CN111768324A - 基于物联网的水质远程查看和预警系统 - Google Patents

基于物联网的水质远程查看和预警系统 Download PDF

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CN111768324A CN202010650752.8A CN202010650752A CN111768324A CN 111768324 A CN111768324 A CN 111768324A CN 202010650752 A CN202010650752 A CN 202010650752A CN 111768324 A CN111768324 A CN 111768324A
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Abstract

本发明提供了基于物联网的水质远程查看和预警系统，包括监测子系统和分析预警子系统；所述监测子系统包括通过无线传感器网络多跳的方式组网的节点，节点包括传感器节点和汇聚节点，传感器节点对所监测区域的水质进行监测感知，并将获得的水质参数发送至汇聚节点；所述汇聚节点汇聚各传感器节点发送的水质参数，进行处理后转发至分析预警子系统；分析预警子系统用于对汇聚节点发送的水质参数进行分析处理和显示，并在水质参数异常时进行报警。本发明实现了环境恶劣水域的实时远程查看，可以在发现问题时及时进行处理，达到水质预警功能。

Description

基于物联网的水质远程查看和预警系统
技术领域
本发明涉及监控设备技术领域，具体涉及基于物联网的水质远程查看和预警系统。
背景技术
对环境较为恶劣的水域进行监控时，人员无法轻松进入该水域进行数据记录，且所使用的水质在线监测设备分布比较分散，管理不方便，需要花费大量人力和物力。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供基于物联网的水质远程查看和预警系统。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
基于物联网的水质远程查看和预警系统，包括监测子系统和分析预警子系统；所述监测子系统包括通过无线传感器网络多跳的方式组网的节点，节点包括传感器节点和汇聚节点，传感器节点对所监测区域的水质进行监测感知，并将获得的水质参数发送至汇聚节点；所述汇聚节点汇聚各传感器节点发送的水质参数，进行处理后转发至分析预警子系统；分析预警子系统用于对汇聚节点发送的水质参数进行分析处理和显示，并在水质参数异常时进行报警。
进一步地，所述系统还包括多个设定的用户终端，所述分析预警子系统在水质参数异常时向所述设定的用户终端发送报警信息。
在一种能够实现的方式中，所述报警信息包括异常的水质参数以及对应的传感器节点标识。
在一种能够实现的方式中，所述分析预警子系统包括分析处理模块、显示模块和预警模块，所述分析处理模块用于对汇聚节点发送的水质参数进行分析处理，在水质参数超出对应预设的阈值范围时判定该水质参数异常；所述显示模块用于显示所述水质参数；所述预警模块用于在水质参数异常时进行报警。
进一步地，所述显示模块还用于采用预设的标记显示异常的水质参数以及对应的传感器节点标识。
本发明的有益效果为：基于物联网技术实现了环境恶劣水域的实时远程查看，解决了人员无法进入记录数据的难题，可以在发现问题时及时进行处理，达到水质预警功能。
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基于物联网的水质远程查看和预警系统的结构连接框图；
图2是本发明一个示例性实施例的分析预警子系统的结构连接框图。
附图标记：
监测子系统1、分析预警子系统2、用户终端3、分析处理模块10、显示模块20、预警模块30。
具体实施方式
结合以下应用场景对本发明作进一步描述。
参见图1，本实施例的基于物联网的水质远程查看和预警系统，包括监测子系统1和分析预警子系统2；所述监测子系统1包括通过无线传感器网络多跳的方式组网的节点，节点包括传感器节点和汇聚节点，传感器节点对所监测区域的水质进行监测感知，并将获得的水质参数发送至汇聚节点；所述汇聚节点汇聚各传感器节点发送的水质参数，进行处理后转发至分析预警子系统2；分析预警子系统2用于对汇聚节点发送的水质参数进行分析处理和显示，并在水质参数异常时进行报警。
进一步地，所述系统还包括多个设定的用户终端3，所述分析预警子系统2在水质参数异常时向所述设定的用户终端3发送报警信息。
在一种能够实现的方式中，所述报警信息包括异常的水质参数以及对应的传感器节点标识。
在一种能够实现的方式中，如图2所示，所述分析预警子系统2包括分析处理模块10、显示模块20和预警模块30，所述分析处理模块10用于对汇聚节点发送的水质参数进行分析处理，在水质参数超出对应预设的阈值范围时判定该水质参数异常；所述显示模块20用于显示所述水质参数；所述预警模块30用于在水质参数异常时进行报警。
进一步地，所述显示模块20还用于采用预设的标记显示异常的水质参数以及对应的传感器节点标识，从而有利于水质维护人员及时发现异常数据对应的水质监测区域，以及时采取相应的措施。
本发明上述实施例基于物联网技术实现了环境恶劣水域的实时远程查看，解决了人员无法进入记录数据的难题，可以在发现问题时及时进行处理，达到水质预警功能。
在一种实施方式中，传感器节点的初始能量各异但不为零，网络初始化时，传感器节点接收汇聚节点的广播信息，通过广播信息进行网络泛洪，传感器节点添加相对于其距离汇聚节点更近的邻居节点到自身的下一跳节点候选列表，并确定自身到汇聚节点的路由方式，其中邻居节点为位于传感器节点通信范围内的其他传感器节点；所述确定自身到汇聚节点的路由方式，包括：传感器节点满足直接通信条件时，直接将采集的水质参数发送至汇聚节点，若不满足直接通信条件，则从其下一跳节点候选列表中选择一个邻居节点作为下一跳节点，将采集的水质参数发送至下一跳节点；
其中所述直接通信条件为：
Figure BDA0002574865270000031
式中，H(i,sink)为传感器节点i到汇聚节点的距离，sink表示汇聚节点，Himax为传感器节点i可调的最大通信距离，Himax为传感器节点i可调的最小通信距离，Ei0为传感器节点i的初始能量，Emin为预设的传感器节点发送数据到距离一个单位距离的节点所需的最小能量，
Figure BDA0002574865270000032
为判断取值函数，当
Figure BDA0002574865270000033
时，
Figure BDA0002574865270000034
当
Figure BDA0002574865270000035
H(i,sink)时，
Figure BDA0002574865270000036
本实施例基于能量和距离两个因素创造性地设定了直接通信条件，传感器节点根据自身是否符合直接通信条件来确定到汇聚节点的路由方式，具体为：传感器节点满足直接通信条件时，直接将采集的水质参数发送至汇聚节点，若不满足直接通信条件，则从其下一跳节点候选列表中选择一个邻居节点作为下一跳节点，将采集的水质参数发送至下一跳节点。
本实施例中传感器节点根据该直接通信条件确定路由方式，保障了路由的灵活性，且有利于使得直接与汇聚节点通信的传感器节点有足够的功率将水质参数发送至汇聚节点，提高直接通信的可靠性。
在一种能够实现的方式中，传感器节点从其下一跳节点候选列表中选择一个邻居节点作为下一跳节点，包括：
(1)传感器节点向其下一跳节点候选列表的各邻居节点发送协助请求，各邻居节点接收到该协助请求后，按照等待时间等待后再向传感器节点反馈，设Va为邻居节点a反馈该协助请求的等待时间，Va按照下列公式确定：
Figure BDA0002574865270000037
式中，Va为邻居节点a的等待时间，Vmin和Vmax是两个提前设定的时间参数，分别为最小等待时间、最大等待时间，Ea0为邻居节点a的初始能量，Hamax为邻居节点a可调的最大通信距离，Hamin为邻居节点a可调的最小通信距离，H(a,sink)为邻居节点a到汇聚节点的距离；
(2)传感器节点将接收到的第一个反馈信息所对应的邻居节点作为下一跳节点。
本实施例中，通过等待时间的设计，能够将邻居节点的等待时间控制在一个合理的范围内，并且能够使得通信距离、能量以及位置具有优势的邻居节点具有较短的等待时间，从而具有更大的概率充当传感器节点的下一跳节点，以提高水质参数多跳转发的可靠性。本实施例通过由邻居节点自行计算等待时间，使得传感器节点之间省略了对各邻居节点的优势评估，提高了确定下一跳节点的效率，节省了传感器节点的能量。
通过以上的实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解应当理解，可以以硬件、软件、固件、中间件、代码或其任何恰当组合来实现这里描述的实施例。对于硬件实现，各模块可以在一个或多个下列单元中实现：专用集成电路、数字信号处理器、数字信号处理设备、可编程逻辑器件、现场可编程门阵列、处理器、控制器、微控制器、微处理器、设计用于实现这里所描述功能的其他电子单元或其组合。对于软件实现，实施例的部分或全部流程可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。实现时，可以将上述程序存储在计算机可读介质中或作为计算机可读介质上的一个或多个指令或代码进行传输。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，其中通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质。计算机可读介质可以包括但不限于存储器或其他光盘存储、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质。
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 (5)

