CN105611601A - 基于物联网的河流水生态环境监测方法 - Google Patents

基于物联网的河流水生态环境监测方法 Download PDF

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CN105611601A CN201511023715.XA CN201511023715A CN105611601A CN 105611601 A CN105611601 A CN 105611601A CN 201511023715 A CN201511023715 A CN 201511023715A CN 105611601 A CN105611601 A CN 105611601A
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杨敬锋
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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Abstract

基于物联网的河流水生态环境监测方法，涉及基于物联网的河流水生态环境监测技术，是为了解决现有无法对河流水生态环境监测的远程实时监测的问题。本发明将N个现有的河流水生态环境采集装置布设在河流的不同流段，并分别采集该段河流水的压力值、温度值、PH值、氨氮含量和硫化物含量；并为每个河流水生态环境采集装置分配一个无线通信装置，形成N个无线接入点AP，并将N个无线接入点AP组网并接入物联网实现河流水生态环境监测。本发明适用于河流水生态环境监测。

Description

基于物联网的河流水生态环境监测方法
技术领域
本发明涉及基于物联网的河流水生态环境监测技术。
背景技术
河流水生态环境质量是指在特定的时间和空间范围内，河流水体不同尺度生态系统的组成要素总的性质及变化状态。我国河流水生态环境复杂而脆弱，随着河流水资源利用和污染的加大，多数河流都受到了不同程度的污染影响，出现了河流中水生生物多样性降低和水生生物栖息地退化等问题，检测和评价我国河流水生态质量已经成为我国环境保护工作的一个重要内容。
但目前，还无法实现对河流水生态环境监测的远程实时监测。
发明内容
本发明是为了解决现有无法对河流水生态环境远程实时监测的问题，从而提供了一种基于物联网的河流水生态环境监测方法。
基于物联网的河流水生态环境监测方法，其特征是：该方法由以下步骤实现：
步骤一、将N个现有的河流水生态环境采集装置布设在河流的不同流段，并分别采集该段河流水的压力值、温度值、PH值、氨氮含量和硫化物含量；N为正整数；
步骤二、为每个河流水生态环境采集装置分配一个无线通信装置，形成N个无线接入点AP，并将N个无线接入点AP组网并接入物联网，具体方法为：
将位于同一通信小区内的M个无线接入点AP构成一个簇，M为正整数，在该簇内，各无线接入点AP共同推选一个无线接入点AP作为簇头，其它M-1个无线接入点AP为簇成员；
各通信小区中簇的簇头能够相互通信且均能够与物联网进行通信，位于不同簇内的簇成员不能相互通信；
步骤三、在每个时间周期下，每个簇分别向该簇的簇头汇总采集数据，具体为：
步骤三一、簇头广播Route消息，所述Route消息中包括簇ID和消息序列号，秩的初始值0；
步骤三二、每个簇成员在收到Route消息后，根据Route消息中的簇ID判断其本身是否属于该簇，如果判断结果为否，则丢弃收到的Route消息；如果判断结果为是，则对该Route消息进行处理，每个簇成员对Route消息进行处理的过程为：
将该簇成员自身的ID、采集到的该段河流水的压力值、温度值、PH值、氨氮含量和硫化物含量，以及消息序列号生成回复信息数据包，并发给该簇的簇头；
步骤四、每个簇的簇头根据各回复信息数据包中的ID，判断是否收到该簇内所有簇成员的回复信息，如果判断结果为是，则执行步骤五；如果判断结果为否，则执行步骤四一；
步骤四一、该簇的簇头向未回复信息的簇成员发起单呼，并等待时间T；若在时间T内收到来自该簇成员的回复信息数据包，则执行步骤五；如在时间T内未收到来自簇成员的回复信息数据包，则将该簇成员的数据记为缺失，并执行步骤五；T为正数；
