CN109213059A - 粉尘浓度智能监控系统 - Google Patents

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CN109213059A CN201811026410.8A CN201811026410A CN109213059A CN 109213059 A CN109213059 A CN 109213059A CN 201811026410 A CN201811026410 A CN 201811026410A CN 109213059 A CN109213059 A CN 109213059A
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徐火柳
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Guangzhou Jufeng Technology Co Ltd
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Guangzhou Jufeng Technology Co Ltd
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/06—Investigating concentration of particle suspensions
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/048—Monitoring; Safety

Abstract

本发明提供了粉尘浓度智能监控系统，包括粉尘检测模块、汇聚节点模块和远程终端；所述粉尘检测模块包括多个传感器节点，多个传感器节点随机部署于粉尘浓度监测区域内，传感器节点用于采集所测位置的粉尘浓度数据；所述汇聚节点模块汇聚各传感器节点的粉尘浓度数据，将汇聚的粉尘浓度数据传送至远程终端；远程终端用于对汇聚节点模块发送的粉尘浓度数据进行分析和处理，在粉尘浓度数据超过预设安全阈值时执行报警。

Description

粉尘浓度智能监控系统
技术领域
本发明涉及混凝土厂粉尘监测领域，具体涉及粉尘浓度智能监控系统。
背景技术
相关技术中，大多数的厂区环境数据收集和统计工作还停留在人工读数查表的落后水平，人为误差伴随存在，给环境数据管理工作带来很大的困难。如在混凝土及外加剂配套生产过程中，对于各个工作站出现的粉尘超标问题，目前主要是人工检测和手工处理，其方法陈旧，不能及时处理，容易对周边环境造成严重污染。
发明内容
针对上述问题，本发明提供粉尘浓度智能监控系统。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
提供了粉尘浓度智能监控系统，包括粉尘检测模块、汇聚节点模块和远程终端；所述粉尘检测模块包括多个传感器节点，多个传感器节点随机部署于粉尘浓度监测区域内，传感器节点用于采集所测位置的粉尘浓度数据；所述汇聚节点模块汇聚各传感器节点的粉尘浓度数据，将汇聚的粉尘浓度数据传送至远程终端；远程终端用于对汇聚节点模块发送的粉尘浓度数据进行分析和处理，在粉尘浓度数据超过预设安全阈值时执行报警。
优选地，所述远程终端包括处理单元和界面显示单元，该处理单元将收到的粉尘浓度数据与对应设定的安全阈值进行比较，输出比较结果，并由界面显示单元进行比较结果显示；还包括与处理单元连接的异常报警单元，所述异常报警单元在所述比较结果为粉尘浓度数据超过预设安全阈值时执行报警。
进一步地，还包括分布在监测区域内的多个控制器和除尘装置，控制器的输入端与远程终端连接；控制器控制所连接的除尘装置的开关，在所在位置的粉尘浓度数据超出对应设定的安全阈值时，控制除尘装置除尘。
本发明的有益效果为：利用无线传感器网络技术，能够实时监测粉尘浓度情况，清晰了解混凝土厂粉尘环境现状，积累一定的基础数据，在粉尘浓度越限时，进行报警和相应的应急处理，使整个系统更为自动化，相对传统处理方法减少了人力物力的消耗。
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是本发明一个示例性实施例的粉尘浓度智能监控系统的结构示意框图；
图2是本发明一个示例性实施例的远程终端的框图示意图。
附图标记：
