[發明專利]一種實時無線的海洋污染監測系統

在審

• 申請號: 201811468053.0
• 申請日: 2018-12-03
• 公開（公告）號: CN109459549A
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 深圳桓軒科技有限公司
• 主分類號: G01N33/18
• 分類號: G01N33/18;H04L29/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種實時無線的海洋污染監測系統，其特征是，包括傳感器網絡感知模塊、計算機處理終端、通信模塊、監控模塊和電源模塊；傳感器網絡感知模塊用于采集影響海洋環境的各個參數的數據，計算機處理終端與傳感器網絡感知模塊相連接，用于對采集得到的數據進行處理從而根據處理后的數據對海洋環境情況進行評估，并通過通信模塊將評估結果傳輸給監控模塊；監控模塊與水下機器人通信連接，用于存儲接收到的數據并向計算機處理終端下發各種控制信號，從而改變水下機器人的活動狀態，電源模塊用于保證整個系統的穩定供電；所述傳感器網絡感知模塊包括匯聚節點和多個傳感器節點，以LEACH算法對由匯聚節點和傳感器節點構成的無線傳感器網絡進行分簇，分成的每個簇包括一個簇頭；傳感器節點采集的數據發送至所在簇的簇頭，簇頭將收集的數據發送至匯聚節點，匯聚節點將數據發送至計算機處理終端；簇頭通過調節自身的發送功率來調節自己的發送距離；初始時簇頭判斷自身到匯聚節點的距離是否超過自身的最大發送距離，若不超過，簇頭將收集的數據直接發送至匯聚節點；若超過，簇頭選擇間接的方式將收集的數據發送至匯聚節點，所述間接的方式為：簇頭在其通信范圍內的簇頭即鄰居簇頭中選擇一個距離匯聚節點更近的鄰居簇頭作為下一跳節點，將所收集的數據發送至下一跳節點。

2.根據權利要求1所述的一種實時無線的海洋污染監測系統，其特征是，簇頭在其通信范圍內的簇頭即鄰居簇頭中選擇一個距離匯聚節點更近的鄰居簇頭作為下一跳節點，包括：

(1)簇頭將相對于其距離匯聚節點更近的鄰居簇頭作為備選節點；構建備選節點集，并為每個備選節點分配初始優先級：

式中，C_ij0為簇頭i的備選節點j的初始優先級，G(i,j)為簇頭i到備選節點j的距離，G(j,O)為所述備選節點j到匯聚節點的距離，G(i,d)為簇頭i到其第d個備選節點的距離，G(d,O)為所述第d個備選節點到匯聚節點的距離，n_i為簇頭i的備選節點集中的備選節點數量；Q_i為簇頭i的鄰居簇頭數量，Q_j為所述備選節點j的鄰居簇頭數，Q_i∩Q_j為簇頭i與備選節點j所擁有的共同鄰居簇頭的數量，w₁、w₂為預設的權重系數，滿足w₁+w₂＝1；

(2)簇頭按照設定的第二周期周期性地獲取其備選節點集中各備選節點的信息，根據該信息更新各備選節點的優先級，進而在備選節點集中選擇當前優先級最大的備選節點作為下一跳節點，其中優先級的更新公式為：

式中，C_ij(k)為簇頭i的備選節點j在第k次更新的優先級，C_ij(k-1)為簇頭i的備選節點j在第k-1次更新的優先級，h為預設的衰減系數，h的取值范圍為[0.1,0.2]，y_j為所述備選節點j的當前緩存空間，Y_j為所述備選節點j的初始緩存空間，P_j為所述備選節點j的當前剩余能量，P_j0為所述備選節點j的初始能量，r₁、r₂為資源比率的權重因子，滿足r₁+r₂＝1。

3.根據權利要求2所述的一種實時無線的海洋污染監測系統，其特征是，所述通信模塊中設置有串口通信芯片，連接所述的計算機處理終端，并通過防水電纜連接監控模塊。

4.根據權利要求3任一項所述的一種實時無線的海洋污染監測系統，其特征是，所述計算機處理終端包括控制單元、數據預處理單元和分析評估單元；所述控制單元用于根據監控模塊下發的各種控制指令控制水下機器人的活動狀態；所述數據預處理單元用于對異常數據和缺失數據進行預處理；所述分析評估單元用于根據處理后的數據進行海洋環境的評估。

5.根據權利要求2所述的一種實時無線的海洋污染監測系統，其特征是，所述傳感器節點包括用于監測水質情況的第一傳感器組件和用于監測環境情況的第二傳感器組件，所述第一傳感器組件包括用于分別監測水質酸堿值、溶解氧和鹽度的傳感器，所述第二組傳感器組件包括用于分別監測水溫和葉綠素濃度的傳感器。

6.根據權利要求2-5任一項所述的一種實時無線的海洋污染監測系統，其特征是，將收集的數據直接發送至匯聚節點的簇頭按照設定的第一周期，周期性地判斷自身的當前剩余能量是否滿足能量條件，若滿足，簇頭仍直接將收集的數據發送至匯聚節點，若不滿足，簇頭選擇間接的方式將收集的數據發送至匯聚節點，所述能量條件為：

式中，P_i為簇頭i的當前剩余能量，P_i0為簇頭i的初始能量，P_min為預設的能量下限，G(i,0)為簇頭i到匯聚節點的距離，L_im2x為簇頭i的最大通信距離，v為預設的基于能量的衰減因子，v的取值范圍為[0.85,0.95]。