本发明属于无线传感网络技术领域，尤其涉及一种大面积软土地基处理施工现场监测系统。
背景技术：
我国公路行业规范对软土地基定义是指强度低，压缩量较高的软弱土层，多数含有一定的有机物质。现有技术在软土地基上修建公路及建筑物时，需要对软土地基进行加固处理，对软土地基的加固处理方法有换填土法、抛石挤淤法、打桩加固法、排水固结法等。而真空排水预压法是一项即新的加固软土技术，属于排水固结法的一种，在采用真空排水预压法进行软土地基处理的过程中，需要定期对软土地基进行监测，在土地基处理的面积比较大时，现有对软土地基的监测技术主要有以下三种方式：一是通过人工手段对软土地基进行监测，效率较低；二是通过有线传感器监测，但是由于检测的软土地基区域很大，需要众多的传感器，采用的是有线传输的方式，电缆以及电缆铺设的成本较高；三是通过无线传感器监测，但是由于检测的软土地基区域很大，需要众多的传感器，采用无线传输的方式，由于监测数据的传输距离过长，监测数据传输过程消耗的能量大。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供了一种大面积软土地基处理施工现场监测系统，解决监测数据在传输过程中由于距离过长，导致监测数据传输过程消耗能量大的问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种大面积软土地基处理施工现场监测系统，包括监测中心、多个5g基站、多个协调器和多个传感器节点，监测中心分别与多个5g基站通信连接，协调器包括用于获取位置信息的第一gps模块，多个5g基站和多个传感器节点通过多个协调器组建多个zigbee子网络，每个zigbee子网络包括一个5g基站和一个协调器，位于同一zigbee子网络内的5g基站、协调器和传感器节点之间相互通信连接；
多个传感器节点部署在软土地基上，用于监测软土地基，各传感器节点包括用于获取位置信息的第二gps模块，各传感器节点将监测数据实时传输至同一zigbee子网络内的协调器，再由协调器和5g基站传输至监测中心，监测中心对收到的监测数据进行整合，并对整合后的监测数据进行展示；
其中zigbee子网络的组建过程如下：
s110、获取每个协调器的位置信息和获取每个传感器节点的位置信息，并分别将每个协调器记为nextid节点；
s120、对于每个nextid节点，根据nextid节点的位置信息和所有传感器节点的位置信息，找到距离nextid节点最近的若干目标传感器节点，将找到的若干目标传感器节点存储在nextid节点的邻居节点队列中，同时将找到的若干目标传感器节点加入到nextid节点所在的zigbee子网络节点队列中；
s130、判断所有zigbee子网络节点列队中的节点总数与所有传感器节点的数量是否相同，若否，则在每个nextid节点的邻居节点队列中找到距离nextid节点第2远的传感器节点，作为新的nextid节点；
s140、重复步骤s120和步骤s130直至所有zigbee子网络节点队列中的节点总数与所有传感器节点的数量相同。
进一步地，找到距离nextid节点最近的若干目标传感器节点的过程如下：
s121、在所有传感器节点中找到距离nextid节点最近的四个传感器节点；
s122、对于找到的每个传感器节点，判断传感器节点是否已经加入zigbee子网络，若传感器节点未加入zigbee子网络，则执行步骤s123，若传感器节点已加入zigbee子网络，则执行步骤s124；
s123、将传感器节点作为目标传感器节点；
s124、将寻找系数m累加1，并在所有传感器节点中寻找距离nextid节点第(4 m)近的的传感器节点，其中寻找系数m的初始值为0，若能找到，则执行步骤s122，若不能找到，则执行步骤s125；
s125、结束寻找。