1.基于物联网的水质远程查看和预警系统，其特征是，包括监测子系统和分析预警子系统；所述监测子系统包括通过无线传感器网络多跳的方式组网的节点，节点包括传感器节点和汇聚节点，传感器节点对所监测区域的水质进行监测感知，并将获得的水质参数发送至汇聚节点；所述汇聚节点汇聚各传感器节点发送的水质参数，进行处理后转发至分析预警子系统；分析预警子系统用于对汇聚节点发送的水质参数进行分析处理和显示，并在水质参数异常时进行报警。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的水质远程查看和预警系统，其特征是，所述系统还包括多个设定的用户终端，所述分析预警子系统在水质参数异常时向所述设定的用户终端发送报警信息。
3.根据权利要求2所述的基于物联网的水质远程查看和预警系统，其特征是，所述报警信息包括异常的水质参数以及对应的传感器节点标识。
4.根据权利要求1-3任一项所述的基于物联网的水质远程查看和预警系统，其特征是，所述分析预警子系统包括分析处理模块、显示模块和预警模块，所述分析处理模块用于对汇聚节点发送的水质参数进行分析处理，在水质参数超出对应预设的阈值范围时判定该水质参数异常；所述显示模块用于显示所述水质参数；所述预警模块用于在水质参数异常时进行报警。
5.根据权利要求4所述的基于物联网的水质远程查看和预警系统，其特征是，所述显示模块还用于采用预设的标记显示异常的水质参数以及对应的传感器节点标识。
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CN113391666A (zh) * 2021-06-08 2021-09-14 上海峻鼎渔业科技有限公司 水产养殖环境和水质多参量控制系统

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