基于无线传感器网络的污水监测系统

　　申请日2017.05.19

　　公开(公告)日2017.07.28

　　IPC分类号G01N33/18; G08C17/02; H04W84/18

　　摘要

　　本发明提供了基于无线传感器网络的污水监测系统，包括基于无线传感器网络的污水监测模块、通信模块和监测中心;所述的污水监测模块用于采集污水监控参数，并将污水监控参数通过通信模块传送至监测中心。本发明利用无线传感器技术实现了污水的监测，使得环保相关部门能够及时发现水环境污染事故，对事故的发生和发展进行监测评估，制定紧急对策和措施。

　　摘要附图

 

　　权利要求书

　　1.基于无线传感器网络的污水监测系统，其特征是，包括基于无线传感器网络的污水监测模块、通信模块和监测中心;所述的污水监测模块用于采集污水监控参数，并将污水监控参数通过通信模块传送至监测中心。

　　2.根据权利要求1所述的基于无线传感器网络的污水监测系统，其特征是，所述的监测中心包括远程监控服务器以及与该远程监控服务器相连的应用程序服务器、数据服务器、用户端，所述的用户端与一打印机相连。

　　3.根据权利要求2所述的基于无线传感器网络的污水监测系统，其特征是，所述的污水监控参数包括水温、PH值、浊度、电导率、溶解氧含量。

　　4.根据权利要求1所述的基于无线传感器网络的污水监测系统，其特征是，所述基于无线传感器网络的污水监测模块包括传感器采集模块和基站，所述的传感器采集模块包括多个用于进行污水监控参数采集的污水监控参数采集节点和用于对簇内污水监控参数采集节点采集的数据进行收集和压缩处理的簇头节点，簇头节点发送的数据经基站传送到所述的通信模块。

　　5.根据权利要求4所述的基于无线传感器网络的污水监测系统，其特征是，所述的簇头节点对簇内污水监控参数采集节点采集的数据进行压缩处理时，采用改进的Haar小波数据压缩算法，具体包括：

　　(1)预先设定采样数据数目阈值W1，污水监控参数采集节点每轮采样W1个数据，且污水监控参数采集节点在每一轮采样完成后计算该轮所采样数据的样本均值，开始第一轮数据采集，污水监控参数采集节点将该轮的样本均值和采样数据发送至簇头节点，簇头节点根据污水监控参数采集节点的样本均值由大到小的顺序生成污水监控参数采集节点顺序列表，并按照生成的污水监控参数采集节点顺序列表对簇内的污水监控参数采集节点的采样数据进行排序;

　　(2)簇头节点对排序后的采样数据进行Haar小波分解处理，将获得的近似系数连同所用的污水监控参数采集节点顺序列表发送至基站，进而由基站利用近似系数进行数据重构，获取相应的近似数据;

　　(3)开始下一轮数据采集，簇头节点根据污水监控参数采集节点发送的数据进行对应样本均值的更新，并根据更新后的污水监控参数采集节点的样本均值由大到小的顺序更新污水监控参数采集节点顺序列表，若满足下列公式，则按照新的污水监控参数采集节点顺序列表对簇内的污水监控参数采集节点的该轮采样数据进行排序：

　　$\frac{{\Sigma }_{\phi =1}^m\[CT(R_{\phi }^{\theta },R_{\phi }^{\theta -1})\]}{W_2}-1>0$

　　式中，表示第θ轮的污水监控参数采集节点顺序列表中第θ个位置的污水监控参数采集节点，表示第θ-1轮的污水监控参数采集节点顺序列表中第θ个位置的污水监控参数采集节点，m为簇内污水监控参数采集节点的数量，为定义的比较函数，若与相同，则若与不相同，则W2为设定的位置变化程度阈值;

　　(4)重复(2)和(3)的操作，直至完成采样数据的采集和发送。

　　6.根据权利要求5所述的基于无线传感器网络的污水监测系统，其特征是，所述簇头节点根据污水监控参数采集节点发送的数据进行对应样本均值的更新，具体包括：污水监控参数采集节点进行下一轮采样，若该轮所采样数据的样本均值和样本标准差满足下列公式，则将该轮的样本均值和采样数据发送至簇头节点，告知簇头节点更新对应的样本均值，否则只发送采样数据，簇头节点保存原有的样本均值：

　　$\frac{{\eta }_{\alpha }^P}{{\eta }_{\alpha }^{\theta -1}}\sqrt{|{\left({\lambda }_{\alpha }^{\theta }\right)}^2-{\left({\lambda }_{\alpha }^{\theta -1}\right)}^2|}>W_2$

　　式中，表示污水监控参数采集节点α在第θ轮(即所述的下一轮)所采样数据的样本标准差，表示污水监控参数采集节点α在第θ轮所采样数据的样本均值，表示污水监控参数采集节点α在第θ-1轮所采样数据的样本标准差，表示污水监控参数采集节点α在第θ-1轮所采样数据的样本均值，θ≥2，W2为设定的数据变化程度阈值。

　　说明书

　　基于无线传感器网络的污水监测系统

　　技术领域

　　本发明涉及污水监测技术领域，具体涉及基于无线传感器网络的污水监测系统。

　　背景技术

　　水域环境监测是环境保护的基础，其目的是为环境保护提供科学决策的依据。水域环境监测是环境保护管理部门监管的重要内容之一，目前我国对大江、大河、沿海流域、港口、海湾实施日常例行监测，对赤潮、溢油、重大污染物泄漏等污染事故，每天需进行一次监测。当大江、大河及大型湖泊等突发水环境污染事故时，现有常规手段无法实现迅速、准确、动态地监测与预报，以致环保相关部门难以快速、恰当地作出决策。

　　发明内容

　　针对上述问题，本发明提供基于无线传感器网络的污水监测系统。

　　本发明的目的采用以下技术方案来实现：

　　提供了基于无线传感器网络的污水监测系统，包括基于无线传感器网络的污水监测模块、通信模块和监测中心;所述的污水监测模块用于采集污水监控参数，并将污水监控参数通过通信模块传送至监测中心。

　　本发明的有益效果为：利用无线传感器技术实现了污水的监测，使得环保相关部门能够及时发现水环境污染事故，对事故的发生和发展进行监测评估，制定紧急对策和措施。