进一步地，5g基站包括边缘服务器，5g基站的边缘服务器对接收的所有监测数据进行整合检查，判断接收的所有监测数据是否包含其所在的zigbee子网络内所有传感器节点的监测数据，若是，则将整合后的监测数据发送至监测中心；若否，则通过5g基站发送重传命令至协调器，协调器将重传命令广播消息给同一子网络内的所有传感器节点，接收到广播消息的传感器节点重新采集监测数据，并将采集的监测数据发送至协调器。
进一步地，还包括多个手持终端，多个手持终端与任意5g基站通信连接，每个手持终端包括用于获取位置信息的第三gps模块；5g基站的边缘服务器对接收的所有监测数据进行分析，判断各监测数据是否异常，若是，则获取采集异常监测数据的传感器节点的位置信息作为目标位置，根据目标位置和多个手持终端的位置信息，找到距离目标位置最近的目标手持终端，通过5g基站将异常监测数据和目标位置发送至目标手持终端中。
进一步地，各传感器节点执行预设的二路数据传输算法，将监测数据实时传输至同一zigbee子网络内的协调器，二路数据传输算法的步骤包括：
s201、预设的监测数据采集时间是否开始，若是，则执行步骤s203，若否，则执行步骤s211；
s202、是否接收到重传广播消息，若是，则执行步骤s203，若否，则执行步骤s208；
s203、采集当前监测数据；
s204、从同一zigbee子网络的所有邻居节点中找出与同一zigbee子网络的协调器距离最近的两个传感器节点，分别记为node1和node2；
s205、判断node1和node2中是否有协调器，若是，则执行步骤s206，若否，则执行步骤s207；
s206、将监测数据传输至协调器；
s207、将监测数据分别传输至node1和node2；
s208、是否收到邻居节点发送的监测数据，若是，则执行步骤s209；
s209、接收邻居节点发送的监测数据，执行步骤s204；
s210、预设的数据传输时间是否结束，若是，则执行步骤s211
s211、休眠，执行步骤s201。
进一步地，传感器节点还包括第一处理器、第一zigbee通信模块、a/d转换模块、负压传感器、存储器和第一电池模块，第一处理器分别与第一zigbee通信模块、第二gps模块、存储器和a/d转换模块连接，负压传感器与a/d转换模块连接，第一电池模块为第一处理器、第二gps模块、a/d转换模块、负压传感器和存储器供电。
进一步地，协调器还包括第二处理器、第二zigbee通信模块、第一gps模块、串口和第二电池模块，第二处理器分别与第二zigbee通信模块、第一gps模块和串口连接，第二电池模块为第二处理器、第二zigbee通信模块、第一gps模块和串口供电，第二处理器通过串口与5g基站通信连接。
相比于现有技术，本发明的有益效果为：设计合理，能够进行实时对软土地基进行监测，通过多个协调器将部署在软土地基上的多个传感器节点划分成多个zigbee子网络，zigbee子网络的网络规模小，同一zigbee子网络内的传感器节点和协调器的距离相对比较近，监测数据传输方便，监测数据传输的能量消耗小，传感器节点和协调器的使用寿命长；并且各个传感器节点都可以实时采集软土地基的监测数据，并将监测数据发送至同一zigbee子网络内的协调器，再由所述协调器和5g基站传输至监测中心，无需人工参与，监测效率高，监测中心对收到的监测数据进行整合，并对整合后的监测数据进行展示，方便监测人员进行查看与监测，真正实现对软土地基进行实时有效的监测；本发明可扩展性强，监测中心、协调器和传感器节点的数据采集及传输部分都采用无线通信技术，对于软土地基的监控面积的增加，仅添加传感器节点便可实现，可移动性好，维护方便。
附图说明
图1为本发明大面积软土地基处理施工现场监测系统的示意图；
图2为本发明大面积软土地基处理施工现场监测系统中zigbee子网络的组建过程的步骤流程图；
图3为本发明大面积软土地基处理施工现场监测系统中传感器节点的结构示意图；
图4为本发明大面积软土地基处理施工现场监测系统中协调器的结构示意图；
图5为本发明大面积软土地基处理施工现场监测系统中二路数据传输算法的步骤流程图。
