欢迎来到知嘟嘟! 联系电话:13095918853 卖家免费入驻,海量在线求购! 卖家免费入驻,海量在线求购!
知嘟嘟
我要发布
联系电话:13095918853
知嘟嘟经纪人
收藏
专利号: 2018107262450
申请人: 梧州市兴能农业科技有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-03-22
缴费截止日期: 暂无
价格&联系人
年费信息
委托购买

摘要:

权利要求书:

1.农田土壤污染无线监测系统,其特征是,包括:无线传感器网络,用于获取农田土壤重金属浓度数据;

数据预处理模块,用于对获取的农田土壤重金属浓度数据进行预处理,并发送至数据管理模块处进行存储;

数据管理模块,用于对存储的数据进行管理;

数据分析模块,用于构建农田土壤重金属污染风险综合评估指标体系,确定农田重金属污染的影响因子及其权重,对农田土壤重金属污染风险进行综合评估,并输出农田土壤重金属污染风险评估值;

报警模块,用于在农田土壤重金属污染风险评估值大于设定的风险阈值时向设定的用户终端输出报警信息;

所述无线传感器网络包括汇聚节点和多个传感器节点,传感器节点用于采集和发送农田土壤重金属浓度数据,汇聚节点用于接收传感器节点发送的农田土壤重金属浓度数据;

在网络初始化阶段,传感器节点通过与汇聚节点通信获取邻居节点信息并构建邻居节点列表,其中传感器节点的邻居节点为位于其通信范围内的其他传感器节点;

在路径发现阶段,传感器节点获取其至汇聚节点的最优路径;

在农田土壤重金属浓度数据传输阶段,传感器节点发送自身采集的农田土壤重金属浓度数据时,将与最优路径对应的转发节点标识存储入要发送的农田土壤重金属浓度数据报文;其余传感器节点侦听到一个农田土壤重金属浓度数据报文时,从农田土壤重金属浓度数据报文中获取转发节点的标识,若自己不是农田土壤重金属浓度数据报文所指定的下一跳转发节点,传感器节点丢弃该农田土壤重金属浓度数据报文,否则转发该农田土壤重金属浓度数据报文;传感器节点获取其至汇聚节点的最优路径,具体包括:(1)设定要发送自身采集的农田土壤重金属浓度数据的传感器节点为源节点,源节点生成一个前向蚂蚁报文并发送至最优的邻居节点;

(2)当前向蚂蚁报文 到达传感器节点i时,传感器节点i将当前剩余能量不低于设定的最低能量阈值、没有转发过前向蚂蚁报文 的邻居节点作为候选节点,并选择概率最大的候选节点l继续转发前向蚂蚁报文 设定概率的计算公式为:式中,Pil表示传感器节点i选择候选节点l的概率,mi为传感器节点i的候选节点的数目,Qil表示所述候选节点l的路径质量,El为所述候选节点l的当前剩余能量,Hl为所述候选节点l的当前可用缓存的大小,Til为传感器节点i到所述候选节点l的链路上的信息素浓度;

Qir为传感器节点i的第r个候选节点的路径质量,Er为所述第r个候选节点的当前剩余能量,Hr为所述第r个候选节点的当前可用缓存的大小,Tir为传感器节点i到所述第r个候选节点的链路上的信息素浓度;Emin为设定的最低能量阈值,Hmin为设定的最低缓存阈值;初始时各链路信息素浓度为0,α、β、γ、δ为设定的权重系数;

(3)若传感器节点i已经选择了候选节点l作为转发前向蚂蚁报文 的下一跳节点,则将自身的传感器节点标识加入前向蚂蚁报文 的地址链表,并将前向蚂蚁报文 发送出去;

(4)接收到前向蚂蚁报文 的传感器节点继续选择概率最大的下一跳节点转发该前向蚂蚁报文 直至将该前向蚂蚁报文 发送至汇聚节点,汇聚节点产生对应的反馈信息,其中反馈信息携带有前向蚂蚁报文 的地址链表以及汇聚节点标识,汇聚节点沿着前向蚂蚁报文 的逆路径将反馈信息发送出去;

(5)当传感器节点i接收到传感器节点u转发的所述反馈信息时,按照下列公式更新自身至传感器节点u的信息素浓度:

式中,Tiu′为更新后的传感器节点i至传感器节点u的信息素浓度,Tiu为更新前的传感器节点i至传感器节点u的信息素浓度,ΔT为设定的一次更新中所释放的信息素浓度的总量,为将前向蚂蚁报文 从源节点发送到汇聚节点的总跳数;

(6)当前传感器节点按照反馈信息的地址链表指示的信息,继续转发反馈信息,直至反馈信息到达源节点,源节点将根据反馈信息中的地址链表确定的路径作为其至汇聚节点的最优路径。

2.根据权利要求1所述的农田土壤污染无线监测系统,其特征是,所述数据管理模块包括:

元数据管理子模块,用于元数据的添加、删除和更新;

数据融合子模块,用于对相关数据进行融合处理;

数据查询子模块,用于根据用户自定义的查询条件实时查询相关数据;

所述相关数据包括所述农田土壤重金属浓度数据、所述元数据。

3.根据权利要求1所述的农田土壤污染无线监测系统,其特征是,数据预处理模块包括异常数据处理单元和缺失数据处理单元,异常数据处理单元用于对获取的农田土壤重金属浓度数据进行异常检测,并将检测出的异常数据进行修正处理;缺失数据处理单元用于对农田土壤重金属浓度数据进行缺失检测,并对检测出的缺失序列进行数据填补。

4.根据权利要求1所述的农田土壤污染无线监测系统,其特征是,传感器节点通过与汇聚节点通信获取邻居节点信息并构建邻居节点列表,具体为:在网络初始化阶段,汇聚节点向各传感器节点发送Hello报文,该Hello报文包括各传感器节点的位置坐标、到汇聚节点的距离以及到汇聚节点的跳数;各传感器节点接收到Hello报文后,提取相应的信息,构建邻居节点列表,并计算各邻居节点的路径质量,存储到邻居节点列表中相应的位置。

5.根据权利要求4所述的农田土壤污染无线监测系统,其特征是,邻居节点的路径质量的计算公式设定为:

式中,Qij表示传感器节点i的邻居节点j的路径质量,d(i,j)为传感器节点i与其邻居节点j的距离,d(j,sink)为邻居节点j到汇聚节点的距离,d(j,k)为邻居节点j到其第k个邻居节点的距离,nj为邻居节点j具有的邻居节点数目,d(i,sink)为传感器节点i到汇聚节点的距离;λ为设定的权重系数,且0<λ<0.5。