[发明专利]一种水产品养殖水质智能监测系统

权利要求书

1.一种水产品养殖水质智能监测系统，其特征是，包括水产品养殖监测平台、水质监测模块和用户终端；所述的水质监测模块、用户终端与水产品养殖监测平台通信连接；所述的水质监测模块用于基于无线传感器网络对水产品养殖场的水质进行监测，采集水产品养殖场的水质参数并发送至水产品养殖监测平台；所述的水产品养殖监测平台用于对水质参数进行分析处理，并在水质异常时向用户终端发送报警信号；所述的水质监测模块包括基站、汇聚节点和水质监测节点，每个水质监测节点通过直接发送或者通过中继转发节点来辅助发送自身采集的水质参数至汇聚节点，进而发送至基站，基站收集汇聚节点的水质参数后发送至水产品养殖监测平台；中继转发节点向汇聚节点转发水质参数时，调整自身的发射功率为：

式中，P_a为中继转发节点a转发水质参数时的发射功率，为中继转发节点a的平均信噪比，X_a,o表示中继转发节点a与其对应的汇聚节点之间的信道增益，其中中继转发节点a的信道服从准静态Rayleigh衰落模型，V_a表示中继转发节点向汇聚节点转发水质参数的传输速率，为中继转发节点a的最大发射功率；

每个水质监测节点通过直接发送或者通过中继转发节点来辅助发送自身的水质参数至汇聚节点，具体包括：

(1)水质监测节点向汇聚节点发送一个水质参数数据包，若汇聚节点成功解码该水质参数数据包，则向水质监测节点发送“成功接收”的反馈消息，水质监测节点将通过直接发送水质参数的形式将之后的水质参数数据包发送至汇聚节点；

(2)若汇聚节点未成功解码该水质参数数据包，则向水质监测节点发送“未成功接收”的反馈消息，水质监测节点确定发送水质参数至汇聚节点的所有路径，并将路径上的满足下列公式的水质监测节点作为自己的优选中继转发节点，并归入优选中继转发节点集，进而水质监测节点从优选中继转发节点集中选择其中一个中继转发节点来辅助发送自身的水质参数至汇聚节点：

式中，X_b,o为路径上的第b个水质监测节点与对应汇聚节点之间的信道增益，E_b、分别为路径上的第b个水质监测节点的当前能量、初始能量，X_a,b表示水质监测节点与其路径上的第b个水质监测节点之间的信道增益，X_T1、X_T2为设定的信道增益阈值。

2.根据权利要求1所述的一种水产品养殖水质智能监测系统，其特征是，所述的水产品养殖监测平台在水质参数不满足设定的阈值时判定水质为异常。

3.根据权利要求2所述的一种水产品养殖水质智能监测系统，其特征是，所述水产品养殖监测平台包括依次连接的水质参数存储模块、水质参数分析模块、报警模块，还包括水质参数显示模块，水质参数显示模块与水质参数存储模块、水质参数分析模块连接。

4.根据权利要求1所述的一种水产品养殖水质智能监测系统，其特征是，所述的水质监测节点从优选中继转发节点集中选择其中一个中继转发节点来辅助发送自身的水质参数至汇聚节点，具体包括：

(1)水质监测节点向优选中继转发节点集中的每个中继转发节点分配一个随机数，随机数的范围为[0,1]；

(2)水质监测节点按照下列公式计算中继转发节点的优选值，并从中选择优选值最大的中继转发节点来辅助发送自身的水质参数至汇聚节点：

式中，Y_C表示优选中继转发节点集中第C个中继转发节点的优选值，ξ_C表示水质监测节点分配给优选中继转发节点集中第C个中继转发节点的随机数，λ_C表示所述第C个中继转发节点承担辅助发送水质参数任务的次数，η为水质监测节点到目前为止选择中继转发节点的次数，σ为设定的比例阈值，F(·)为取值函数，当时，当时，N为优选中继转发节点集包含的中继转发节点数目，E_C、分别为第C个中继转发节点的当前能量、初始能量，w(·)为比较函数，当时，当时，