CN107483632A - 一种水产品养殖环境智能监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种水产品养殖环境智能监测系统，包括监测管理平台、水产品养殖环境监测模块和智能终端；所述的水产品养殖环境监测模块、智能终端与监测管理平台通信连接；所述的水产品养殖环境监测模块用于对水产品养殖环境进行监测，采集水产品养殖环境参数并发送至监测管理平台；所述的监测管理平台用于对水产品养殖环境参数进行分析处理，并在水产品养殖环境参数异常时向智能终端发送报警信号。本发明能够实时监测到水产品养殖环境参数，实现水产养殖的科学养殖与管理。
Description
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种水产品养殖环境智能监测系统。
背景技术
在水产养殖的过程中，水产养殖场的环境如水产品养殖环境参数、温度等会影响到水产养殖的质量。现有常规的水产品养殖环境智能监测系统无法实现迅速、准确、实时的水产品养殖场的环境监测，从而影响水产品养殖的科学管理工作。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种水产品养殖环境智能监测系统。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
提供了一种水产品养殖环境智能监测系统，包括监测管理平台、水产品养殖环境监测模块和智能终端；所述的水产品养殖环境监测模块、智能终端与监测管理平台通信连接；所述的水产品养殖环境监测模块用于对水产品养殖环境进行监测，采集水产品养殖环境参数并发送至监测管理平台；所述的监测管理平台用于对水产品养殖环境参数进行分析处理，并在水产品养殖环境参数异常时向智能终端发送报警信号。
优选地，所述监测管理平台包括依次连接的水产品养殖环境参数存储模块、水产品养殖环境参数分析处理模块、异常报警模块，还包括水产品养殖环境参数显示模块，水产品养殖环境参数显示模块与水产品养殖环境参数存储模块、水产品养殖环境参数分析处理模块连接。
本发明的有益效果为：能够实时监测到水产品养殖环境参数，实现水产养殖的科学养殖与管理，从而优化养殖工艺，提高水产品的成活率，增加养殖效益。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1本发明的结构框图；
图2是本发明监测管理平台的连接框图。
附图标记：
监测管理平台1、水产品养殖环境监测模块2、智能终端3、水产品养殖环境参数存储模块10、水产品养殖环境参数分析处理模块20、异常报警模块30、水产品养殖环境参数显示模块40。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
参见图1、图2，本实施例提供的一种水产品养殖环境智能监测系统，包括监测管理平台1、水产品养殖环境监测模块2和智能终端3；所述的水产品养殖环境监测模块2、智能终端3与监测管理平台1通信连接；所述的水产品养殖环境监测模块2用于对水产品养殖环境进行监测，采集水产品养殖环境参数并发送至监测管理平台1；所述的监测管理平台1用于对水产品养殖环境参数进行分析处理，并在水产品养殖环境参数异常时向智能终端3发送报警信号。
其中，智能终端3可以通过实时访问监测管理平台1查询水产品养殖环境参数和异常状况。
优选地，所述的监测管理平台1在水产品养殖环境参数不满足设定的阈值时判定水产品养殖环境参数为异常。所述的水产品养殖环境参数包括温度、水体WH值和水体溶解氧浓度。
优选地，所述监测管理平台1包括依次连接的水产品养殖环境参数存储模块10、水产品养殖环境参数分析处理模块20、异常报警模块30，还包括水产品养殖环境参数显示模块40，水产品养殖环境参数显示模块40与水产品养殖环境参数存储模块10、水产品养殖环境参数分析处理模块20连接。
本发明上述实施例能够实时监测到水产品养殖环境参数，实现水产养殖的科学养殖与管理，从而优化养殖工艺，提高水产品的成活率，增加养殖效益。
优选地，所述的水产品养殖环境监测模块2为设置于水产品养殖场的无线传感器网络，包括多个水产品养殖环境监测节点和汇聚节点，水产品养殖环境监测节点用于采集水产品养殖环境参数，并将采集的水产品养殖环境参数发送至汇聚节点，经汇聚节点对水产品养殖环境参数进行汇聚处理后，发送至监测管理平台1。
在一个实施例中，水产品养殖环境监测节点将水产品养殖环境参数发送至汇聚节点前，获取水产品养殖环境监测节点至汇聚节点的所有路径，计算每条路径的优选值，选取优选值为最大的路径作为水产品养殖环境监测节点至汇聚节点的路由路径，建立水产品养殖环境监测节点至汇聚节点的路由，其中设该水产品养殖环境监测节点为s，Ls→o表示水产品养殖环境监测节点s至汇聚节点o的第L条路径，P(Ls→o)表示Ls→o的优选值，P(Ls→o)的计算公式为：
