CN109348448A - 海洋气象信息实时播报系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了海洋气象信息实时播报系统，该系统包括信息采集装置、设置于气象监测站的信息广播终端、用户终端；信息采集装置用于采集海洋监测区域内的气象信息，信息采集装置包括由汇聚节点和多个部署于该监测区域内的传感器节点构建的无线传感器网络，传感器节点采集所在监测位置的气象信息，汇聚节点主要用于汇聚各传感器节点采集的气象信息，并发送至所述信息广播终端；所述信息广播终端与多个用户终端连接，以将接收到的气象信息广播至所述多个用户终端。

Description

海洋气象信息实时播报系统

技术领域

本发明涉及海洋环境监控技术领域，具体涉及海洋气象信息实时播报系统。

背景技术

海洋与空气之间的气体交换(其中最主要的有水汽、二氧化碳和甲烷)对气候的变化和发展有极大的影响，由于海洋的气象信息对周围居民生活、渔业劳作及附近工业发展有很大影响，需要对海洋气象进行及时、准确的监测以及实时广播。

发明内容

针对上述问题，本发明提供海洋气象信息实时播报系统。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

提供了海洋气象信息实时播报系统，该系统包括信息采集装置、设置于气象监测站的信息广播终端、多个用户终端；信息采集装置用于采集海洋监测区域内的气象信息，信息采集装置包括由汇聚节点和多个部署于该监测区域内的传感器节点构建的无线传感器网络，传感器节点采集所在监测位置的气象信息，汇聚节点主要用于汇聚各传感器节点采集的气象信息，并发送至所述信息广播终端；所述信息广播终端与多个用户终端连接，以将接收到的气象信息广播至所述多个用户终端。

在一种实施方式中，传感器节点设有传感器模块，传感器模块包括温度传感器、海流测量仪、压力测试仪、声学式测试仪和太阳辐射传感器中的一种或多种。

在一种实施方式中，所述信息广播终端包括用于存储各传感器节点采集的气象信息的存储模块、用于显示各传感器节点采集的气象信息的信息发布模块，以及用于将气象信息广播至所述多个用户终端的广播模块。

进一步地，所述信息广播终端还包括分析预警模块，用于对气象信息进行分析，在气象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，可以对临近内陆的海洋区域进行重点监测，特别是对于户外捕鱼、帆船运动的路线上，可以根据需求设置传感器节点，提高海上劳作和旅行的安全性；本发明能完成海洋气象信息的实时采集和发布。

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海洋气象信息实时播报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终端的结构示意框图。

附图标记：

信息采集装置1、信息广播终端2、用户终端3、存储模块10、信息发布模块20、广播模块30、分析预警模块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，本发明实施例提供了海洋气象信息实时播报系统，该系统包括信息采集装置1、设置于气象监测站的信息广播终端2、多个用户终端3；信息采集装置1用于采集海洋监测区域内的气象信息，信息采集装置1包括由汇聚节点和多个部署于该监测区域内的传感器节点构建的无线传感器网络，传感器节点采集所在监测位置的气象信息，汇聚节点主要用于汇聚各传感器节点采集的气象信息，并发送至所述信息广播终端2；所述信息广播终端2与多个用户终端3连接，以将接收到的气象信息广播至所述多个用户终端3。

在一种实施方式中，传感器节点设有传感器模块，传感器模块包括温度传感器、海流测量仪、压力测试仪、声学式测试仪和太阳辐射传感器中的一种或多种。

在一种实施方式中，如图2所示，所述信息广播终端2包括用于存储各传感器节点采集的气象信息的存储模块10，以及用于显示各传感器节点采集的气象信息的信息发布模块20。信息广播终端2还包括用于将气象信息广播至所述多个用户终端3的广播模块30。

进一步地，所述信息广播终端2还包括分析预警模块40，用于对气象信息进行分析，在气象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，包括向多个用户终端3输出报警信息，和/或向信息发布模块20输出报警信息。