图中，1-监测中心，2-5g基站，3-协调器，31-第二处理器，32-第二zigbee通信模块，33-第一gps模块，34-串口，35-第二电池模块，4-传感器节点，41-第二gps模块，42-第一处理器，43-第一zigbee通信模块，44-a/d转换模块，45-负压传感器，46-存储器，47-第一电池模块，5-软土地基。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
请参阅图1和图2，图1为本发明大面积软土地基处理施工现场监测系统的示意图，图2为本发明大面积软土地基处理施工现场监测系统中zigbee子网络的组建过程的步骤流程图。一种大面积软土地基处理施工现场监测系统，包括监测中心1、多个5g基站2、多个协调器3和多个传感器节点4，监测中心1分别与多个5g基站2通信连接，协调器3包括用于获取位置信息的第一gps模块33，多个5g基站2和多个传感器节点4通过多个协调器3组建多个zigbee子网络，每个zigbee子网络包括一个5g基站2和一个协调器3，位于同一zigbee子网络内的5g基站2、协调器3和传感器节点4之间相互通信连接；多个传感器节点4部署在软土地基5上，用于监测软土地基5，各传感器节点4包括用于获取位置信息的第二gps模块41，各传感器节点4将监测数据实时传输至同一zigbee子网络内的协调器3，再由协调器3和5g基站2传输至监测中心1，监测中心1对收到的监测数据进行整合，并对整合后的监测数据进行展示；
其中zigbee子网络的组建过程如下：
s110、获取每个协调器3的位置信息和获取每个传感器节点4的位置信息，并分别将每个协调器3记为nextid节点；
s120、对于每个nextid节点，根据nextid节点的位置信息和所有传感器节点4的位置信息，找到距离nextid节点最近的若干目标传感器节点，将找到的若干目标传感器节点存储在nextid节点的邻居节点队列中，同时将找到的若干目标传感器节点加入到nextid节点所在的zigbee子网络节点队列中；
s130、判断所有zigbee子网络节点列队中的节点总数与所有传感器节点4的数量是否相同，若否，则在每个nextid节点的邻居节点队列中找到距离nextid节点第2远的传感器节点4，作为新的nextid节点；
s140、重复步骤s120和步骤s130直至所有zigbee子网络节点队列中的节点总数与所有传感器节点4的数量相同。
请结合参阅图3和图4，图3为本发明大面积软土地基处理施工现场监测系统中传感器节点的结构示意图，图4为本发明大面积软土地基处理施工现场监测系统中协调器的结构示意图。由于在5g网络中5g基站2的密度是4g网络中4g基站密度的3-4倍，因此在大面积的待检测的软土地基5内，需要部署多个5g基站2，在每个5g基站2的周边附近部署一个协调器3，协调器3与该5g基站2通信连接，协调器3为zigbee协调器3，用于组建zigbee子网络，将多个传感器节点4划分为多个zigbee子网，位于同一zigbee子网络内的5g基站2、协调器3和传感器节点4之间可以直接通信，分布于不同zigbee子网络的5g基站2、协调器3和传感器节点4之间不能直接通信。使得多个传感器节点4与其归属的协调器3和5g基站2距离近，减于监测数据传输的能量消耗。在一实施例中，传感器节点4还包括第一处理器42、第一zigbee通信模块43、a/d转换模块44、负压传感器45、存储器46和第一电池模块47，第一处理器42分别与第一zigbee通信模块43、第二gps模块41、存储器46和a/d转换模块44连接，负压传感器45与a/d转换模块44连接，第一电池模块47为第一处理器42、第二gps模块41、a/d转换模块44、负压传感器45和存储器46供电。多个传感器节点4部署在软土地基5的多个监测点上，负压传感器45用于监测软土地基5的负压值，a/d转换模块44用于采集负压传感器45监测的软土地基5的负压值，并且将其转化成数字信号，传输至第一处理器42，第二gps模块41用于采集传感器节点4的位置信息，并将传感器节点4的位置信息传输至第一处理器42，因此传感器节点4发送的监测数据包括负压数据和位置信息。