式中，为路径Ls→o具有的水产品养殖环境监测节点数目，γi为路径Ls→o上的第i个水产品养殖环境监测节点的节点度，Qi、Qi0分别为路径Ls→o上的第i个水产品养殖环境监测节点的当前剩余能量、初始能量，Z(Qi-0.1Qi0)为设定的遍历取值函数，从s至汇聚节点的路径方向依次遍历路径Ls→o上的水产品养殖环境监测节点，若路径Ls→o上存在一个水产品养殖环境监测节点满足Qi-0.1Qi0<0时，Z(Qi-0.1Qi0)＝0，停止遍历，若路径Ls→o上的所有水产品养殖环境监测节点皆满足Qi-0.1Qi0≥0时，Z(Qi-0.1Qi0)＝1，Ψα,β表示路径Ls→o上的水产品养殖环境监测节点α,β之间的传输延时。
本实施例按照上述方式建立水产品养殖环境监测节点到汇聚节点的路由，能够约束水产品养殖环境参数传输的路径宽度，其中根据路径中各水产品养殖环境监测节点的能量、节点度和水产品养殖环境监测节点之间的传输延时三个因素对水产品养殖环境参数传输的路径进行多维度的考量，使得建立的路由更加地可靠且具有较短的延时，保障水产品养殖环境参数传输的可靠度和时效性；在路由建立的过程中，设定了遍历取值函数，当路径中存在水产品养殖环境监测节点的当前剩余能量不满足要求时，令优选值为0，停止遍历，能够节约优选值的计算时间，节省路由建立的时间。
在一个实施例中，初始时，汇聚节点为每个水产品养殖环境监测节点分配一个可信度，汇聚节点定期检测水产品养殖环境监测节点在一个检测周期内的可信度，当水产品养殖环境监测节点的可行度低于设定的可信度阈值时，令该水产品养殖环境监测节点进入休眠，设Wk表示汇聚节点当前检测得到的水产品养殖环境监测节点k在一个检测周期内的可信度，Wk的检测公式为：
当时，
当时，
Wk＝Wk-1
式中，Wk-1表示水产品养殖环境监测节点k在检测前的可信度，Ak表示水产品养殖环境监测节点k在一个检测周期内连续采集到相同水产品养殖环境参数的次数与采集的水产品养殖环境参数总数的比值，设该检测周期为[0,T]，λk(t)表示水产品养殖环境监测节点k在t时刻采集的水产品养殖环境参数偏离区域平均监测值的程度，该区域平均监测值为在t时刻水产品养殖环境监测节点k与其邻居水产品养殖环境监测节点采集的水产品养殖环境参数的融合值，t∈[0,T]，设区域平均监测值为Y(t)，水产品养殖环境监测节点k在t时刻采集的水产品养殖环境参数为X(t)，λT为设定的偏离程度阈值，Bk为在检测周期内λk(t)大于λT的次数，Qk、Qk0分别为水产品养殖环境监测节点k的当前剩余能量和初始能量，U(Qk-0.1Qk0)为设定的取值函数，当Qk-0.1Qk0≥0时，U(Qk-0.1Qk0)＝1，当Qk-0.1Qk0<0时，U(Qk-0.1Qk0)＝0，e1、e2、e3、e4为设定的权重系数，且满足e1+e2+e3+e4＝1。
本实施例中，汇聚节点定期检测水产品养殖环境监测节点在一个检测周期内的可信度，对可信度不满足设定的可信度阈值的水产品养殖环境监测节点进行休眠，能够避免可信度低的水产品养殖环境监测节点影响水产品养殖环境参数的传输，提高水产品养殖环境参数收集的可靠度，并且节省水产品养殖环境智能监测系统的无线传感器网络能量；
本实施例设定了可信度的检测公式，该检测公式考虑了水产品养殖环境监测节点采集的历史水产品养殖环境参数的稳定性以及水产品养殖环境监测节点的当前剩余能量，从而能够渐进地检测水产品养殖环境监测节点的可信度，又能够容忍瞬时失信的水产品养殖环境监测节点，使得对水产品养殖环境监测节点的可信度检测更为公正。
在一个实施例中，汇聚节点定期检测各路由路径在一个检测周期内的有效度，当水产品养殖环境监测节点至汇聚节点之间的路由路径的有效度低于设定的有效度阈值时，汇聚节点向对应的水产品养殖环境监测节点发送消息，该水产品养殖环境监测节点接收到消息后，重新构建到汇聚节点之间的路由，设Hs→o表示水产品养殖环境监测节点s到汇聚节点之间的路由路径，R(Hs→o)表示Hs→o在一个检测周期内的有效度，R(Hs→o)的检测公式为：
式中，θ为Hs→o上的第θ个水产品养殖环境监测节点，为Hs→o具有的水产品养殖环境监测节点数目，mθ、nθ分别表示在该检测周期内水产品养殖环境监测节点θ向下一跳监测节点发送水产品养殖环境参数成功的次数、发送水产品养殖环境参数失败的次数，Wθ表示汇聚节点当前检测得到的水产品养殖环境监测节点θ在该检测周期内的可信度。
本实施例按照上述方式对路由路径进行可靠度检测，并利用路由路径上的水产品养殖环境监测节点的可信度和通信成功率作为衡量因素，设计了精度较高、有效的检测公式，当水产品养殖环境监测节点至汇聚节点之间的路由路径的有效度低于设定的有效度阈值时，对该路由路径进行更新，实现了无线传感器网络的通信链路的动态维护和更新，能够保障水产品养殖环境参数传输的可靠性，进一步提高水产品养殖环境智能监测系统的监测精度。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (6)