步骤五、各簇的簇头将自身的ID、采集到的该段河流水的压力值、温度值、PH值、氨氮含量和硫化物含量，以及消息序列号生成回复信息数据包，连同收到的各簇成员的回复信息数据包通过物联网报送给河流水生态环境监测中心；
步骤六、河流水生态环境监测中心将各无线接入点AP的ID、河流水的压力值、温度值、PH值、氨氮含量和硫化物含量进行显示，完成一个周期下的河流水生态环境监测。
本发明能够实现河流水生态环境监测的远程实时监测，实现不同河段的压力、温度、PH值、氨氮含量和硫化物含量监测。
附图说明
图1是本发明的通信原理示意图；
具体实施方式
具体实施方式一、结合图1说明本具体实施方式，基于物联网的河流水生态环境监测方法，该方法由以下步骤实现：
步骤一、将N个现有的河流水生态环境采集装置布设在河流的不同流段，并分别采集该段河流水的压力值、温度值、PH值、氨氮含量和硫化物含量；N为正整数；
步骤二、为每个河流水生态环境采集装置分配一个无线通信装置，形成N个无线接入点AP，并将N个无线接入点AP组网并接入物联网，具体方法为：
将位于同一通信小区内的M个无线接入点AP构成一个簇，M为正整数，在该簇内，各无线接入点AP共同推选一个无线接入点AP作为簇头，其它M-1个无线接入点AP为簇成员；
各通信小区中簇的簇头能够相互通信且均能够与物联网进行通信，位于不同簇内的簇成员不能相互通信；
步骤三、在每个时间周期下，每个簇分别向该簇的簇头汇总采集数据，具体为：
步骤三一、簇头广播Route消息，所述Route消息中包括簇ID和消息序列号，秩的初始值0；
步骤三二、每个簇成员在收到Route消息后，根据Route消息中的簇ID判断其本身是否属于该簇，如果判断结果为否，则丢弃收到的Route消息；如果判断结果为是，则对该Route消息进行处理，每个簇成员对Route消息进行处理的过程为：
将该簇成员自身的ID、采集到的该段河流水的压力值、温度值、PH值、氨氮含量和硫化物含量，以及消息序列号生成回复信息数据包，并发给该簇的簇头；
步骤四、每个簇的簇头根据各回复信息数据包中的ID，判断是否收到该簇内所有簇成员的回复信息，如果判断结果为是，则执行步骤五；如果判断结果为否，则执行步骤四一；
步骤四一、该簇的簇头向未回复信息的簇成员发起单呼，并等待时间T；若在时间T内收到来自该簇成员的回复信息数据包，则执行步骤五；如在时间T内未收到来自簇成员的回复信息数据包，则将该簇成员的数据记为缺失，并执行步骤五；T为正数；
步骤五、各簇的簇头将自身的ID、采集到的该段河流水的压力值、温度值、PH值、氨氮含量和硫化物含量，以及消息序列号生成回复信息数据包，连同收到的各簇成员的回复信息数据包通过物联网报送给河流水生态环境监测中心；
步骤六、河流水生态环境监测中心将各无线接入点AP的ID、河流水的压力值、温度值、PH值、氨氮含量和硫化物含量进行显示，完成一个周期下的河流水生态环境监测。
具体实施方式二、本具体实施方式是具体实施方式一所述的基于物联网的河流水生态环境监测方法的进一步限定，监测人员手持无线收发设备通过物联网实时监控各无线接入点AP的河流水生态环境数据。
本实施方式中，监测人员不必值守于监控地点，只在带有能够接入物联网的无线设备，即可实现监控。
具体实施方式三、本具体实施方式是具体实施方式一或二所述的基于物联网的河流水生态环境监测方法的进一步限定，手持无线收发设备为智能手机。
具体实施方式四、本具体实施方式是具体实施方式一、二或三所述的基于物联网的河流水生态环境监测方法的进一步限定，各无线接入点AP共同推选一个无线接入点AP作为簇头的推选原则为：根据信号强度RSS值的大小确定，将最大RSS值对应做为该簇的簇头。
具体实施方式五、本具体实施方式是具体实施方式一、二、三或四所述的基于物联网的河流水生态环境监测方法的进一步限定，当任一无线接入点AP的回复信息数据包连续三次缺失时，各簇的簇头分别对该无线接入点进行单呼，若接到应答，则最先接到应答的簇头将该无线接入点AP编入该簇，同时将该无线接入点AP原簇的簇头将其在原簇中删除；若未接到应答，则认为该无线接入点AP损坏。