粉尘检测模块1、汇聚节点模块2、远程终端3、控制器4、除尘装置5、处理单元10、界面显示单元20、异常报警单元30。
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，本实施例提供的粉尘浓度智能监控系统，包括粉尘检测模块1、汇聚节点模块2和远程终端3。
粉尘检测模块1包括多个随机部署于粉尘浓度监测区域内的传感器节点，传感器节点用于对混凝土厂粉尘浓度进行监测感知，采集所监测位置的粉尘浓度数据。汇聚节点模块2汇聚各传感器节点的粉尘浓度数据，将汇聚的粉尘浓度数据传送至远程终端3。
远程终端3用于对汇聚节点模块2发送的粉尘浓度数据进行分析和处理，在粉尘浓度数据超过预设安全阈值时执行报警。
进一步地，混凝土厂粉尘监测系统还包括分布在监测区域内的多个控制器4和除尘装置5，控制器4的输入端与远程终端3连接；控制器4控制所连接的除尘装置5的开关，在所在位置的粉尘浓度数据超出对应设定的安全阈值时，控制除尘装置5除尘。除尘装置5可以是喷雾器，本实施例不对除尘装置5作限定。
在一个实施例中，如图2所示，远程终端3包括处理单元10和界面显示单元20，该处理单元10将收到的粉尘浓度数据与对应设定的安全阈值进行比较，输出比较结果，并由界面显示单元20进行比较结果显示；还包括与处理单元10连接的异常报警单元30，所述异常报警单元30在所述比较结果为粉尘浓度数据超过预设安全阈值时执行报警。
本发明上述实施例利用无线传感器网络技术，能够实时监测粉尘浓度情况，清晰了解混凝土厂粉尘环境现状，积累一定的基础数据，在粉尘浓度越限时，进行报警和相应的应急处理，使整个系统更为自动化，相对传统处理方法减少了人力物力的消耗。
在一个实施例中，各传感器节点在网络拓扑构建阶段被分为多个簇，每个簇设有一个簇头节点，网络运行初期，各传感器节点处于工作状态，簇头节点对簇内各传感器节点进行感知并计算对应的感知概率；若簇头节点对簇内传感器节点j的感知概率大于预设感知概率阈值，簇头节点将簇内传感器节点j作为有效协作节点，否则令传感器节点j进入休眠，其中，设定感知概率的计算公式为：
式中，Vi→j表示簇头节点i对任意传感器节点j的感知概率，Ki1为簇头节点i的最大感知半径，Ki0为簇头节点i的最小感知半径，Sij为簇头节点i与传感器节点j的距离，d为预设的环境影响衰减系数，f为预设的传感器节点性能衰减系数，e为自然常数。
进一步地，簇头节点根据确定的有效协作节点构建有效协作节点集，簇头节点按照下列公式计算各有效协作节点的冗余度，并令冗余度大于1的有效协作节点进入休眠，有效协作节点集中未休眠的传感器节点将负责粉尘浓度数据的采集工作：
式中，Li表示有效协作节点x的冗余度，C(x)为有效协作节点x的感知区域，Rx为有效协作节点x的邻居节点集，其中邻居节点为位于有效协作节点x通信范围内的有效协作节点，C(Rx)为有效协作节点x的邻居节点集的感知区域。
本实施例提出了一种新的针对簇内传感器节点的调度机制，该机制中，簇头节点根据设定的感知概率确定有效协作节点集，并令有效协作节点集中冗余度过大的传感器节点进入休眠，而有效协作节点集中其他传感器节点进行感知操作，通过簇头节点对簇内各传感器节点的工作状态进行调整，确定了较为合理的有效协作节点数量。本实施例实现了簇内传感器节点资源的优化配置，能够降低簇内传感器节点的能量损耗，从整体上降低网络开销，延长了无线传感器网络的生命周期。
在一种能够实现的方式中，簇头节点按照下列公式计算其有效协作节点集内的未休眠的有效协作节点的状态值，并选择状态值最大的有效协作节点作为辅助节点：
式中，Ep为簇头节点i的有效协作节点集中未休眠的有效协作节点p的状态值，Vi→p为簇头节点i对所述有效协作节点p的感知概率，Qavg为簇头节点i的有效协作节点集中未休眠的有效协作节点的当前剩余能量的平均值，Qp为所述有效协作节点p的当前剩余能量，Qp0为所述有效协作节点p的初始能量，Qmin为预设能量阈值下限；b1、b2为预设权重系数；
在数据传输阶段，其余有效协作节点在辅助节点、簇头节点中选择距离最近的作为目的节点，将自身采集的粉尘浓度数据发送至目的节点；所述辅助节点在接收到的粉尘浓度数据量达到自身的缓存极限时将接收的粉尘浓度数据发送至对应簇头节点。
本实施例设置辅助节点进行粉尘浓度数据的辅助收集，有利于降低簇头节点的负载，避免所有有效协作节点将粉尘浓度数据都直接发送至簇头节点而产生过多能耗。
