本發(fā)明提供了一種污水智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括無線傳感器網(wǎng)絡(luò)污水監(jiān)測(cè)模塊、通信模塊和污水監(jiān)測(cè)中心;所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)污水監(jiān)測(cè)模塊用于基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)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(cè)中心。本發(fā)明利用無線傳感器技術(shù)實(shí)現(xiàn)了污水的監(jiān)測(cè)，使得環(huán)保相關(guān)部門能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)水環(huán)境污染事故，對(duì)事故的發(fā)生和發(fā)展進(jìn)行監(jiān)測(cè)評(píng)估，制定緊急對(duì)策和措施。
權(quán)利要求書
1.一種污水智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征是，包括無線傳感器網(wǎng)絡(luò)污水監(jiān)測(cè)模塊、通信模塊和污水監(jiān)測(cè)中心;所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)污水監(jiān)測(cè)模塊用于基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)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(cè)中心。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污水智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征是，所述的污水監(jiān)測(cè)中心包括數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(chǔ)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(cè)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(cè)中心通信連接，閾值數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)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(duì)應(yīng)污水參數(shù)閾值進(jìn)行比較，當(dāng)污水參數(shù)超過對(duì)應(yīng)污水參數(shù)閾值時(shí)向用戶終端發(fā)送報(bào)警信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污水智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征是，所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)污水監(jiān)測(cè)模塊包括污水監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)和移動(dòng)基站，在部署污水監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)之前，將無線傳感器網(wǎng)絡(luò)區(qū)域平均劃分為4×4的方形網(wǎng)格，在每個(gè)方形網(wǎng)格中隨機(jī)部署污水監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)，所述的移動(dòng)基站與通信模塊連接，移動(dòng)基站在污水監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)部署完成后進(jìn)行污水監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的定位，并按照設(shè)定的訪問路徑移動(dòng)，從而進(jìn)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(cè)系統(tǒng)，其特征是，移動(dòng)基站在污水監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)部署完成后進(jìn)行污水監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的定位，具體包括：
(1)按照下列公式設(shè)定移動(dòng)基站的通信半徑
式中，Φ為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)區(qū)域的面積，Pγ表示第γ個(gè)污水監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)失效的概率，n為部署的污水監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的個(gè)數(shù);
(2)將每個(gè)方形網(wǎng)格的頂點(diǎn)作為移動(dòng)基站的測(cè)距點(diǎn)，并確定各測(cè)距點(diǎn)的坐標(biāo)，根據(jù)實(shí)際情況對(duì)測(cè)距點(diǎn)進(jìn)行排序，初始時(shí)，移動(dòng)基站位于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)區(qū)域左下角所在的測(cè)距點(diǎn)，并按照排序情況順序移動(dòng)到每個(gè)測(cè)距點(diǎn)，移動(dòng)基站每移動(dòng)到一個(gè)測(cè)距點(diǎn)時(shí)，即暫時(shí)停留，與通信范圍內(nèi)的污水監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行RSSI測(cè)距并保存，并結(jié)合相鄰兩個(gè)測(cè)距點(diǎn)計(jì)算通信范圍內(nèi)污水監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，設(shè)移動(dòng)基站在測(cè)距點(diǎn)Ωb、Ωc對(duì)污水監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)Sa進(jìn)行RSSI測(cè)距，測(cè)距點(diǎn)Ωb的坐標(biāo)為(xb,yb)，測(cè)距點(diǎn)Ωc的坐標(biāo)為(xc,yc)，則污水監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)Sa的位置坐標(biāo)(xa,ya)通過結(jié)合下列兩個(gè)公式計(jì)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(dòng)基站在測(cè)距點(diǎn)Ωb、Ωc對(duì)污水監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)Sa進(jìn)行RSSI測(cè)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(cè)系統(tǒng)，其特征是，所述的按照設(shè)定的訪問路徑移動(dòng)，從而進(jìn)行污水參數(shù)收集，具體為：