在每个zigbee子网络中，任一传感器节点4的第一处理器42通过第一zigbee通信模块43与其通信范围内的传感器节点4的第一zigbee通信模块43通信，或者任一传感器节点4的第一处理器42通过第一zigbee通信模块43与其通信范围内的协调器3通信。采用zigbee无线通信技术，功耗低，工作寿命长。在一实施例中，协调器3还包括第二处理器31、第二zigbee通信模块32、串口34和第二电池模块35，第二处理器31分别与第二zigbee通信模块32、第一gps模块33和串口34连接，第二电池模块35为第二处理器31、第二zigbee通信模块32、第一gps模块33和串口34供电，第二处理器31通过串口34与5g基站2通信连接。在每个zigbee子网络中，协调器3的第二处理器31通过第二zigbee通信模块32与其通信范围内的传感器节点4通信。
zigbee子网络的组建根据每个协调器3和每个传感器节点4之间的相对位置的采用网络分割方法，具体地采用网络分割方法组建zigbee子网络的步骤过程如下：
在上述步骤s110中，每个协调器3通过自身的第一gps模块33获得自身位置信息，其中位置信息包括坐标信息，然后每个协调器3将获得的位置信息发送至与其相邻的所有邻居节点，协调器3的邻居节点即与该协调器3通信半径所能覆盖的面积内的传感器节点4或协调器3，能够与协调器3直接通信，每个传感器节点4通过自身的第二gps模块41获得自身位置信息，同样的，每个传感器节点4将获得的位置信息发送至与其相邻的所有邻居节点，而每个协调器3和每个传感器节点4均具有路由功能，这样经过散播，每个协调器3或每个传感器节点4均能知道所有协调器3和所有传感器节点4的位置信息。由于zigbee子网络的组建是由协调器3开始组建的，因此分别把每个协调器3记为nextid节点。
在上述步骤s120中，对于每个nextid节点，一开始的nextid节点是协调器3，因此协调器3根据自身的坐标信息分别与所有传感器节点4的坐标信息进行计算，可以得到协调器3自身与其所有传感器节点4之间的距离，从而协调器3可以找到距离自身最近的若干目标传感器节点，将找到的若干目标传感器节点存储在协调器3的邻居节点队列中，同时将找到的若干目标传感器节点加入到协调器3所在的zigbee子网络节点队列中。
进一步地，找到距离nextid节点最近的若干目标传感器节点的过程如下：
s121、在所有传感器节点4中找到距离nextid节点最近的四个传感器节点4；
s122、对于找到的每个传感器节点4，判断传感器节点4是否已经加入zigbee子网络，若传感器节点4未加入zigbee子网络，则执行步骤s123，若传感器节点4已加入zigbee子网络，则执行步骤s124；
s123、将传感器节点4作为目标传感器节点；
s124、将寻找系数m累加1，并在所有传感器节点4中寻找距离nextid节点第(4 m)近的的传感器节点4，其中寻找系数m的初始值为0，若能找到，则执行步骤s122，若不能找到，则执行步骤s125；
s125、结束寻找。
在步骤s121至步骤s125中，每一个传感器节点4只能加入一个zigbee子网络，因此在组建zigbee子网络的过程中，每个传感器节点4均设置一个变量flag，用于标识该传感器节点4是否加入了某一个zigbee子网络，例如传感器节点4的变量flag的值为true，则表明传感器节点4已经加入某一个zigbee子网络，传感器节点4的变量flag的值为false，则表明传感器节点4还没有加入zigbee子网络。找到nextid节点距离最近的传感器节点4的数量可以自行设定，在本实施例中，nextid节点根据自身的坐标信息与所有传感器节点4的坐标信息，在所有传感器节点4中找到距离自身最近的四个传感器节点4，分别为第一传感器节点、第二传感器节点、第三传感器节点和第四传感器节点。