CN109257716A - 区域空气质量智能实时广播系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了区域空气质量智能实时广播系统，该系统包括信息获取模块、信息广播装置、用户模块；信息获取模块用于采集空气质量监测区域内的空气质量信息并发送至信息广播装置；所述信息广播装置与多个用户模块连接，以将接收到的空气质量信息广播至所述多个用户模块。

Description

区域空气质量智能实时广播系统
技术领域
本发明涉及环境监控技术领域，具体涉及区域空气质量智能实时广播系统。
背景技术
目前的空气质量检测，一般需要专业人员带着仪器上门，一次智能检测一个时间点或一个时间段的数据，不能反映空气质量的变化，而且不能多参数同时采集，无法智能化联网等弊端。空气质量监测主要是对空气中的常规污染因子和气象参数进行24小时连续在线的监测，将分析出的数据提供给客户作为空气质量好坏的参考，并辅助环保决策，其中待监测因子包括：污染颗粒物、二氧化碳、氧气、甲醛、以及其他有害物质等。
发明内容
针对上述问题，本发明提供区域空气质量智能实时广播系统。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
提供了区域空气质量智能实时广播系统，该系统包括信息获取模块、信息广播装置、多个用户模块；信息获取模块用于采集空气质量监测区域内的空气质量信息，信息获取模块包括单个汇聚节点、四个中继节点和多个传感器节点，所述汇聚节点部署于设定的数据采集区域的中心位置，四个中继节点设置于数据采集区域中的不同位置，且四个中继节点与汇聚节点之间的距离相同，所述多个传感器节点按照实际监测需要部署于所述数据采集区域内；传感器节点负责采集空气质量信息并将空气质量信息发送至其中一个中继节点，中继节点将接收的空气质量信息单跳发送至汇聚节点，汇聚节点汇聚所接收的空气质量信息，并发送至所述信息广播装置；所述信息广播装置与多个用户模块连接，以将接收到的空气质量信息广播至所述多个用户模块。
在一种实施方式中，传感器节点设有传感器模块，传感器模块包括以下传感器的一种或多种：
粉尘传感器，用于实时检测所述空气质量监测区域中的粉尘污染物的浓度；
PM2.5传感器，用于实时检测所述空气质量监测区域中的PM2.5污染物的浓度；
甲醛传感器，用于实时检测所述空气质量监测区域中的甲醛污染物的浓度；
有毒气体传感器，用于实时检测所述空气质量监测区域中的有毒气体的浓度；
异味传感器，用于实时检测所述空气质量监测区域中的异味的浓度；
二氧化碳传感器，用于实时检测所述空气质量监测区域中的二氧化碳的浓度。
在一种实施方式中，所述信息广播装置包括用于存储各传感器节点采集的空气质量信息的存储单元、用于显示各传感器节点采集的空气质量信息的信息显示单元，以及用于将空气质量信息广播至所述多个用户模块的广播单元。
进一步地，所述信息广播装置还包括自动预警单元，用于对空气质量信息进行分析，在空气质量信息不符合设定的阈值条件时输出报警信息。
本发明的有益效果为：利用无线传感器网络技术，实现了一定区域内的空气质量信息的采集，且能完成空气质量信息的实时发布。
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区域空气质量智能实时广播系统的结构示意框图；
图2是本发明一个示例性实施例的信息广播装置的结构示意框图。
附图标记：
信息获取模块1、信息广播装置2、用户模块3、存储单元10、信息显示单元20、广播单元30、自动预警单元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，本发明实施例提供了区域空气质量智能实时广播系统，该系统包括信息获取模块1、信息广播装置2、多个用户模块3；信息获取模块1用于采集空气质量监测区域内的空气质量信息，信息获取模块1包括单个汇聚节点、四个中继节点和多个传感器节点，所述汇聚节点部署于设定的数据采集区域的中心位置，四个中继节点设置于数据采集区域中的不同位置，且四个中继节点与汇聚节点之间的距离相同，所述多个传感器节点按照实际监测需要部署于所述数据采集区域内；传感器节点负责采集空气质量信息并将空气质量信息发送至其中一个中继节点，中继节点将接收的空气质量信息单跳发送至汇聚节点，汇聚节点汇聚所接收的空气质量信息，并发送至所述信息广播装置2；所述信息广播装置2与多个用户模块3连接，以将接收到的空气质量信息广播至所述多个用户模块3。
