[發明專利]無線傳感器網絡農田污染區域跟蹤系統

在審

• 申請號: 201710353821.7
• 申請日: 2017-05-18
• 公開（公告）號: CN107105396A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 深圳眾厲電力科技有限公司
• 主分類號: H04W4/00
• 分類號: H04W4/00;H04W64/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.無線傳感器網絡農田污染區域跟蹤系統，其特征是，包括智能傳感器節點、網關節點和監測中心，所述的智能傳感器節點包括多個傳感器節點，傳感器節點用于對農田參數指標進行采集，并將采集到的數據通過網關節點發送至監測中心；所述的監測中心用于在農田參數指標小于農田系統的安全指標時進行傳感器節點的定位，并通過用戶界面將傳感器節點的信息進行時空分析并予以顯示。

2.根據權利要求1所述的無線傳感器網絡農田污染區域跟蹤系統，其特征是，所述的網關節點與監測中心之間通過GPRS通信連接。

3.根據權利要求2所述的無線傳感器網絡農田污染區域跟蹤系統，其特征是，所述的監測中心包括數據庫、數據處理模塊、傳感器節點定位模塊和顯示模塊；所述的數據庫用于存儲接收傳感器節點的信息；所述數據處理模塊用于判斷采集的農田參數指標是否大于農田系統的安全指標；所述的傳感器節點定位模塊在農田參數指標小于農田系統的安全指標時進行傳感器節點的定位，并將得到的傳感器節點的位置信息發送至顯示模塊；所述的顯示模塊用于將傳感器節點的區域位置和污染指標參數顯示出來。

4.根據權利要求1所述的無線傳感器網絡農田污染區域跟蹤系統，其特征是，所述的傳感器節點采用下述的網絡模型進行部署：基于農田污染區域確定一個正方形網絡區域，在部署傳感器節點之前，將該正方形網絡區域劃分為n×n的正方形網格，正方形網格的邊長根據實際情況確定，該正方形網絡區域中的傳感器節點分為780MHz和433MHz兩個頻段，相鄰正方形網格采用不同的頻段，在每個正方形網格中隨機部署傳感器節點，該網絡模型還設有一個移動數據收集器，該移動數據收集器沿著網格邊界做勻速運動。

5.根據權利要求4所述的無線傳感器網絡農田污染區域跟蹤系統，其特征是，所述的傳感器節點定位模塊采用改進的人工蜂群算法進行傳感器節點定位，具體為：

(1)初始化種群規模，在農田污染區域范圍內生成傳感器節點的M個初始蜜源(即M個初始坐標)以及最大循環次數，采蜜蜂搜索新蜜源，對于第L步的采蜜蜂，設蜜蜂總數為N，采蜜蜂種群規模為M，采蜜蜂搜索新蜜源的空間維度為D，在當前蜜源附近鄰域進行搜索新的蜜源；

(2)計算新蜜源和當前蜜源的適應度值，對新蜜源和當前蜜源進行適應度值比較，淘汰適應度值較小的蜜源，設蜜源X的位置坐標為(a,b)，定義適應度值的計算公式為：

W(X)＝min(|[(a-x_α)²+(b-y_α)²]^1/2-φG_Xα|,α＝1,…,m)

式中，W(X)表示蜜源X的適應度值，(x_α,y_α)表示第α個信標節點的位置坐標，其中信標節點為預先設置的已知位置的傳感器節點，φ表示蜜源X接收到的第一個信標節點發送的平均跳距，G_Xα表示蜜源X與第α個信標節點之間的跳數,m表示設置的信標節點的數量；

(3)跟隨蜂按照選擇概率選擇采蜜蜂，根據選擇的采蜜蜂對應的蜜源進行自身蜜源更新，并在當前蜜源附近鄰域進行搜索新的蜜源；

(4)重復(1)和(2)的操作，記錄適應度值最大的蜜源，當前循環次數加1，達到最大循環次數后，將得到的適應度最大的蜜源坐標作為傳感器節點的最優坐標。

6.根據權利要求5所述的無線傳感器網絡農田污染區域跟蹤系統，其特征是，在農田污染區域范圍內生成傳感器節點的M個初始蜜源，具體包括：

(1)采用下述公式隨機生成N個初始蜜源：

Xαβ0=Xminβ0+rand(0,1)(Xmaxβ0-Xminβ0)]]>

式中，表示在第β維度空間生成的第α個初始蜜源，表示在第β維度空間生成的第α個初始蜜源中的最小值，表示在第β維度空間生成的第α個初始蜜源中的最大值，rand(0,1)表示0到1之間均勻分布的隨機值；

(2)對每個初始蜜源計算相對應的反向蜜源：

Xαβ0′=0.5[rand(0,1)(Xmaxβ0+Xminβ0)-Xαβ0]+0.5[Xminβ0+(Xmaxβ0-Xαβ0)]]]>

式中，表示在第β維度空間生成的第α個初始蜜源的反向蜜源；

(3)計算所有初始蜜源和反向蜜源的適應度值，對產生的所有初始蜜源和反向蜜源按照適應度值由大到小的順序進行排序，形成蜜源集合，在蜜源集合中將適應度值較優的前M個蜜源篩選出來，作為傳感器節點的M個初始蜜源。