Claims (5)

1.基于物联网的河流水生态环境监测方法，其特征是：该方法由以下步骤实现：
步骤一、将N个现有的河流水生态环境采集装置布设在河流的不同流段，并分别采集该段河流水的压力值、温度值、PH值、氨氮含量和硫化物含量；N为正整数；
步骤二、为每个河流水生态环境采集装置分配一个无线通信装置，形成N个无线接入点AP，并将N个无线接入点AP组网并接入物联网，具体方法为：
将位于同一通信小区内的M个无线接入点AP构成一个簇，M为正整数，在该簇内，各无线接入点AP共同推选一个无线接入点AP作为簇头，其它M-1个无线接入点AP为簇成员；
各通信小区中簇的簇头能够相互通信且均能够与物联网进行通信，位于不同簇内的簇成员不能相互通信；
步骤三、在每个时间周期下，每个簇分别向该簇的簇头汇总采集数据，具体为：
步骤三一、簇头广播Route消息，所述Route消息中包括簇ID和消息序列号；
步骤三二、每个簇成员在收到Route消息后，根据Route消息中的簇ID判断其本身是否属于该簇，如果判断结果为否，则丢弃收到的Route消息；如果判断结果为是，则对该Route消息进行处理，每个簇成员对Route消息进行处理的过程为：
将该簇成员自身的ID、采集到的该段河流水的压力值、温度值、PH值、氨氮含量和硫化物含量，以及消息序列号生成回复信息数据包，并发给该簇的簇头；
步骤四、每个簇的簇头根据各回复信息数据包中的ID，判断是否收到该簇内所有簇成员的回复信息，如果判断结果为是，则执行步骤五；如果判断结果为否，则执行步骤四一；
步骤四一、该簇的簇头向未回复信息的簇成员发起单呼，并等待时间T；若在时间T内收到来自该簇成员的回复信息数据包，则执行步骤五；如在时间T内未收到来自簇成员的回复信息数据包，则将该簇成员的数据记为缺失，并执行步骤五；T为正数；
步骤五、各簇的簇头将自身的ID、采集到的该段河流水的压力值、温度值、PH值、氨氮含量和硫化物含量，以及消息序列号生成回复信息数据包，连同收到的各簇成员的回复信息数据包通过物联网报送给河流水生态环境监测中心；
步骤六、河流水生态环境监测中心将各无线接入点AP的ID、河流水的压力值、温度值、PH值、氨氮含量和硫化物含量进行显示，完成一个周期下的河流水生态环境监测。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的河流水生态环境监测方法，其特征在于监测人员手持无线收发设备通过物联网实时监控各无线接入点AP的河流水生态环境数据。
3.根据权利要求2所述的基于物联网的河流水生态环境监测方法，其特征在于手持无线收发设备为智能手机。
4.根据权利要求3所述的基于物联网的河流水生态环境监测方法，其特征在于各无线接入点AP共同推选一个无线接入点AP作为簇头的推选原则为：根据信号强度RSS值的大小确定，将最大RSS值对应做为该簇的簇头。
5.根据权利要求3所述的基于物联网的河流水生态环境监测方法，其特征在于当任一无线接入点AP的回复信息数据包连续三次缺失时，各簇的簇头分别对该无线接入点进行单呼，若接到应答，则最先接到应答的簇头将该无线接入点AP编入该簇，同时将该无线接入点AP原簇的簇头将其在原簇中删除；若未接到应答，则认为该无线接入点AP损坏。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102395173A (zh) * 2011-11-01 2012-03-28 江南大学 环境监测物联网感知层能量高效利用的成簇方法
CN102970727A (zh) * 2012-10-31 2013-03-13 哈尔滨工业大学 基于无线传感网的医护定位及告警方法
CN104394571A (zh) * 2014-12-10 2015-03-04 河海大学常州校区 一种用于内河水质监测无线传感网络的拓扑控制方法

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