在一种实施方式中，传感器节点设有传感器模块，传感器模块包括以下传感器的一种或多种：
粉尘传感器，用于实时检测所述空气质量监测区域中的粉尘污染物的浓度；
PM2.5传感器，用于实时检测所述空气质量监测区域中的PM2.5污染物的浓度；
甲醛传感器，用于实时检测所述空气质量监测区域中的甲醛污染物的浓度；
有毒气体传感器，用于实时检测所述空气质量监测区域中的有毒气体的浓度；
异味传感器，用于实时检测所述空气质量监测区域中的异味的浓度；
二氧化碳传感器，用于实时检测所述空气质量监测区域中的二氧化碳的浓度。
在一种实施方式中，如图2所示，所述信息广播装置2包括用于存储各传感器节点采集的空气质量信息的存储单元10，以及用于显示各传感器节点采集的空气质量信息的信息显示单元20。信息广播装置2还包括用于将空气质量信息广播至所述多个用户模块3的广播单元30。
进一步地，所述信息广播装置2还包括自动预警单元40，用于对空气质量信息进行分析，在空气质量信息不符合设定的阈值条件时输出报警信息。所述的输出报警信息，包括向多个用户模块3输出报警信息，和/或向信息显示单元20输出报警信息。
本实施例实现了对空气质量异常的及时预警。
其中阈值条件的设定，可以根据实际情况进行设置。在一种实施方式中，可针对不同空气质量信息设置不同的标准阈值，当空气质量信息超出对应的标准阈值判定该空气质量信息为异常，进而输出报警信息。其中，该报警信息可包括异常的空气质量信息，和/或异常的空气质量信息产生的位置。
本发明上述实施例利用无线传感器网络技术，实现了一定区域内的空气质量信息的采集，且能完成空气质量信息的实时发布。
在一种能够实现的方式中，将多个传感器节点按照实际监测需要部署于所述数据采集区域内后，将数据采集区域平均划分为多个方形的网格区域，按照监测需求强度为每个网格区域分配监测重要等级，所述的监测重要等级包括低级重要、中级重要和高级重要，设置低级重要对应的理论覆盖密度为0.8，中级重要对应的理论覆盖密度为1.0，高级重要对应的理论覆盖密度为1.2，计算每个网格区域为满足理论覆盖密度而需要部署的传感器节点数量，设Gi表示第i个网格区域为满足理论覆盖密度而需要部署的传感器节点数量，所述第i个网格区域中实际已部署的传感器节点数量为Gi0，若Gi0＜Gi，则在所述第i个网格区域中添加部署Gi-Gi0个传感器节点。
其中，传感器节点模型采用布尔感知模型，传感器节点感知半径异构，任意传感器节点的感知半径在[Fmin，Fmax]范围内，其中Fmax和Fmin分为传感器节点感知半径的上下限；Gi的计算公式为：
式中，Hi为所述第i个网格区域对应设置的理论覆盖密度，Ki为所述第i个网格区域的面积大小；int为取整函数。
本实施例将多个传感器节点按照实际监测需要部署于所述数据采集区域内后，将数据采集区域平均划分为多个方形的网格区域，并基于监测需求强度为每个网格区域设置相应的理论覆盖密度，并按照理论覆盖密度计算网格区域应该设置的传感器节点数量，在实际部署的传感器节点数量小于该应该设置的传感器节点数量时，继续增添传感器节点。
本实施例能够使得每个网格区域中的传感器节点部署都能够达到一定的网络覆盖密度，保障了监测需求，且相对于随机部署传感器节点的方式，优化了网络拓扑结构，进而提升无线传感器网络的监测性能。
在一个实施例中，完成传感器节点部署后，将设定的数据采集区域随机划分为D个虚拟网格区域，且使得各中继节点在不同的虚拟网格区域内；在不包含中继节点的虚拟网格区域中选取簇头；簇头负责收集所在虚拟网格区域内的各传感器节点采集的空气质量信息，每个簇头将收集的空气质量信息发送至距离最近的中继节点；在包含中继节点的虚拟网格区域中，各传感器节点将所采集的空气质量信息通过直接发送或者多跳发送的形式发送至对应的中继节点；其中按照下列公式确定虚拟网格区域的划分数目D：
