[发明专利]水产品养殖水质监测系统

权利要求书

1.水产品养殖水质监测系统，其特征是，包括监测终端、传感监测装置和智能终端；所述的传感监测装置、智能终端与监测终端通信连接；所述的传感监测装置用于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监测数据并发送至监测终端；所述的监测终端用于对水质监测数据进行分析处理，并在水质异常时向智能终端发送报警信号；所述的传感监测装置包括传感器节点、数据处理节点、通信节点和汇聚节点，传感器节点用于对水产品养殖场的水质监测数据进行采集，并将采集的水质监测数据发送至其通信范围内的一个数据处理节点；数据处理节点对水质监测数据进行压缩处理后将压缩后的水质监测数据发送给其通信范围内的一个通信节点，通信节点用于收集多个数据处理节点的水质监测数据，并将收集的水质监测数据沿最优路由路径发送至汇聚节点，进而由汇聚节点汇聚水质监测数据并传送至监测终端；由汇聚节点确定通信节点的最优路由路径，具体为：

(1)汇聚节点接收通信节点Φ发送的路由路径探测请求，获取通信节点Φ到汇聚节点的多条路由路径及相关信息，其中相关信息包括路由路径经过的通信节点信息和链路状态信息；

(2)根据获得的多条路由路径及相关信息，用改进的粒子群算法对路由路径进行优化，最终得到最优路由路径；

(3)根据得到的最优路由路径生成反馈信息，并将反馈信息沿该最优路由路径发送给通信节点Φ，并更新通信节点Φ的路由表，其中反馈信息包括最优路由路径的信息，从而通信节点Φ根据反馈信息中的最优路由路径发送水质监测数据；

所述的改进的粒子群算法包括：

(1)将一条路由路径看成一个维数为n的粒子，其中n为该路由路径经过的通信节点总个数，用获取到的多条路由路径作为初始粒子群；

(2)按照下列适应度函数计算每个粒子的适应值，根据粒子适应值更新个体极值和全局极值：

式中，L_μ表示初始粒子群中第μ条路由路径，Q(L_μ)表示路由路径L_μ的适应值，E(L_μ)为路由路径L_μ中能量最小的通信节点的当前剩余能量，B(L_μ)为路由路径L_μ的带宽，由路径L_μ中的最小带宽决定，cost(L_μ)表示路由路径L_μ的链路开销，E_min为为满足网络服务质量要求所设的节点最小能量值，cost_max为为满足网络服务质量要求所设的路径最大链路开销值，B_min为为满足网络服务质量要求所设的最小带宽值，γ₁、γ₂、γ₃为预设的权重系数，分别表示能量、链路开销、带宽影响的权重；

(3)设置全局极值对应的路由路径为全局最优路径，找到当前路由路径与全局最优路径相交的通信节点，用集合J表示，若J为空，则进行κ次节点替换操作，每次的节点替换操作具体为：在当前路由路径中随机选取两个互为邻居的通信节点，设为Ψ₁、Ψ₂，在Ψ₁、Ψ₂的共同邻居中找到一个属于全局最优路径的通信节点，设为Ψ，若Ψ与Ψ₁距离最近，则将Ψ替换Ψ₁，若Ψ与Ψ₂距离最近，则将Ψ替换Ψ₂，若没有找到属于全局最优路径的通信节点，则不进行替换操作；

(4)当J不为空时，进行路径段替换操作，具体为：J中的通信节点将当前路由路径与全局最优路径分成了若干个路径段，将当前路由路径与全局最优路径进行对比，当当前路由路径中存在一个路径段与全局最优路径对应的路径段不同时，用全局最优路径中的路径段代替当前路由路径的对应的路径段；

(5)更新个体极值和全局极值，直至迭代更新次数大于设定的更新次数阈值。

2.根据权利要求1所述的水产品养殖水质监测系统，其特征是，所述的监测终端在水质监测数据超过设定的指标范围时判定水质为异常。

3.根据权利要求1所述的水产品养殖水质监测系统，其特征是，所述监测终端包括依次连接的存储模块、处理模块、异常报警模块，还包括显示模块，显示模块与存储模块、处理模块连接。

4.根据权利要求1所述的水产品养殖水质监测系统，其特征是，多个传感器节点、数据处理节点、通信节点皆随机部署于设定的水质监测区域内。