然后依次获取四个传感器节点4的变量flag的值，即首先是获取第一传感器节点的变量flag的值，如第一传感器节点的变量flag的值是false，则说明第一传感器节点未加入zigbee子网络，那么第一传感器节点即可以加入nextid节点所在的zigbee子网络，因此第一传感器节点满足要求，将第一传感器节点作为目标传感器节点，同时将第一传感器节点的变量flag的值改为true。然后获取第二传感器节点的变量flag的值，若第二传感器节点的变量flag的值是false，则第二传感器的处理过程和第一传感器的处理过程相同；若第二传感器节点的变量flag的值是true，则说明第二传感器节点已经加入zigbee子网络，不能再加入其它的zigbee子网络，因此第二传感器节点不符合要求，需要寻找新的传感器节点4。因此将寻找系数m累加1，寻找系数m的初始值为0，此时寻找系数m累加1，则寻找系数m的值变为1，在nextid节点的邻居节点中寻找距离nextid节点第(4 m)近的的传感器节点4，即在nextid节点的邻居节点中寻找距离nextid节点第5近的的传感器节点4，若能找到相应的传感器节点4，则把找到的传感器节点4记为第五传感器节点，判断第五传感器节点是否已经加入zigbee子网络，第五传感器节点的处理过程与第二传感器节点的处理过程相同，若第五传感器未加入zigbee子网，则将第五传感器作为目标传感器，同时将第五传感器节点的变量flag的值改为true，若第五传感器已经加入zigbee子网络，则找寻找系数累加1，此时寻找系数的值变为2，在所有传感器节点4中寻找距离nextid节点第6近的的传感器节点4，若能找到，则将找到的传感器节点4即为第六传感器节点，对第六传感器节点的处理方式与第五传感器节点的处理方式相同。若不能找到，则说明已经已经找完了所有传感器节点4，则结束寻找。然后在依次判断第三传感器节点和第四传感器节点是否已经加入zigbee子网络，第三传感器节点和第四传感器节点的处理过程和第二传感器节点的处理过程相同，在此不再赘述。当然也可以按找到的传感器节点4的顺序依次处理找到的传感器节点4，如当第二传感器节点不符合要求，找到距离nextid节点第5近的第五传感器节点之后，按照第三传感器节点、第四传感器节点、第五传感器节点的顺序依次处理。
在上述步骤s130中，每个nextid节点将找到若干目标传感器节点加入自身所在的zigbee子网络节点队列中后，判断所有zigbee子网络节点列队中的节点总数与所有传感器节点4的数量是否相同，即判断所有传感器节点4是否都归属到某一zigbee子网络中，若否，则说明还有传感器节点4没有加入任何一个zigbee子网，因此在每个nextid节点的邻居节点队列中找到距离nextid节点第2远的传感器节点4，作为新的nextid节点，替换了原来的nextid节点，即nextid节点原来的每个协调器3更改为在每个nextid节点的邻居节点队列中找到距离nextid节点第2远的传感器节点4。
在上述步骤s140中，nextid节点由协调器3换成了步骤s130中找到的传感器节点4，作为nextid节点的传感器节点4的处理过程与步骤s120相同，在此不再赘述。nextid节点将找到的若干目标传感器节点存储在nextid节点的邻居节点队列中，同时将找到的若干目标传感器节点加入到nextid节点所在的zigbee子网络节点队列中之后，在进行步骤s130，如此重复直至所有zigbee子网络节点队列中的节点总数与所有传感器节点4的数量相同。多个协调器3将部署在软土地基5上的多个传感器节点4划分成多个zigbee子网络，zigbee子网络的网络规模小，同一zigbee子网络内的传感器节点4和协调器3的距离相对比较近，监测数据传输方便，监测数据传输的能量消耗小，传感器节点4和协调器3的使用寿命长。
