[发明专利]一种自动增氧智能监控系统

权利要求书

1.一种自动增氧智能监控系统，其特征是，包括增氧监控无线传感器网络、通信网络、增氧监控平台，增氧监控无线传感器网络包括传感器节点和汇聚节点，汇聚节点通过通信网络和增氧监控平台相连接；传感器节点与汇聚节点通信连接；所述的传感器节点包括氧气浓度传感器、氧气发生装置、控制器和电源，其中氧气浓度传感器、控制器和氧气发生装置依次连接，氧气浓度传感器、控制器和氧气发生装置分别与电源连接；

所述氧气浓度传感器用于实时检测氧气浓度，并将该氧气浓度信息传输给汇聚节点，汇聚节点通过通信网络传输给增氧监控平台；

所述的增氧监控平台用于接收通过汇聚节点传输来的传感器节点处的氧气浓度信息，并与增氧监控平台存储的氧气浓度信息进行比对，进而发布控制指令；

所述控制器用于接收增氧监控平台通过汇聚节点传输的控制指令，控制氧气发生装置的打开或闭合；

所述氧气发生装置用于产生氧气，增加氧气浓度或氧气分压；

所述电源用于向氧气浓度传感器、控制器和氧气发生装置供电。

2.根据权利要求1所述的一种自动增氧智能监控系统，其特征是，所述氧气浓度传感器为溶解氧传感器。

3.根据权利要求1或2所述的一种自动增氧智能监控系统，其特征是，所述通信网络为卫星通信网、互联网或移动通信网。

4.根据权利要求1所述的一种自动增氧智能监控系统，其特征是，所述控制器为可编程控制器。

5.根据权利要求1所述的一种自动增氧智能监控系统，其特征是，传感器节点采用分簇网络结构进行氧气浓度信息采集，具体为：传感器节点通过分簇路由协议竞选出簇首，传感器节点将采集的氧气浓度信息发送至所属簇的簇首，进而由簇首对氧气浓度信息进行融合并发送到汇聚节点。

6.根据权利要求5所述的一种自动增氧智能监控系统，其特征是，传感器节点通过分簇路由协议竞选出簇首，具体包括：

(1)汇聚节点通过发送广播信号，启动增氧监控无线传感器网络中所有传感器节点运行，每个启动的传感器节点应用安全加密随机数产生器生成一个0和1之间的随机数，并计算随机阈值，如果生成的随机数小于随机阈值，则成为临时簇首；

其中，设Y(Di)表示传感器节点Di的随机阈值，Y(Di)的计算公式为：

Y ( D i ) = Q i / [ 1 - Q i ( r mod 1 Q i ) ] , D i ∈ V 0 , D i ∉ V ]]>

式中，Qi为传感器节点Di成为簇首的概率，r是当前分簇的轮次，V是有资格成为簇首的传感器节点集合，若传感器节点在最近的轮内没有担任过簇首，则该传感器节点属于V；

(2)当选为临时簇首的传感器节点在对应的通信半径范围内广播当选消息，并接收其他临时簇首的广播消息，若一个临时簇首的剩余能量大于其所有的邻居临时簇首，则自动成为真正的簇首，否则恢复到普通传感器节点状态，其中若两个临时簇首间距小于其中任意一个传感器节点的通信半径，则该两个传感器节点互为邻居临时簇首；

(3)每个当选的簇首向周围的传感器节点广播当选消息，传感器节点根据接收到的当选消息确定周边的簇首集合，进而传感器节点计算与该簇首集合中每个簇首的接近度，并从中选择最小接近度对应的簇首作为自己的簇首加入形成簇，其中，设DCb为所述簇首集合中第b个簇首，W(Dj,DCb)表示传感器节点Dj与簇首DCb的接近度，W(Dj,DCb)的计算公式为：

W ( D j , DC b ) = L ( D j , DC b ) 2 - [ R DC b ( 1 + G DC b G DC b 0 ) ] 2 ]]>

式中，L(Dj,DCb)为传感器节点Dj与簇首DCb的距离，为簇首DCb的通信半径，簇首DCb的当前剩余能量，为簇首DCb的初始能量。