[发明专利]海洋有机污染物浓度智能监测系统

权利要求书

1.海洋有机污染物浓度智能监测系统，其特征是，包括有机污染物浓度感知装置和分析预警装置，有机污染物浓度感知装置用于采集待监测海洋区域的有机污染物浓度数据；分析预警装置用于根据有机污染物浓度数据分析待监测海洋区域的污染严重程度，并根据污染严重程度发出预警信号；所述有机污染物浓度感知装置包括多个部署于所述待监测海洋区域边缘的汇聚节点，以及多个部署于所述待监测海洋区域内的传感器节点；汇聚节点和传感器节点通过自组织方式构建分簇型结构的无线传感器网络，其中根据低功耗自适应集簇分层型协议对传感器节点进行分簇并选取簇头，在簇头的通信范围内选择一个传感器节点作为该簇头所在簇的中继节点，以使得该中继节点接收簇内其他传感器节点采集的有机污染物浓度数据后生成数据包并上报至对应的簇头；汇聚节点主要用于将各簇头发送的有机污染物浓度数据汇总发送至分析预警装置。

2.根据权利要求1所述的海洋有机污染物浓度智能监测系统，其特征是，所述传感器节点包括用于监测待监测海洋区域的有机污染物浓度的传感器和用于将传感器信号转换为对应的有机污染物浓度数据的信号适配器，所述信号适配器与传感器连接；还包括用于控制采集频率的控制器，所述控制器与传感器连接。

3.根据权利要求1或2所述的海洋有机污染物浓度智能监测系统，其特征是，所述分析预警装置包括分析处理模块和预警模块，所述分析处理模块用于根据有机污染物浓度数据分析待监测海洋区域的污染严重程度，并输出污染严重程度分析结果；所述预警模块在待监测海洋区域的污染严重程度超过设定的阈值时发出预警信号。

4.根据权利要求3所述的海洋有机污染物浓度智能监测系统，其特征是，所述分析处理模块包括阈值预设单元和判断单元；阈值预设单元用于预设各有机污染物浓度的安全阈值；判断单元用于将有机污染物浓度数据与相应的安全阈值进行比较，在有机污染物浓度数据超出相应的安全阈值时，判断该有机污染物浓度数据异常，并根据异常的有机污染物浓度数据数量确定待监测海洋区域的污染严重程度。

5.根据权利要求1所述的海洋有机污染物浓度智能监测系统，其特征是，在簇头的通信范围内选择一个传感器节点作为该簇头所在簇的中继节点，具体为：

(1)计算簇头的通信范围内所有传感器节点的位置权值，并按照位置权值由大到小的顺序对传感器节点进行排序，形成中继节点候选列表：

式中，Q_ij表示簇头i的通信范围内第j个传感器节点的位置权值，D_i,j表示簇头i与所述第j个传感器节点之间的距离，R_i为簇头i的通信距离；n_i,j为位于所述第j个传感器节点通信范围内的传感器节点个数，N_i为簇头i所在簇内的传感器节点个数；φ₁、φ₂为设定的权重系数；

(2)选择中继节点时，根据传感器节点的当前剩余能量更新中继节点候选列表中各传感器节点的位置权值，根据更新后的位置权值由大到小的顺序对各传感器节点重新排序：

式中，Q_ij¹表示更新后的簇头i的通信范围内第j个传感器节点的位置权值，Q_ij⁰表示更新前的所述第j个传感器节点的位置权值；E_i,j为所述第j个传感器节点的当前剩余能量，E_min为设定的最小能量值；

(3)在更新后的中继节点候选列表中，选取排在最前的传感器节点作为中继节点。

6.根据权利要求1所述的海洋有机污染物浓度智能监测系统，其特征是，基于蚁群优化算法获取簇头到所能通向的各汇聚节点的最优路径。