[發明專利]一種污水智能監測系統

在審

• 申請號: 201710508563.5
• 申請日: 2017-06-28
• 公開（公告）號: CN107172722A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 潘榮德
• 申請（專利權）人: 梧州市興能農業科技有限公司
• 主分類號: H04W84/18
• 分類號: H04W84/18;H04W40/02;H04W24/08;G01N33/18
• 代理公司: 北京高航知識產權代理有限公司11530
• 代理人: 趙永強

1.一種污水智能監測系統，其特征是，包括無線傳感器網絡污水監測模塊、通信模塊和污水監測中心；所述的無線傳感器網絡污水監測模塊用于基于無線傳感器網絡采集污水參數，并將污水參數通過通信模塊傳送至污水監測中心。

2.根據權利要求1所述的一種污水智能監測系統，其特征是，所述的污水監測中心包括數據接收模塊、數據存儲模塊、數據分析處理模塊、閾值數據庫和數據顯示模塊；數據接收模塊與通信模塊連接，數據接收模塊、數據存儲模塊、數據分析處理模塊、閾值數據庫依次連接，數據顯示模塊與數據分析處理模塊連接。

3.根據權利要求2所述的一種污水智能監測系統，其特征是，還包括用戶終端，所述的用戶終端與污水監測中心通信連接，閾值數據庫存儲有污水參數閾值，所述的數據分析模塊將收到的污水參數與閾值數據庫中的對應污水參數閾值進行比較，當污水參數超過對應污水參數閾值時向用戶終端發送報警信號。

4.根據權利要求1所述的一種污水智能監測系統，其特征是，所述的無線傳感器網絡污水監測模塊包括污水監測節點和移動基站，在部署污水監測節點之前，將無線傳感器網絡區域平均劃分為4×4的方形網格，在每個方形網格中隨機部署污水監測節點，所述的移動基站與通信模塊連接，移動基站在污水監測節點部署完成后進行污水監測節點的定位，并按照設定的訪問路徑移動，從而進行污水參數收集。

5.根據權利要求4所述的一種污水智能監測系統，其特征是，移動基站在污水監測節點部署完成后進行污水監測節點的定位，具體包括：

(1)按照下列公式設定移動基站的通信半徑

式中，Φ為無線傳感器網絡區域的面積，P_γ表示第γ個污水監測節點失效的概率，n為部署的污水監測節點的個數；

(2)將每個方形網格的頂點作為移動基站的測距點，并確定各測距點的坐標，根據實際情況對測距點進行排序，初始時，移動基站位于無線傳感器網絡區域左下角所在的測距點，并按照排序情況順序移動到每個測距點，移動基站每移動到一個測距點時，即暫時停留，與通信范圍內的污水監測節點進行RSSI測距并保存，并結合相鄰兩個測距點計算通信范圍內污水監測節點的坐標，設移動基站在測距點Ω_b、Ω_c對污水監測節點S_a進行RSSI測距，測距點Ω_b的坐標為(x_b,y_b)，測距點Ω_c的坐標為(x_c,y_c)，則污水監測節點S_a的位置坐標(x_a,y_a)通過結合下列兩個公式計算：

dab=(xa-xb)2+(ya-yb)2]]>

dac=(xa-xc)2+(ya-yc)2]]>

其中，d_ab、d_ac分別為移動基站在測距點Ω_b、Ω_c對污水監測節點S_a進行RSSI測距獲得的歐式距離。

6.根據權利要求4所述的一種污水智能監測系統，其特征是，所述的按照設定的訪問路徑移動，從而進行污水參數收集，具體為：

(1)設定相鄰四個方形網格的中心點為移動基站進行污水參數收集時的停留站點，則無線傳感器網絡區域中共有四個停留站點，按照與移動基站初始位置的距離由近到遠的順序，將各停留站點直線連接形成的路徑設定為移動基站的訪問路徑；

(2)對污水監測節點進行分簇，期間對于每個方形網格，在移動基站通信范圍內的污水監測節點中選取狀態值最大的污水監測節點作為該方形網格的簇頭節點，共形成四個簇頭節點，定義狀態值的計算公式為：

QSi=(ESimaxj=1,...,MSiESij+RSiRSi0+MSi)×1d(Si,O)]]>

式中，表示在移動基站通信范圍內的方形網格中第i個污水監測節點即S_i的狀態值，分別表示S_i的當前剩余能量、當前可用內存、一跳鄰居節點數，為S_i的第j個一跳鄰居節點的當前剩余能量，為S_i的初始內存，d(S_i,O)為S_i到方形網格所對應的停留站點的歐式距離；

其余的污水監測節點計算自身與四個簇頭節點的歐式距離，并選擇歐式距離最小值所對應的簇頭節點加入簇；

當簇頭節點的剩余能量低于初始能量的50％時，在移動基站通信范圍內的污水監測節點中選取狀態值最大的污水監測節點更新簇頭節點；

(3)簇頭節點收集簇內污水監測節點的污水參數，移動基站按照設定的訪問路徑移動到停留站點后停留，與該停留站點所對應的四個方形網格的簇頭節點通信，從而接收簇頭節點已收集的污水參數。