1.一种水产品养殖环境智能监测系统，其特征是，包括监测管理平台、水产品养殖环境监测模块和智能终端；所述的水产品养殖环境监测模块、智能终端与监测管理平台通信连接；所述的水产品养殖环境监测模块用于对水产品养殖环境进行监测，采集水产品养殖环境参数并发送至监测管理平台；所述的监测管理平台用于对水产品养殖环境参数进行分析处理，并在水产品养殖环境参数异常时向智能终端发送报警信号。
2.根据权利要求1所述的一种水产品养殖环境智能监测系统，其特征是，所述的监测管理平台在水产品养殖环境参数不满足设定的阈值时判定水产品养殖环境参数为异常。
3.根据权利要求2所述的一种水产品养殖环境智能监测系统，其特征是，所述监测管理平台包括依次连接的水产品养殖环境参数存储模块、水产品养殖环境参数分析处理模块、异常报警模块，还包括水产品养殖环境参数显示模块，水产品养殖环境参数显示模块与水产品养殖环境参数存储模块、水产品养殖环境参数分析处理模块连接。
4.根据权利要求1所述的一种水产品养殖环境智能监测系统，其特征是，所述的水产品养殖环境监测模块为设置于水产品养殖场的无线传感器网络，包括多个水产品养殖环境监测节点和汇聚节点，水产品养殖环境监测节点用于采集水产品养殖环境参数，并将采集的水产品养殖环境参数发送至汇聚节点，经汇聚节点对水产品养殖环境参数进行汇聚处理后，发送至监测管理平台。
5.根据权利要求4所述的一种水产品养殖环境智能监测系统，其特征是，水产品养殖环境监测节点将水产品养殖环境参数发送至汇聚节点前，获取水产品养殖环境监测节点至汇聚节点的所有路径，计算每条路径的优选值，选取优选值为最大的路径作为水产品养殖环境监测节点至汇聚节点的路由路径，建立水产品养殖环境监测节点至汇聚节点的路由，其中设该水产品养殖环境监测节点为s，Ls→o表示水产品养殖环境监测节点s至汇聚节点o的第L条路径，P(Ls→o)表示Ls→o的优选值，P(Ls→o)的计算公式为：
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式中，为路径Ls→o具有的水产品养殖环境监测节点数目，γi为路径Ls→o上的第i个水产品养殖环境监测节点的节点度，Qi、Qi0分别为路径Ls→o上的第i个水产品养殖环境监测节点的当前剩余能量、初始能量，Z(Qi-0.1Qi0)为设定的遍历取值函数，从s至汇聚节点的路径方向依次遍历路径Ls→o上的水产品养殖环境监测节点，若路径Ls→o上存在一个水产品养殖环境监测节点满足Qi-0.1Qi0<0时，Z(Qi-0.1Qi0)＝0，停止遍历，若路径Ls→o上的所有水产品养殖环境监测节点皆满足Qi-0.1Qi0≥0时，Z(Qi-0.1Qi0)＝1，Ψα,β表示路径Ls→o上的水产品养殖环境监测节点α,β之间的传输延时。
6.根据权利要求5所述的一种水产品养殖环境智能监测系统，其特征是，初始时，汇聚节点为每个水产品养殖环境监测节点分配一个可信度，汇聚节点定期检测水产品养殖环境监测节点在一个检测周期内的可信度，当水产品养殖环境监测节点的可行度低于设定的可信度阈值时，令该水产品养殖环境监测节点进入休眠，设Wk表示汇聚节点当前检测得到的水产品养殖环境监测节点k在一个检测周期内的可信度，Wk的检测公式为：
当时，
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当时，
Wk＝Wk-1
式中，Wk-1表示水产品养殖环境监测节点k在检测前的可信度，Ak表示水产品养殖环境监测节点k在一个检测周期内连续采集到相同水产品养殖环境参数的次数与采集的水产品养殖环境参数总数的比值，设该检测周期为[0,T]，λk(t)表示水产品养殖环境监测节点k在t时刻采集的水产品养殖环境参数偏离区域平均监测值的程度，该区域平均监测值为在t时刻水产品养殖环境监测节点k与其邻居水产品养殖环境监测节点采集的水产品养殖环境参数的融合值，t∈[0,T]，设区域平均监测值为Y(t)，水产品养殖环境监测节点k在t时刻采集的水产品养殖环境参数为X(t)，λT为设定的偏离程度阈值，Bk为在检测周期内λk(t)大于λT的次数，Qk、Qk0分别为水产品养殖环境监测节点k的当前剩余能量和初始能量，U(Qk-0.1Qk0)为设定的取值函数，当Qk-0.1Qk0≥0时，U(Qk-0.1Qk0)＝1，当Qk-0.1Qk0<0时，U(Qk-0.1Qk0)＝0，e1、e2、e3、e4为设定的权重系数，且满足e1+e2+e3+e4＝1。
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