在一实施例中，5g基站2包括边缘服务器，5g基站2的边缘服务器对接收的所有监测数据进行整合检查，判断接收的所有监测数据是否包含其所在的zigbee子网络内所有传感器节点4的监测数据，若是，则将整合后的监测数据发送至监测中心1；若否，则通过5g基站2发送重传命令至协调器3，协调器3将重传命令广播消息给同一子网络内的所有传感器节点4，接收到广播消息的传感器节点4重新采集监测数据，并将的采集监测数据发送至协调器3。5g基站2包括边缘服务器，边缘服务器为为5g基站2附近区域提供存储与计算方面的服务，边缘服务器可以对接收的所有监测数据进行整合检查，判断接收的所有监测数据是否包含其所在的zigbee子网络内所有传感器节点4的监测数据，若是，则将整合后的监测数据发送至监测中心1，从而缓解监测中心1的计算压力，若否，则通过5g基站2发送重传命令至协调器3，协调器3接收到重传命令后，将重传命令广播消息给同一子网络内的所有传感器节点4，接收到广播消息的传感器节点4重新采集监测数据，并将采集的监测数据发送至协调器3，保证每个zigbee子网络的监测数据的完整性。
在一实施例中，还包括多个手持终端，多个手持终端与任意5g基站2通信连接，每个手持终端包括用于获取位置信息的第三gps模块；5g基站2的边缘服务器对接收的所有监测数据进行分析，判断各监测数据是否异常，若是，则获取采集异常监测数据的传感器节点4的位置信息作为目标位置，根据目标位置和多个手持终端的位置信息，找到距离目标位置最近的目标手持终端，通过5g基站2将异常监测数据和目标位置发送至目标手持终端中。手持终端的数量可以根据需要设定，一般与监测人员的数量相同，且一一对应，当边缘服务器发现监测数据异常时，在监测数据中找到相应的位置信息，即可获取采集异常监测数据的传感器节点4的位置信息，以获得的位置信息作为目标位置，而多个手持终端与任意5g基站2通信连接，边缘服务器可以通过5g基站2获取与该5g基站2通信连接的多个手持终端的的位置信息，从而确定哪个手持终端与目标位置的距离最近，找到距离目标位置最近的目标手持终端，然后边缘服务器会实时推送异常监测数据和目标位置给目标手持终端，从而以便携带目标手持终端的监测人员过去目标位置进行检查。
请结合参阅图5，图5为本发明大面积软土地基处理施工现场监测系统中二路数据传输算法的步骤流程图。在一实施例中，各传感器节点4执行预设的二路数据传输算法，将监测数据实时传输至同一zigbee子网络内的协调器3，二路数据传输算法的步骤包括：
s201、预设的监测数据采集时间是否开始，若是，则执行步骤s203，若否，则执行步骤s211；
s202、是否接收到重传广播消息，若是，则执行步骤s203，若否，则执行步骤s208；
s203、采集当前监测数据；
s204、从同一zigbee子网络的所有邻居节点中找出与同一zigbee子网络的协调器距离最近的两个传感器节点，分别记为node1和node2；
s205、判断node1和node2中是否有协调器，若是，则执行步骤s206，若否，则执行步骤s207；
s206、将监测数据传输至协调器；
s207、将监测数据分别传输至node1和node2；
s208、是否收到邻居节点发送的监测数据，若是，则执行步骤s209；
s209、接收邻居节点发送的监测数据，执行步骤s204；
s210、预设的数据传输时间是否结束，若是，则执行步骤s211
s211、休眠，执行步骤s201。
在上述步骤s201至s210中，传感器节点4作为终端节点同时也作为路由节点，传感器节点4没有采集任务的时候处于休眠状态，减小传感器节点4的能量消耗，当传感器节点4的预设的检测数据采集时间到了，则传感器节点4被唤醒，开始执行数据采集任务，通过负压传感器45采集软土地基5的负压数据，通过第二gps模块41采集自身的位置信息，然后在属于同一zigbee子网络的所有邻居节点中找出与同一zigbee子网络的协调器3距离最近的两个传感器节点4，分别记为node1和node2，判断node1和node2中是否有协调器3，若node1和node2中有协调器3，则传感器节点4将监测数据发送至协调器3中，若node1和node2中没有有协调器3，则传感器节点4将监测数据分别发送至node1和node2中，通过node1和node2作为中转发送至协调器3中。