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专利号: 2018110530002
申请人: 广州市花林景观工程有限公司
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
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摘要:

权利要求书:

1.淡水鱼养殖区域的水质健康智能监测系统,其特征是,包括水质监测终端、感知子系统和智能终端;所述的感知子系统、智能终端与水质监测终端通信连接;所述的感知子系统包括单个基站、单个汇聚节点和多个传感器节点,多个传感器节点随机分布在淡水鱼养殖场监控区域内,与汇聚节点、基站通过自组织方式构成无线传感器网络;基站部署于淡水鱼养殖场监控区域外,通过通信网络与水质监测终端通信,传感器节点采集水质监测数据并发送至汇聚节点,由汇聚节点汇聚水质监测数据至基站,基站将接收的水质监测数据发送至水质监测终端;所述的水质监测终端用于对基站传送的水质监测数据进行存储、显示,并在水质异常时向智能终端发送报警信号;网络初始化时,将传感器节点划分为多个簇组,并从每个簇组中选取一个簇头,其中在每一轮通信开始之前都要对簇头重新进行选择;传感器节点采集所监测位置的水质监测数据,并将水质监测数据单跳发送至对应的簇头;簇头负责簇内水质监测数据的接收和处理,并将处理后的水质监测数据发送至汇聚节点;传感器节点发送能耗采用自由空间损耗模型,而簇头与汇聚节点之间进行通信时采用多径衰减模型;所述的将传感器节点划分为多个簇组,包括:(1)将设定的监测区域平均划分为e个子区域;(2)按照下列公式计算每个子区域的重心位置,选择距离重心位置最近的传感器节点作为簇组中心:式中,Bi表示第i个子区域的重心位置,i=1,…,e,x(j)表示所述第i个子区域中第j个传感器节点所在位置的横坐标,y(j)为所述第j个传感器节点所在位置的纵坐标,其中以汇聚节点为坐标原点,hi为所述第i个子区域具有的传感器节点个数;(3)基于选择好的e个簇组中心,对所有传感器节点进行分簇,各传感器节点加入到距离最近的簇组中心对应的簇组内,从而完成簇组的初始化;所述从每个簇组中选取一个簇头,包括:(1)设置簇头选取轮数为int表示取整,计算簇组内各传感器节点在当前轮次担任簇头的概率,并按照概率由大到小的顺序对各传感器节点进行排序;(2)将排序最前的传感器节点作为备选簇头,预测其作为簇头的总能耗,若该总能耗不超过预设的最大能耗阈值Gmax,则直接选择该备选簇头担任本轮次的簇头,否则重新选择下一位的传感器节点作为备选簇头,直至选择的备选簇头的总能耗不超过Gmax;设定总能耗的预测公式为:式中,为预测的备选簇头y担任新簇头后的总能耗,y=1 ,2,为备选簇头y所在簇内的传感器节点数量,G0为设定的簇头接收和处理单位水质监测数据的能耗,Zy,o为所述备选簇头y到汇聚节点的距离,Gp为电路能耗参数,p1为基于自由空间损耗模型的功放能耗系数,p2为基于多径衰减模型的功放能耗系数,Zk,y为备选簇头y所在簇内的第k个传感器节点到所述备选簇头y的距离;其中,所述概率的计算公式设定为:式中,Waq(u)为第a个簇组内任意传感器节点q在第u轮通信过程中担任簇头的概率,

式中,Gα表示簇组β中的第α个传感器节点,hβ为所述簇组β中的传感器节点数量,Gmax为所述最大能耗阈值。