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，可针对不同气象信息设置不同的标准阈值，当气象信息超出对应的标准阈值判定该气象信息为异常，进而输出报警信息。其中，该报警信息可包括异常的气象信息，和/或异常的气象信息产生的位置。

本发明利用无线传感器网络技术，可以对临近内陆的海洋区域进行重点监测，特别是对于户外捕鱼、帆船运动的路线上，可以根据需求设置传感器节点，提高海上劳作和旅行的安全性；本发明能完成海洋气象信息的实时采集和发布。

现有技术中，汇聚节点附近的传感器节点不仅传输自己采集的气象信息，还要中继转发其他传感器节点的气象信息，因此在汇聚节点附近的传感器节点相比远离汇聚节点的传感器节点要发送更多的气象信息，所以无线传感器网络在汇聚节点附近容易产生能量空洞。基于该问题，在一种能够实现的方式中，本实施例设置所述的汇聚节点可移动，汇聚节点定期对其通信范围内的传感器节点进行能量检测，设位于汇聚节点通信距离范围内的传感器节点集合为F，若检测到集合F中传感器节点满足移动条件，汇聚节点向集合F中当前剩余能量较多的传感器节点移动，并根据新位置更新集合F的信息，其中所述移动条件为：

式中，S_F为集合F中的传感器节点数量，h为集合F中的传感器节点，R_h为传感器节点h的当前剩余能量，R_he为传感器节点h通信范围内的第e个传感器节点的当前剩余能量，S_h为传感器节点h通信范围内的传感器节点数量，Q_h为传感器节点h的通信半径，R_u为集合F中的第u个传感器节点的当前剩余能量，Q_O为汇聚节点的通信半径。

本实施例基于上述现有技术所存在的问题，设置汇聚节点可移动，并创新性地定义了移动条件。本实施例设置汇聚节点定期对其周围的传感器节点进行能量监测，并在周围的传感器节点的能量情况满足移动条件时，让汇聚节点向当前剩余能量较多的附近传感器节点移动设定的距离，远离能量较少的附近传感器节点，有益于平衡汇聚节点附近传感器节点的能量，减少能量空洞现象，进而有效延长网络生存时间，提高气象信息收集的稳定性。

在一种能够实现的方式中，汇聚节点向集合F中当前剩余能量较多的传感器节点移动，包括：

(1)汇聚节点计算集合F中传感器节点的平均剩余能量，将集合F中当前剩余能量大于该平均剩余能量的传感器节点作为备选方向基准节点；

(2)计算备选方向基准节点的能量势力值，设T_a表示备选方向基准节点a的能量势力值，T_a按照下列计算公式计算：

式中，R_a为备选方向基准节点a的当前剩余能量，R_ab为备选方向基准节点a通信范围内的第b个传感器节点的当前剩余能量，S_a为备选方向基准节点a通信范围内的传感器节点个数，Q_a为备选方向基准节点a的通信半径；

(3)按照能量势力值由大到小的顺序对各备选方向基准节点进行排序，选择前2个备选方向基准节点作为方向基准节点；

(4)设该两个方向基准节点的坐标分别为(x₁,y₁,z₁)、(x₂,y₂,z₂)，则汇聚节点向点的方向移动。

本实施例提出了汇聚节点的移动机制，其中，汇聚节点先在通信范围内的传感器节点中筛选出备选方向基准节点，再计算各备选方向基准节点的能量势力值，通过预先的筛选，能够节省计算时间和成本。本实施例选取能量势力值最大以及次大的备选方向基准节点作为方向基准节点，并以该2个方向基准节点的位置作为基准，确定汇聚节点的移动方向。

本实施例实现了汇聚节点的移动方向优化，有利于使汇聚节点向能量较大的传感器节点聚集区域定向移动，提高汇聚节点移动的效率，进而有效延长网络生存时间，提高气象信息收集的稳定性。