本实施例创新性地设计了状态值的计算公式，并依据状态值确定辅助节点，能够提高辅助节点负责粉尘浓度数据收集和传输的任务的可靠性。
在一种能够实现的方式中，簇头节点定期计算其簇内的能量均衡程度，若能量均衡程度低于预设的能量均衡程度阈值，则簇头节点确定当前剩余能量满足能量较低条件的有效协作节点，令该有效协作节点休眠，并将该有效协作节点通信范围内的已休眠传感器节点唤醒，唤醒后的已休眠传感器节点则进入采集粉尘浓度数据的工作状态；
其中，所述能量均衡程度的计算公式为：
式中，yi表示簇头节点i对应簇内的能量均衡程度，Hi为簇头节点i对应簇内的未休眠的有效协作节点数量，Qj为簇头节点i对应簇内的第j个未休眠的有效协作节点的当前剩余能量，e为自然常数。
本实施例创新性地定义了能量均衡程度的计算公式，由该计算公式可知，能量均衡程度越大，代表簇内区域能耗分布均衡性越强，能量均衡程度越小，代表簇内区域能耗分布均衡性越弱。
其中，所述能量较低条件为：当前剩余能量为有效协作节点集中传感器节点能量的最小值，或者，当前剩余能量低于预设能量阈值下限。
本实施例中，由簇头节点在能量均衡程度低于预设的能量均衡程度阈值时，调度较低能量节点进入休眠，并唤醒较低能量节点周围的休眠节点进入工作状态，能够有效平衡较低能量节点周边区域的能耗，避免传感器节点因能耗不均而快速失效，进而有利于提高粉尘浓度数据采集和传输的可靠性。
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.粉尘浓度智能监控系统，其特征是，包括粉尘检测模块、汇聚节点模块和远程终端；所述粉尘检测模块包括多个传感器节点，多个传感器节点随机部署于粉尘浓度监测区域内，传感器节点用于采集所测位置的粉尘浓度数据；所述汇聚节点模块汇聚各传感器节点的粉尘浓度数据，将汇聚的粉尘浓度数据传送至所述远程终端；所述远程终端用于对汇聚节点模块发送的粉尘浓度数据进行分析和处理，在粉尘浓度数据超过预设安全阈值时执行报警。
2.根据权利要求1所述的粉尘浓度智能监控系统，其特征是，所述远程终端包括处理单元和界面显示单元，该处理单元将收到的粉尘浓度数据与对应设定的安全阈值进行比较，输出比较结果，并由界面显示单元进行比较结果显示；还包括与处理单元连接的异常报警单元，所述异常报警单元在所述比较结果为粉尘浓度数据超过预设安全阈值时执行报警。
3.根据权利要求1或2所述的粉尘浓度智能监控系统，其特征是，还包括分布在监测区域内的多个控制器和除尘装置，控制器的输入端与远程终端连接；控制器控制所连接的除尘装置的开关，在所在位置的粉尘浓度数据超出对应设定的安全阈值时，控制除尘装置除尘。
4.根据权利要求1所述的粉尘浓度智能监控系统，其特征是，各传感器节点在网络拓扑构建阶段被分为多个簇，每个簇设有一个簇头节点。
5.根据权利要求4所述的粉尘浓度智能监控系统，其特征是，网络运行初期，各传感器节点处于工作状态，簇头节点对簇内各传感器节点进行感知并计算对应的感知概率；若簇头节点对簇内传感器节点j的感知概率大于预设感知概率阈值，簇头节点将簇内传感器节点j作为有效协作节点，否则令传感器节点j进入休眠，其中，设定感知概率的计算公式为：
式中，Vi→j表示簇头节点i对任意传感器节点j的感知概率，Ki1为簇头节点i的最大感知半径，Ki0为簇头节点i的最小感知半径，Sij为簇头节点i与传感器节点j的距离，d为预设的环境影响衰减系数，f为预设的传感器节点性能衰减系数，e为自然常数。
6.根据权利要求5所述的粉尘浓度智能监控系统，其特征是，簇头节点根据确定的有效协作节点构建有效协作节点集，簇头节点计算各有效协作节点的冗余度，并令冗余度大于1的有效协作节点进入休眠，有效协作节点集中未休眠的传感器节点将负责粉尘浓度数据的采集工作。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110715181A (zh) * 2019-10-28 2020-01-21 维吉尔泰光电科技(徐州)有限公司 一种亮度可调的led平板灯
CN113505340A (zh) * 2021-09-06 2021-10-15 烟台双塔食品股份有限公司 一种防止豌豆蛋白粉飞扬的精确控制装置及控制方法

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