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污水智能監(jiān)測系統(tǒng)

作者:北京中天恒遠 發(fā)布于:2018-01-24 08:50:26瀏覽量:

  本發(fā)明提供了一種污水智能監(jiān)測系統(tǒng),包括無線傳感器網(wǎng)絡污水監(jiān)測模塊、通信模塊和污水監(jiān)測中心;所述的無線傳感器網(wǎng)絡污水監(jiān)測模塊用于基于無線傳感器網(wǎng)絡采集污水參數(shù),并將污水參數(shù)通過通信模塊傳送至污水監(jiān)測中心。本發(fā)明利用無線傳感器技術(shù)實現(xiàn)了污水的監(jiān)測,使得環(huán)保相關(guān)部門能夠及時發(fā)現(xiàn)水環(huán)境污染事故,對事故的發(fā)生和發(fā)展進行監(jiān)測評估,制定緊急對策和措施。

  

 

  權(quán)利要求書

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

  2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污水智能監(jiān)測系統(tǒng),其特征是,所述的污水監(jiān)測中心包括數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、數(shù)據(jù)分析處理模塊、閾值數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)顯示模塊;數(shù)據(jù)接收模塊與通信模塊連接,數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、數(shù)據(jù)分析處理模塊、閾值數(shù)據(jù)庫依次連接,數(shù)據(jù)顯示模塊與數(shù)據(jù)分析處理模塊連接。

  3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種污水智能監(jiān)測系統(tǒng),其特征是,還包括用戶終端,所述的用戶終端與污水監(jiān)測中心通信連接,閾值數(shù)據(jù)庫存儲有污水參數(shù)閾值,所述的數(shù)據(jù)分析模塊將收到的污水參數(shù)與閾值數(shù)據(jù)庫中的對應污水參數(shù)閾值進行比較,當污水參數(shù)超過對應污水參數(shù)閾值時向用戶終端發(fā)送報警信號。

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

  5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種污水智能監(jiān)測系統(tǒng),其特征是,移動基站在污水監(jiān)測節(jié)點部署完成后進行污水監(jiān)測節(jié)點的定位,具體包括:

  (1)按照下列公式設(shè)定移動基站的通信半徑

  式中,Φ為無線傳感器網(wǎng)絡區(qū)域的面積,Pγ表示第γ個污水監(jiān)測節(jié)點失效的概率,n為部署的污水監(jiān)測節(jié)點的個數(shù);

  (2)將每個方形網(wǎng)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(jù)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(wǎng)絡區(qū)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(nèi)的污水監(jiān)測節(jié)點進行RSSI測距并保存,并結(jié)合相鄰兩個測距點計算通信范圍內(nèi)污水監(jiān)測節(jié)點的坐標,設(shè)移動基站在測距點Ωb、Ωc對污水監(jiān)測節(jié)點Sa進行RSSI測距,測距點Ωb的坐標為(xb,yb),測距點Ωc的坐標為(xc,yc),則污水監(jiān)測節(jié)點Sa的位置坐標(xa,ya)通過結(jié)合下列兩個公式計算:

  d a b = ( x a - x b ) 2 + ( y a - y b ) 2

  d a c = ( x a - x c ) 2 + ( y a - y c ) 2

  其中,dab、dac分別為移動基站在測距點Ωb、Ωc對污水監(jiān)測節(jié)點Sa進行RSSI測距獲得的歐式距離。

  6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種污水智能監(jiān)測系統(tǒng),其特征是,所述的按照設(shè)定的訪問路徑移動,從而進行污水參數(shù)收集,具體為:

  (1)設(shè)定相鄰四個方形網(wǎng)格的中心點為移動基站進行污水參數(shù)收集時的停留站點,則無線傳感器網(wǎng)絡區(qū)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(shè)定為移動基站的訪問路徑;

  (2)對污水監(jiān)測節(jié)點進行分簇,期間對于每個方形網(wǎng)格,在移動基站通信范圍內(nèi)的污水監(jiān)測節(jié)點中選取狀態(tài)值比較大的污水監(jiān)測節(jié)點作為該方形網(wǎng)格的簇頭節(jié)點,共形成四個簇頭節(jié)點,定義狀態(tài)值的計算公式為:

  Q S i = ( E S i max j = 1 , ... , M S i E S i j + R S i R S i 0 + M S i ) × 1 d ( S i , O )

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

  其余的污水監(jiān)測節(jié)點計算自身與四個簇頭節(jié)點的歐式距離,并選擇歐式距離比較小值所對應的簇頭節(jié)點加入簇;

  當簇頭節(jié)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(nèi)的污水監(jiān)測節(jié)點中選取狀態(tài)值比較大的污水監(jiān)測節(jié)點更新簇頭節(jié)點;

  (3)簇頭節(jié)點收集簇內(nèi)污水監(jiān)測節(jié)點的污水參數(shù),移動基站按照設(shè)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(wǎng)格的簇頭節(jié)點通信,從而接收簇頭節(jié)點已收集的污水參數(shù)。

  說明書

  一種污水智能監(jiān)測系統(tǒng)

  技術(shù)領(lǐng)域

  本發(fā)明涉及污水監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種污水智能監(jiān)測系統(tǒng)。

  背景技術(shù)

  水域環(huán)境監(jiān)測是環(huán)境保護的基礎(chǔ),其目的是為環(huán)境保護提供科學決策的依據(jù)。水域環(huán)境監(jiān)測是環(huán)境保護管理部門監(jiān)管的重要內(nèi)容之一,目前我國對大江、大河、沿海流域、港口、海灣實施日常例行監(jiān)測,對赤潮、溢油、重大污染物泄漏等污染事故,每天需進行一次監(jiān)測。當大江、大河及大型湖泊等突發(fā)水環(huán)境污染事故時,現(xiàn)有常規(guī)手段無法實現(xiàn)迅速、準確、動態(tài)地監(jiān)測與預報,以致環(huán)保相關(guān)部門難以快速、恰當?shù)刈鞒鰶Q策。

  發(fā)明內(nèi)容

  針對上述問題,本發(fā)明提供一種污水智能監(jiān)測系統(tǒng)。

  本發(fā)明的目的采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn):

  提供了一種污水智能監(jiān)測系統(tǒng),包括無線傳感器網(wǎng)絡污水監(jiān)測模塊、通信模塊和污水監(jiān)測中心;所述的無線傳感器網(wǎng)絡污水監(jiān)測模塊用于基于無線傳感器網(wǎng)絡采集污水參數(shù),并將污水參數(shù)通過通信模塊傳送至污水監(jiān)測中心。

  本發(fā)明的有益效果為:利用無線傳感器技術(shù)實現(xiàn)了污水的監(jiān)測,使得環(huán)保相關(guān)部門能夠及時發(fā)現(xiàn)水環(huán)境污染事故,對事故的發(fā)生和發(fā)展進行監(jiān)測評估,制定緊急對策和措施。

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