传感器节点4将监测数据分别发送至node1和node2中，确保传感器节点4的监测数据可以传输至协调器3。在传感器节点4接收到重传广播消息时，传感器节点4再次通过负压传感器45采集软土地基5的负压数据，通过第二gps模块41采集自身的位置信息，重新发送监测数据至node1和node2中，或者是发送监测数据至协调器3中。在收到邻居节点发送的检测数据时，从邻居节点处接收其监测数据，作为中转将接收的检测数据发送node1和node2中，或者是协调器3中。从而使得同一zigbee子网络的传感器节点4的监测数据都可以发送至同一zigbee子网络的协调器3中。
协调器3将接收到的监测数据发送至5g基站2，5g基站2的边缘服务器对接收的所有监测数据进行整合检查，确认没有问题后将所有监测数据发送至监测中心1，监测中心1对收到的监测数据进行整合，并对整合后的监测数据进行展示，优选地，监测中心1包括控制器和显示器，控制器根据接收到的所有监测数据，将传感器节点4的位置信息绘制成标识地图，并在标识地图上显示各传感器节点4所监测的负压值，然后将标识地图发送至显示器进行显示，以方便让监测人员查看。
相比于现有技术，本发明的有益效果为：设计合理，能够进行实时对软土地基5进行监测，通过多个协调器3将部署在软土地基5上的多个传感器节点4划分成多个zigbee子网络，zigbee子网络的网络规模小，同一zigbee子网络内的传感器节点4和协调器3的距离相对比较近，监测数据传输方便，监测数据传输的能量消耗小，传感器节点4和协调器3的使用寿命长；并且各个传感器节点4都可以实时采集软土地基5的监测数据，并将监测数据发送至同一zigbee子网络内的协调器3，再由所述协调器3和5g基站2传输至监测中心1，无需人工参与，监测效率高，监测中心1对收到的监测数据进行整合，并对整合后的监测数据进行展示，方便监测人员进行查看与监测，真正实现对软土地基5进行实时有效的监测；本发明可扩展性强，监测中心1、协调器3和传感器节点4的数据采集及传输部分都采用无线通信技术，对于软土地基5的监控面积的增加，仅添加传感器节点4便可实现，可移动性好，维护方便。
本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。
1.一种大面积软土地基处理施工现场监测系统，其特征在于，包括监测中心、多个5g基站、多个协调器和多个传感器节点，所述监测中心分别与多个5g基站通信连接，所述协调器包括用于获取位置信息的第一gps模块，所述多个5g基站和多个传感器节点通过多个协调器组建多个zigbee子网络，每个所述zigbee子网络包括一个5g基站和一个协调器，位于同一所述zigbee子网络内的5g基站、协调器和传感器节点之间相互通信连接；
所述多个传感器节点部署在软土地基上，用于监测软土地基，各所述传感器节点包括用于获取位置信息的第二gps模块，各所述传感器节点将监测数据实时传输至同一zigbee子网络内的协调器，再由所述协调器和5g基站传输至监测中心，所述监测中心对收到的监测数据进行整合，并对整合后的监测数据进行展示；
其中zigbee子网络的组建过程如下：
s110、获取每个协调器的位置信息和获取每个传感器节点的位置信息，并分别将每个协调器记为nextid节点；
s120、对于每个nextid节点，根据nextid节点的位置信息和所有传感器节点的位置信息，找到距离nextid节点最近的若干目标传感器节点，将找到的若干目标传感器节点存储在nextid节点的邻居节点队列中，同时将找到的若干目标传感器节点加入到nextid节点所在的zigbee子网络节点队列中；
s130、判断所有zigbee子网络节点列队中的节点总数与所有传感器节点的数量是否相同，若否，则在每个nextid节点的邻居节点队列中找到距离nextid节点第2远的传感器节点，作为新的nextid节点；
s140、重复步骤s120和步骤s130直至所有zigbee子网络节点队列中的节点总数与所有传感器节点的数量相同。