式中，H为所述数据采集区域的面积，Bo为中继节点到汇聚节点的距离，int为取整函数。
本实施例在不包含中继节点的虚拟网格区域中通过分簇的方式进行空气质量信息的收集，而在包含中继节点的虚拟网格区域中不进行组簇，有利于降低网络的整体能耗，同时避免不必要的分簇，节省分簇能耗，有效延长无线传感器网络的生命周期。
本实施例基于数据采集区域的实际情况，设计了数据采集区域划分成虚拟网格区域的数目的计算公式，根据该计算公式确定虚拟网格区域的数目，相对于随机设定的方式，优化了分簇的数目，有利于节省网内传感器节点的能耗，进而降低空气质量信息的采集成本。
在一种实施方式中，在不包含中继节点的虚拟网格区域中选取簇头，包括：
(1)计算虚拟网格区域的重心位置：
式中，Lc表示虚拟网格区域c的重心位置，x(r)表示所述虚拟网格区域c中第r个传感器节点所在位置的横坐标，y(r)为所述第r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，nc为所述虚拟网格区域c具有的传感器节点个数；
(2)计算虚拟网格区域内各传感器节点担任簇头的概率，并选择概率最大的传感器节点作为该虚拟网格区域的簇头：
式中，Scr为虚拟网格区域c中第r个传感器节点担任簇头的概率，为所述第r个传感器节点与重心位置Lc的距离，为虚拟网格区域c中第w个传感器节点与重心位置Lc的距离；为所述第r个传感器节点与中继节点的最小距离，为所述第w个传感器节点与中继节点的最小距离，v1、v2为设定的权重系数且v1＞v2。
本实施例通过将数据采集区域平均划分为多个虚拟网格区域，并计算每个虚拟网格区域的重心位置。本实施例提出了虚拟网格区域内各传感器节点担任簇头的概率的计算公式，该计算公式中，距离所在虚拟网格区域重心位置以及中继节点更近的传感器节点具有更大的概率担任该虚拟网格区域的簇头。
本实施例从每个虚拟网格区域中选择概率最大的传感器节点作为簇头，一方面能够保证簇头尽量均匀地分布在整个数据采集区域内，另一方面能够提升分簇结果的全局最优性能，节省簇头收集和传输空气质量信息的能量消耗，提高簇头进行空气质量信息收集工作的稳定性。
利用上述无线传感器网络技术，本发明实现了对空气质量信息的采集和实时播报。
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.区域空气质量智能实时广播系统，其特征是，包括信息获取模块、信息广播装置、用户模块；信息获取模块用于采集空气质量监测区域内的空气质量信息，信息获取模块包括单个汇聚节点、四个中继节点和多个传感器节点，所述汇聚节点部署于设定的数据采集区域的中心位置，四个中继节点设置于数据采集区域中的不同位置，且四个中继节点与汇聚节点之间的距离相同，所述多个传感器节点按照实际监测需要部署于所述数据采集区域内；传感器节点负责采集空气质量信息并将空气质量信息发送至其中一个中继节点，中继节点将接收的空气质量信息单跳发送至汇聚节点，汇聚节点汇聚所接收的空气质量信息，并发送至所述信息广播装置；所述信息广播装置与多个用户模块连接，以将接收到的空气质量信息广播至所述多个用户模块。
2.根据权利要求1所述的区域空气质量智能实时广播系统，其特征是，传感器节点设有传感器模块，传感器模块包括以下传感器的一种或多种：
粉尘传感器，用于实时检测所述空气质量监测区域中的粉尘污染物的浓度；
PM2.5传感器，用于实时检测所述空气质量监测区域中的PM2.5污染物的浓度；
甲醛传感器，用于实时检测所述空气质量监测区域中的甲醛污染物的浓度；
有毒气体传感器，用于实时检测所述空气质量监测区域中的有毒气体的浓度；
异味传感器，用于实时检测所述空气质量监测区域中的异味的浓度；
二氧化碳传感器，用于实时检测所述空气质量监测区域中的二氧化碳的浓度。
3.根据权利要求1所述的区域空气质量智能实时广播系统，其特征是，所述信息广播装置包括用于存储各传感器节点采集的空气质量信息的存储单元、用于显示各传感器节点采集的空气质量信息的信息显示单元，以及用于将空气质量信息广播至所述多个用户模块的广播单元。
