[發(fā)明專利]基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的淡水魚養(yǎng)殖場監(jiān)控系統(tǒng)

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201810090510.0
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN108303139A
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鐘建明
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳匯通智能化科技有限公司
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;G06N3/00
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• 代理人: 暫無信息

1.基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的淡水魚養(yǎng)殖場監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是，包括監(jiān)控中心、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測裝置和用戶終端；所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測裝置、用戶終端與監(jiān)控中心通信連接；所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測裝置包括匯聚節(jié)點和傳感器節(jié)點，匯聚節(jié)點和傳感器節(jié)點皆配置有水溫傳感器、溶解氧傳感器、增氧機、節(jié)點處理模塊和無線傳輸模塊；所述水溫傳感器和溶解氧傳感器與節(jié)點處理模塊連接；所述節(jié)點處理模塊與無線傳輸模塊連接，通過所述無線傳輸模塊傳輸水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)；所述節(jié)點處理模塊與增氧機連接，控制所述增氧機開啟或關(guān)閉；所述匯聚節(jié)點還包括大氣壓傳感器、酸堿值傳感器和通信模塊，所述大氣壓傳感器、酸堿值傳感器與節(jié)點處理模塊連接，所述通信模塊與無線傳輸模塊連接；所述的監(jiān)控中心用于對匯聚節(jié)點傳送的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行存儲、顯示，并在水質(zhì)異常時向用戶終端發(fā)送報警信號。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的淡水魚養(yǎng)殖場監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是，所述節(jié)點處理模塊包括信號調(diào)理模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、處理器和驅(qū)動模塊，信號調(diào)理模塊用于對采集的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行放大和整形，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器與信號調(diào)理模塊連接，對水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，所述處理器與模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接，對其輸出的數(shù)字信號進行處理，根據(jù)處理結(jié)果輸出控制信號，所述驅(qū)動模塊與處理器連接，根據(jù)其輸出的控制信號驅(qū)動增氧機，所述處理器與無線傳輸模塊連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的淡水魚養(yǎng)殖場監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是，所述的監(jiān)控中心包括存儲單元、顯示單元、數(shù)據(jù)處理單元和異常報警單元，存儲單元、顯示單元、異常報警單元皆與數(shù)據(jù)處理單元通信連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的淡水魚養(yǎng)殖場監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是，多個傳感器節(jié)點優(yōu)化部署在淡水魚養(yǎng)殖場監(jiān)控區(qū)域內(nèi)，通過自組織方式構(gòu)成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)；匯聚節(jié)點部署于淡水魚養(yǎng)殖場監(jiān)控區(qū)域外，通過通信網(wǎng)絡(luò)與監(jiān)控中心通信。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的淡水魚養(yǎng)殖場監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是，所述多個傳感器節(jié)點優(yōu)化部署在淡水魚養(yǎng)殖場監(jiān)控區(qū)域內(nèi)，具體為：將淡水魚養(yǎng)殖場監(jiān)控區(qū)域平均虛擬劃分為多個大小相等的監(jiān)測子區(qū)域，并標記序號，按照序號順序，依次對各個監(jiān)測子區(qū)域采用改進的螢火蟲優(yōu)化算法進行傳感器節(jié)點的優(yōu)化部署。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的淡水魚養(yǎng)殖場監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是，所述采用改進的螢火蟲優(yōu)化算法進行傳感器節(jié)點的優(yōu)化部署，具體包括：

(1)進行參數(shù)初始化，設(shè)置最大迭代次數(shù)w_max和螢火蟲數(shù)目M，M為偶數(shù)；

(2)部署螢火蟲群體，每只螢火蟲代表一種傳感器節(jié)點部署方案，螢火蟲所在的位置表征各傳感器節(jié)點的位置，定義螢火蟲i在第w次迭代時的位置為X_i(w)＝{y_t(w)|t＝1,2,…,n_i}，其中y_t(w)為螢火蟲i中第t個傳感器節(jié)點的位置，n_i為螢火蟲i代表的傳感器節(jié)點部署方案中的傳感器節(jié)點數(shù)量；

(3)確定每只螢火蟲對應(yīng)的處于工作狀態(tài)的傳感器節(jié)點集合，計算每只螢火蟲的適應(yīng)度，并記錄全局最優(yōu)解X_g(w)，設(shè)定適應(yīng)度的計算公式為：

式中，E_i[X_i(w)]為螢火蟲i在當前位置X_i(w)的適應(yīng)度，Z_i為螢火蟲i中所有處于工作狀態(tài)的傳感器節(jié)點形成的監(jiān)控面積，Z表示淡水魚養(yǎng)殖場監(jiān)控區(qū)域的面積，Ω_i表示螢火蟲i對應(yīng)的處于工作狀態(tài)的傳感器節(jié)點集合，為Ω_i中具有的傳感器節(jié)點數(shù)量，為螢火蟲i中的第v個傳感器節(jié)點的鄰居節(jié)點集合，其中鄰居節(jié)點為位于所述第v個傳感器節(jié)點的通信范圍內(nèi)的其他傳感器節(jié)點，d_bv為所述第v個傳感器節(jié)點與其中第b個鄰居節(jié)點之間的距離，D_v為所述第v個傳感器節(jié)點與其鄰居節(jié)點距離的均值，為具有的傳感器節(jié)點數(shù)量，a₁、a₂為設(shè)定的權(quán)重值；

(4)將所有螢火蟲隨機劃分為兩個規(guī)模相同的族群，對每個族群中的螢火蟲按照適應(yīng)度由大到小的順序進行排列，并根據(jù)排列順序?qū)⒆迦褐械奈灮鹣x劃分為M個規(guī)模相同的種群，每個種群具有m只螢火蟲，從而總共分為2M個規(guī)模相同的種群；

(5)在各個種群中，對適應(yīng)度最差的螢火蟲位置進行更新，完成各個種群的局部搜索；

(6)當所有種群完成局部搜索后，返回(4)，直至完成設(shè)定的局部搜索次數(shù)V_max后，更新全局最優(yōu)解X_g(w)；

(7)循環(huán)(3)、(4)、(5)、(6)w_max次，全局最優(yōu)解X_g(w)對應(yīng)的傳感器節(jié)點部署方案即為最優(yōu)傳感器節(jié)點部署方案，采用所述最優(yōu)傳感器節(jié)點部署方案進行傳感器節(jié)點部署。