模块(305)；监测井传感器组(303)、GPS接收模块(304)和短距离无线发射模块(305)分别与微控制器(302)的端口相连接；电源模块(301)为二氧化碳监测仪器(103)提供电能；所述的监测井传感器组(303)包括气体温度传感器、气体湿度传感器、光照强度传感器、二氧化碳传感器、土壤温度传感器和土壤湿度传感器，该传感器组监测并采集二氧化碳地质封存监测井的气体和土壤状况数据；GPS接收模块(304)远程接收监测井的定位信息和授时信息，定位信息包括经度、纬度和高程，授时信息以格林尼治时间表示；短距离无线发射模块(305)将监测数据发送给远程数据转发器(102)的短距离无线接收模块(203)。 2.基于无线传感网的二氧化碳地质封存实时监测方法，其特征是：实现无线实时监测的方法包括：二氧化碳地质封存监测井的远程无线实时监测方法、二氧化碳监测仪器(103)实时监测二氧化碳地质封存监测井的状态变化过程和远程数据转发器(102)进行监测数据GPRS无线通信网络传输过程； (1)、所述的二氧化碳地质封存监测井的远程无线实时监测方法包括以下步骤： a．每个二氧化碳地质封存监测井中安置一个二氧化碳监测仪器(103)，多个二氧化碳地质封存监测井周围安置多个远程数据转发器(102)，并以远程数据转发器(102)为中心，将多个二氧化碳监测仪器(103)以星型局域网拓扑结构进行无线互连组网； b．每个二氧化碳监测仪器(103)实时监测二氧化碳地质封存监测井的气体、土壤、GPS定位和授时数据； c．在监测到二氧化碳地质封存监测井的气体和土壤状况发生变化时，二氧化碳监测仪器(103)的短距离无线发射模块(305)将监测数据无线发射给远程数据转发器(102)的短距离无线接收模块(203)； d．每个远程数据转发器(102)接受到于多个二氧化碳监测仪器(103)的监测数据后，由GPRS无线传输模块(206)将监测数据通过GPRS无线通信网络连续传输到监测服务器(101)； e．监测服务器(101)可部署在互联网的任意节点位置，从GPRS无线通信网络接收监测数据，同时提供客户的互联网访问； (2)、所述的二氧化碳监测仪器(103)实时监测二氧化碳地质封存监测井的状态变化过程，包括如下步骤： 2a．每个二氧化碳监测仪器(103)接通电源后，微处理器(302)对监测井传感器组(303)、GPS定位模块(304)和短距离无线发射模块(305)进行初始化，实时监测并控制各模块的运行状态； 2b．监测井传感器组(303)包括：气体温度传感器、气体湿度传感器、光照强度传感器、二氧化碳传感器、土壤温度传感器和土壤湿度传感器，实时监测二氧化碳地质封存监测井的气体和土壤状态变化，并将监测数据传递给微控制器(302)； 2c．GPS接收模块(304)实时获取当前监测井的定位和授时信息，定位信息包括经度、纬度和高程，授时信息以格林尼治时间表示，并将GPS的接收数据传递给微控制器(302)； 2d．微控制器(302)实时对接收到的二氧化碳地质封存监测井的气体、土壤和GPS监测数据进行对比分析； 2e．判断二氧化碳地质封存监测井的监测数据是否发生变化， 当微控制器(302)分析到二氧化碳地质封存监测井监测数据发生变化时，将监测数据进行封装，并通过短距离发射模块(305)将监测数据无线发送给相连接的远程数据转发器(102)； 当没有发生变化，微处理器(302)进入休眠状态，定时被唤醒接收监测井传感器组(303)和GPS接收模块(304)传递来的监测数据，执行步骤2d； (3)、所述的远程数据转发器(102)进行监测数据GPRS无线通信网络传输过程，包括如下步骤： 3a．每个远程数据转发器(102)接通电源后，微控制器(202)初始化短距离无线接收模块(203)、SD存储模块(204)、LCD显示模块(205)和GPRS无线传输模块(206)，实时监测并控制各模块的运行状态； 3b．GPRS无线传输模块(206)拨号上线，连接监测服务器(101)与远端移动网握手实现点对点通信； 3c．等待短距离数据接收模块(203)获取二氧化碳监测仪器(103)无线发送来的监测数据； 3d．将获取的监测数据自动连续存储到SD存储模块(204)中； 3e．将当前的监测数据、无线网络连接状态和电源状态数据信息在LCD显示模块(205)上实时显示； 3f．判断GPRS无线传输模块(206)与监测服务器连接是否成功，如连接不成功则执行步骤3b； 3g．判断SD存储模块(204)中是否存在未发送数据，若存在未发送数据将SD存储模块(204)中未发送的监测数据进行用户数据包协议UDP封包，通过GPRS无线传输模块(206)进行无线传输发送； 3h．将当前监测数据进行用户数据包协议UDP封包，通过GPRS无线传输模块(206)进行无线传输发送。 【当前权利人】中国矿业大学 【当前专利权人地址】江苏省徐州市大学路1号中国矿业大学科技处 【专利权人类型】公立 【统一社会信用代码】12100000466007570L 【引证次数】7.0 【自引次数】1.0 【他引次数】6.0 【家族引证次数】7.0 【家族被引证次数】16

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