4.根据权利要求3所述的区域空气质量智能实时广播系统，其特征是，所述信息广播装置还包括自动预警单元，用于对空气质量信息进行分析，在空气质量信息不符合设定的阈值条件时输出报警信息。
5.根据权利要求1所述的区域空气质量智能实时广播系统，其特征是，将多个传感器节点按照实际监测需要部署于所述数据采集区域内后，将数据采集区域平均划分为多个方形的网格区域，按照监测需求强度为每个网格区域分配监测重要等级，所述的监测重要等级包括低级重要、中级重要和高级重要，设置低级重要对应的理论覆盖密度为0.8，中级重要对应的理论覆盖密度为1.0，高级重要对应的理论覆盖密度为1.2，计算每个网格区域为满足理论覆盖密度而需要部署的传感器节点数量，设Gi表示第i个网格区域为满足理论覆盖密度而需要部署的传感器节点数量，所述第i个网格区域中实际已部署的传感器节点数量为Gi0，若Gi0＜Gi，则在所述第i个网格区域中添加部署Gi-Gi0个传感器节点。
6.根据权利要求5所述的区域空气质量智能实时广播系统，其特征是，传感器节点模型采用布尔感知模型，传感器节点感知半径异构，任意传感器节点的感知半径在[Fmin，Fmax]范围内，其中Fmax和Fmin分为传感器节点感知半径的上下限；Gi的计算公式为：
式中，Hi为所述第i个网格区域对应设置的理论覆盖密度，Ki为所述第i个网格区域的面积大小；int为取整函数。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112165393A (zh) * 2020-08-20 2021-01-01 中国电子科技集团公司第二十九研究所 一种具有跨域特点的数据连接控制方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170366988A1 (en) * 2014-05-13 2017-12-21 Senseware, Inc. System, Method and Apparatus for Wireless Sensor Network Configuration
CN107770293A (zh) * 2017-12-08 2018-03-06 朱明君 工业现场环境监测系统
CN108414683A (zh) * 2018-01-30 2018-08-17 深圳森阳环保材料科技有限公司 空气污染实时监测系统

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170366988A1 (en) * 2014-05-13 2017-12-21 Senseware, Inc. System, Method and Apparatus for Wireless Sensor Network Configuration
CN107770293A (zh) * 2017-12-08 2018-03-06 朱明君 工业现场环境监测系统
CN108414683A (zh) * 2018-01-30 2018-08-17 深圳森阳环保材料科技有限公司 空气污染实时监测系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
蒋丽萍等: "基于感知概率的无线传感器网络K重覆盖算法", 《计算机应用研究》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112165393A (zh) * 2020-08-20 2021-01-01 中国电子科技集团公司第二十九研究所 一种具有跨域特点的数据连接控制方法
CN112165393B (zh) * 2020-08-20 2022-07-08 中国电子科技集团公司第二十九研究所 一种具有跨域特点的数据连接控制方法

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