进一步地，设定移动距离上限，使得汇聚节点移动的总距离不超过该移动距离上限。

在一种能够实现的方式中，每次汇聚节点的移动距离按照下列公式计算：

式中，Y_C为第C次汇聚节点的移动距离，T_C1为第C次移动时确定的第一个方向基准节点的能量权重，T_C2为第C次移动时确定的第二个方向基准节点的能量权重，T_o为汇聚节点的能量权重，X_C1,o为所述第一个方向基准节点到汇聚节点的距离，X_C2,o为所述第二个方向基准节点到汇聚节点的距离，T_v为设定的单位能量权重，Y_v为设定的单位移动距离。

本实施例基于方向基准节点与汇聚节点的能量权重之差，创新性地设定了汇聚节点移动距离的计算公式，根据该计算公式，若方向基准节点的能量权重越大，则汇聚节点的移动距离也越大。本实施例根据该计算公式计算的移动距离移动汇聚节点，能够使得汇聚节点向确定的移动方向移动到较优的位置，且相对于随机移动汇聚节点的方式，能够节省汇聚节点的移动能耗，进而在一定程度上节省气象信息收集成本。

利用上述无线传感器网络技术，本发明实现了对海洋气象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.海洋气象信息实时播报系统，其特征是，包括信息采集装置、设置于气象监测站的信息广播终端、用户终端；信息采集装置用于采集海洋监测区域内的气象信息，信息采集装置包括由汇聚节点和多个部署于该监测区域内的传感器节点构建的无线传感器网络，传感器节点采集所在监测位置的气象信息，汇聚节点主要用于汇聚各传感器节点采集的气象信息，并发送至所述信息广播终端；所述信息广播终端与多个用户终端连接，以将接收到的气象信息广播至所述多个用户终端。

2.根据权利要求1所述的海洋气象信息实时播报系统，其特征是，传感器节点设有传感器模块，传感器模块包括温度传感器、海流测量仪、压力测试仪、声学式测试仪和太阳辐射传感器中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的海洋气象信息实时播报系统，其特征是，所述信息广播终端包括用于存储各传感器节点采集的气象信息的存储模块、用于显示各传感器节点采集的气象信息的信息发布模块，以及用于将气象信息广播至所述多个用户终端的广播模块。

4.根据权利要求3所述的海洋气象信息实时播报系统，其特征是，所述信息广播终端还包括分析预警模块，用于对气象信息进行分析，在气象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所述的海洋气象信息实时播报系统，其特征是，所述的汇聚节点可移动，汇聚节点定期对其通信范围内的传感器节点进行能量检测，设位于汇聚节点通信距离范围内的传感器节点集合为F，若检测到集合F中传感器节点满足移动条件，汇聚节点向集合F中当前剩余能量较多的传感器节点移动，并根据新位置更新集合F的信息，其中所述移动条件为：

式中，S_F为集合F中的传感器节点数量，h为集合F中的传感器节点，R_h为传感器节点h的当前剩余能量，R_he为传感器节点h通信范围内的第e个传感器节点的当前剩余能量，S_h为传感器节点h通信范围内的传感器节点数量，Q_h为传感器节点h的通信半径，R_u为集合F中的第u个传感器节点的当前剩余能量，Q_O为汇聚节点的通信半径。

6.根据权利要求5所述的海洋气象信息实时播报系统，其特征是，汇聚节点向集合F中当前剩余能量较多的传感器节点移动，包括：

(1)汇聚节点计算集合F中传感器节点的平均剩余能量，将集合F中当前剩余能量大于该平均剩余能量的传感器节点作为备选方向基准节点；

(2)计算备选方向基准节点的能量势力值，设T_a表示备选方向基准节点a的能量势力值，T_a按照下列计算公式计算：

式中，R_a为备选方向基准节点a的当前剩余能量，R_ab为备选方向基准节点a通信范围内的第b个传感器节点的当前剩余能量，S_a为备选方向基准节点a通信范围内的传感器节点个数，Q_a为备选方向基准节点a的通信半径；

(3)按照能量势力值由大到小的顺序对各备选方向基准节点进行排序，选择前2个备选方向基准节点作为方向基准节点；

(4)设该两个方向基准节点的坐标分别为(x₁，y₁，z₁)、(x₂，y₂，z₂)，则汇聚节点向点的方向移动。