[发明专利]海洋有机污染物浓度超标预警系统

权利要求书

1.海洋有机污染物浓度超标预警系统，其特征是，包括数据采集装置和分析预警装置，数据采集装置用于采集待监测海洋区域的有机污染物浓度数据；分析预警装置用于对有机污染物浓度数据进行分析，在有机污染物浓度数据超出设定阈值时向预设的用户终端发出预警信号；所述数据采集装置包括汇聚节点和传感器节点；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；簇头主要用于收集簇内传感器节点采集的有机污染物浓度数据并发送至汇聚节点；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超标预警系统，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超标预警系统，其特征是，所述分析预警装置包括比较分析模块和预警模块，所述比较分析模块用于将有机污染物浓度数据与设定阈值进行比较，并输出比较结果；所述预警模块在所述比较结果为有机污染物浓度数据超出设定阈值时发出预警信号。

4.根据权利要求1所述的海洋有机污染物浓度超标预警系统，其特征是，有机污染物浓度数据传输过程中，传感器节点实时监测自身缓存空间中数据包队列长度，周期性地计算并更新自身的拥塞程度因子，同时将更新后的拥塞程度因子广播至邻居节点，所述拥塞程度因子的计算公式为：

式中，μ_i(t)表示传感器节点i在当前周期t时的拥塞程度因子，l_i(t)为传感器节点i在当前周期t时的自身缓存空间中的数据包队列长度，l_i(t-Δt)为传感器节点i在上一周期t时自身缓存空间中的数据包队列长度，Δt表示拥塞程度因子计算的间隔时间，B_i(t)为传感器节点i在当前周期t时的自身缓存空间大小；为设定的取值函数，当时，当时，

当簇头的拥塞程度因子达到设定的拥塞程度因子上限，或者簇头的当前剩余能量低于预设能量下限时，簇头在簇内选择一个传感器节点作为新簇头，以更新原始簇头。

5.根据权利要求4所述的海洋有机污染物浓度超标预警系统，其特征是，传感器节点与对应簇头为单跳距离时，将自身采集的有机污染物浓度数据直接发送至对应簇头。

6.根据权利要求5所述的海洋有机污染物浓度超标预警系统，其特征是，传感器节点与对应簇头为多跳距离时，传感器节点按照下列公式计算各邻居节点的权值，并选择权值最大的邻居节点作为下一跳，将采集的有机污染物浓度数据发送至该下一跳：

式中，Q_ij表示传感器节点i的第j个邻居节点的权值，E_ij为传感器节点i的第j个邻居节点的当前剩余能量，E_min为预设能量下限，y(E_ij-E_min)为设定的取值函数，当E_ij-E_min≥0时，f(E_ij-E_min)＝1，当E_ij-E_min＜0时，y(E_ij-E_min)＝0；μ_j(t)为所述第j个邻居节点在当前周期t时的拥塞程度因子，d(j，o)为所述第j个邻居节点到对应簇头的距离，R_io为传感器节点i所在簇的簇距离，d_min为传感器节点i与其最近邻居节点的距离；λ₁、λ₂为设定的权重系数。