(1)設(shè)定相鄰四個(gè)方形網(wǎng)格的中心點(diǎn)為移動(dòng)基站進(jìn)行污水參數(shù)收集時(shí)的停留站點(diǎn)，則無線傳感器網(wǎng)絡(luò)區(qū)域中共有四個(gè)停留站點(diǎn)，按照與移動(dòng)基站初始位置的距離由近到遠(yuǎn)的順序，將各停留站點(diǎn)直線連接形成的路徑設(shè)定為移動(dòng)基站的訪問路徑;
(2)對(duì)污水監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分簇，期間對(duì)于每個(gè)方形網(wǎng)格，在移動(dòng)基站通信范圍內(nèi)的污水監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)中選取狀態(tài)值比較大的污水監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)作為該方形網(wǎng)格的簇頭節(jié)點(diǎn)，共形成四個(gè)簇頭節(jié)點(diǎn)，定義狀態(tài)值的計(jì)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(dòng)基站通信范圍內(nèi)的方形網(wǎng)格中第i個(gè)污水監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)即Si的狀態(tài)值，分別表示Si的當(dāng)前剩余能量、當(dāng)前可用內(nèi)存、一跳鄰居節(jié)點(diǎn)數(shù)，為Si的第j個(gè)一跳鄰居節(jié)點(diǎn)的當(dāng)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(duì)應(yīng)的停留站點(diǎn)的歐式距離;
其余的污水監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)計(jì)算自身與四個(gè)簇頭節(jié)點(diǎn)的歐式距離，并選擇歐式距離比較小值所對(duì)應(yīng)的簇頭節(jié)點(diǎn)加入簇;
當(dāng)簇頭節(jié)點(diǎn)的剩余能量低于初始能量的50%時(shí)，在移動(dòng)基站通信范圍內(nèi)的污水監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)中選取狀態(tài)值比較大的污水監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)更新簇頭節(jié)點(diǎn);
(3)簇頭節(jié)點(diǎn)收集簇內(nèi)污水監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的污水參數(shù)，移動(dòng)基站按照設(shè)定的訪問路徑移動(dòng)到停留站點(diǎn)后停留，與該停留站點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的四個(gè)方形網(wǎng)格的簇頭節(jié)點(diǎn)通信，從而接收簇頭節(jié)點(diǎn)已收集的污水參數(shù)。
說明書
一種污水智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及污水監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種污水智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)
水域環(huán)境監(jiān)測(cè)是環(huán)境保護(hù)的基礎(chǔ)，其目的是為環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)決策的依據(jù)。水域環(huán)境監(jiān)測(cè)是環(huán)境保護(hù)管理部門監(jiān)管的重要內(nèi)容之一，目前我國(guó)對(duì)大江、大河、沿海流域、港口、海灣實(shí)施日常例行監(jiān)測(cè)，對(duì)赤潮、溢油、重大污染物泄漏等污染事故，每天需進(jìn)行一次監(jiān)測(cè)。當(dāng)大江、大河及大型湖泊等突發(fā)水環(huán)境污染事故時(shí)，現(xiàn)有常規(guī)手段無法實(shí)現(xiàn)迅速、準(zhǔn)確、動(dòng)態(tài)地監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)，以致環(huán)保相關(guān)部門難以快速、恰當(dāng)?shù)刈鞒鰶Q策。
發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供一種污水智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
提供了一種污水智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括無線傳感器網(wǎng)絡(luò)污水監(jiān)測(cè)模塊、通信模塊和污水監(jiān)測(cè)中心;所述的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)污水監(jiān)測(cè)模塊用于基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)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(cè)中心。
本發(fā)明的有益效果為：利用無線傳感器技術(shù)實(shí)現(xiàn)了污水的監(jiān)測(cè)，使得環(huán)保相關(guān)部門能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)水環(huán)境污染事故，對(duì)事故的發(fā)生和發(fā)展進(jìn)行監(jiān)測(cè)評(píng)估，制定緊急對(duì)策和措施。