2.根据权利要求1所述的大面积软土地基处理施工现场监测系统，其特征在于，所述找到距离nextid节点最近的若干目标传感器节点的过程如下：
s121、在所有传感器节点中找到距离nextid节点最近的四个传感器节点；
s122、对于找到的每个传感器节点，判断传感器节点是否已经加入zigbee子网络，若传感器节点未加入zigbee子网络，则执行步骤s123，若传感器节点已加入zigbee子网络，则执行步骤s124；
s123、将传感器节点作为目标传感器节点；
s124、将寻找系数m累加1，其中寻找系数m的初始值为0，并在所有传感器节点中寻找距离nextid节点第(4 m)近的的传感器节点，若能找到，则执行步骤s122，若不能找到，则执行步骤s125；
s125、结束寻找。
3.根据权利要求1所述的大面积软土地基处理施工现场监测系统，其特征在于，所述5g基站包括边缘服务器，所述5g基站的边缘服务器对接收的所有监测数据进行整合检查，判断接收的所有监测数据是否包含其所在的zigbee子网络内所有传感器节点的监测数据，若是，则将整合后的监测数据发送至监测中心；若否，则通过所述5g基站发送重传命令至协调器，协调器将重传命令广播消息给同一子网络内的所有传感器节点，接收到广播消息的传感器节点重新采集监测数据，并将采集的监测数据发送至协调器。
4.根据权利要求3所述的大面积软土地基处理施工现场监测系统，其特征在于，还包括多个手持终端，所述多个手持终端与任意5g基站通信连接，每个所述手持终端包括用于获取位置信息的第三gps模块；所述5g基站的边缘服务器对接收的所有监测数据进行分析，判断各监测数据是否异常，若是，则获取采集异常监测数据的传感器节点的位置信息作为目标位置，根据目标位置和多个手持终端的位置信息，找到距离目标位置最近的目标手持终端，通过5g基站将异常监测数据和目标位置发送至目标手持终端中。
5.根据权利要求4所述的大面积软土地基处理施工现场监测系统，其特征在于，所述各所述传感器节点执行预设的二路数据传输算法，将监测数据实时传输至同一zigbee子网络内的协调器，所述二路数据传输算法的步骤包括：
s201、预设的监测数据采集时间是否开始，若是，则执行步骤s203，若否，则执行步骤s211；
s202、是否接收到重传广播消息，若是，则执行步骤s203，若否，则执行步骤s208；
s203、采集当前监测数据；
s204、从同一zigbee子网络的所有邻居节点中找出与同一zigbee子网络的协调器距离最近的两个传感器节点，分别记为node1和node2；
s205、判断node1和node2中是否有协调器，若是，则执行步骤s206，若否，则执行步骤s207；
s206、将监测数据传输至协调器；
s207、将监测数据分别传输至node1和node2；
s208、是否收到邻居节点发送的监测数据，若是，则执行步骤s209；
s209、接收邻居节点发送的监测数据，执行步骤s204；
s210、预设的数据传输时间是否结束，若是，则执行步骤s211
s211、休眠，执行步骤s201。
6.根据权利要求1所述的大面积软土地基处理施工现场监测系统，其特征在于，所述传感器节点还包括第一处理器、第一zigbee通信模块、a/d转换模块、负压传感器、存储器和第一电池模块，所述第一处理器分别与第一zigbee通信模块、第二gps模块、存储器和a/d转换模块连接，所述负压传感器与a/d转换模块连接，所述第一电池模块为第一处理器、第二gps模块、a/d转换模块、负压传感器和存储器供电。
7.根据权利要求1所述的大面积软土地基处理施工现场监测系统，其特征在于，所述协调器还包括第二处理器、第二zigbee通信模块、串口和第二电池模块，所述第二处理器分别与第二zigbee通信模块、第一gps模块和串口连接，所述第二电池模块为第二处理器、第二zigbee通信模块、第一gps模块和串口供电，所述第二处理器通过串口与5g基站通信连接。
技术总结