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(luò)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(luò)污水監(jiān)測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(jìn)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(luò)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(luò)污水監(jiān)測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(yīng)污水參數(shù)閾值進(jìn)行比較，當(dāng)污水參數(shù)超過對應(yīng)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(luò)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(luò)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(jī)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(jìn)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(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(jìn)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(luò)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(biāo)，根據(jù)實際情況對測距點進(jìn)行排序，初始時，移動基站位于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)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(jìn)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(biāo)，設(shè)移動基站在測距點Ωb、Ωc對污水監(jiān)測節(jié)點Sa進(jìn)行RSSI測距，測距點Ωb的坐標(biāo)為(xb,yb)，測距點Ωc的坐標(biāo)為(xc,yc)，則污水監(jiān)測節(jié)點Sa的位置坐標(biāo)(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(jìn)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(jìn)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(jìn)行污水參數(shù)收集時的停留站點，則無線傳感器網(wǎng)絡(luò)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(yuǎn)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(jìn)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(dāng)前剩余能量、當(dāng)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(dāng)前剩余能量，為Si的初始內(nèi)存，d(Si,O)為Si到方形網(wǎng)格所對應(yīng)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(yīng)的簇頭節(jié)點加入簇;
當(dāng)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(yīng)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(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(jìn)行一次監(jiān)測。當(dāng)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(zhǔn)確、動態(tài)地監(jiān)測與預(yù)報，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(luò)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(luò)污水監(jiān)測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(jìn)行監(jiān)測評估，制定緊急對策和措施。
