[發明專利]一種水產品養殖水質智能監測系統

有效

• 申請號: 201710592490.2
• 申請日: 2017-07-19
• 公開（公告）號: CN107367299B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 陳劍桃
• 申請（專利權）人: 張家界市新瑞生物飼料有限公司
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G08C17/02
• 代理公司: 北京華識知識產權代理有限公司 11530
• 代理人: 趙永強

1.一種水產品養殖水質智能監測系統，其特征是，包括水產品養殖監測平臺、水質監測模塊和用戶終端；所述的水質監測模塊、用戶終端與水產品養殖監測平臺通信連接；所述的水質監測模塊用于基于無線傳感器網絡對水產品養殖場的水質進行監測，采集水產品養殖場的水質參數并發送至水產品養殖監測平臺；所述的水產品養殖監測平臺用于對水質參數進行分析處理，并在水質異常時向用戶終端發送報警信號；所述的水質監測模塊包括基站、匯聚節點和水質監測節點，每個水質監測節點通過直接發送或者通過中繼轉發節點來輔助發送自身采集的水質參數至匯聚節點，進而發送至基站，基站收集匯聚節點的水質參數后發送至水產品養殖監測平臺；中繼轉發節點向匯聚節點轉發水質參數時，調整自身的發射功率為：

式中，P_a為中繼轉發節點a轉發水質參數時的發射功率，為中繼轉發節點a的平均信噪比，X_a,o表示中繼轉發節點a與其對應的匯聚節點之間的信道增益，其中中繼轉發節點a的信道服從準靜態Rayleigh衰落模型，V_a表示中繼轉發節點向匯聚節點轉發水質參數的傳輸速率，為中繼轉發節點a的最大發射功率；

每個水質監測節點通過直接發送或者通過中繼轉發節點來輔助發送自身的水質參數至匯聚節點，具體包括：

(1)水質監測節點向匯聚節點發送一個水質參數數據包，若匯聚節點成功解碼該水質參數數據包，則向水質監測節點發送“成功接收”的反饋消息，水質監測節點將通過直接發送水質參數的形式將之后的水質參數數據包發送至匯聚節點；

(2)若匯聚節點未成功解碼該水質參數數據包，則向水質監測節點發送“未成功接收”的反饋消息，水質監測節點確定發送水質參數至匯聚節點的所有路徑，并將路徑上的滿足下列公式的水質監測節點作為自己的優選中繼轉發節點，并歸入優選中繼轉發節點集，進而水質監測節點從優選中繼轉發節點集中選擇其中一個中繼轉發節點來輔助發送自身的水質參數至匯聚節點：

式中，X_b,o為路徑上的第b個水質監測節點與對應匯聚節點之間的信道增益，E_b、分別為路徑上的第b個水質監測節點的當前能量、初始能量，X_a,b表示水質監測節點與其路徑上的第b個水質監測節點之間的信道增益，X_T1、X_T2為設定的信道增益閾值。

2.根據權利要求1所述的一種水產品養殖水質智能監測系統，其特征是，所述的水產品養殖監測平臺在水質參數不滿足設定的閾值時判定水質為異常。

3.根據權利要求2所述的一種水產品養殖水質智能監測系統，其特征是，所述水產品養殖監測平臺包括依次連接的水質參數存儲模塊、水質參數分析模塊、報警模塊，還包括水質參數顯示模塊，水質參數顯示模塊與水質參數存儲模塊、水質參數分析模塊連接。

4.根據權利要求1所述的一種水產品養殖水質智能監測系統，其特征是，所述的水質監測節點從優選中繼轉發節點集中選擇其中一個中繼轉發節點來輔助發送自身的水質參數至匯聚節點，具體包括：

(1)水質監測節點向優選中繼轉發節點集中的每個中繼轉發節點分配一個隨機數，隨機數的范圍為[0,1]；

(2)水質監測節點按照下列公式計算中繼轉發節點的優選值，并從中選擇優選值最大的中繼轉發節點來輔助發送自身的水質參數至匯聚節點：

式中，Y_C表示優選中繼轉發節點集中第C個中繼轉發節點的優選值，ξ_C表示水質監測節點分配給優選中繼轉發節點集中第C個中繼轉發節點的隨機數，λ_C表示所述第C個中繼轉發節點承擔輔助發送水質參數任務的次數，η為水質監測節點到目前為止選擇中繼轉發節點的次數，σ為設定的比例閾值，F(·)為取值函數，當時，當時，N為優選中繼轉發節點集包含的中繼轉發節點數目，E_C、分別為第C個中繼轉發節點的當前能量、初始能量，w(·)為比較函數，當時，當時，