[发明专利]农田土壤重金属污染智能预警系统

权利要求书

1.农田土壤重金属污染智能预警系统，其特征是，包括：

数据获取装置，被配置为获取农田土壤重金属浓度数据，所述数据获取装置包括汇聚节点和多个采集农田土壤重金属浓度数据的传感器节点，汇聚节点与数据预处理模块通信，多个传感器节点通过节点竞选操作确定簇首并分簇，簇内的传感器节点将采集的农田土壤重金属浓度数据传送至对应的簇首，簇首将接收的农田土壤重金属浓度数据通过多跳路由的方式传输至汇聚节点；

数据预处理模块，被配置为对获取的农田土壤重金属浓度数据进行预处理，并发送至数据管理模块处进行存储；

数据管理模块，被配置为对存储的数据进行管理；

分析模块，被配置为将农田土壤重金属浓度数据与设定的浓度阈值进行比较并输出比较结果；

预警模块，被配置为接收所述比较结果，并在农田土壤重金属浓度数据大于设定的浓度阈值时向设定的用户终端输出报警信息。

2.根据权利要求1所述的农田土壤重金属污染智能预警系统，其特征是，所述数据管理模块包括：

元数据管理子模块，被配置为元数据的添加、删除和更新；

数据融合子模块，被配置为对相关数据进行融合处理；

数据查询子模块，被配置为根据用户自定义的查询条件实时查询相关数据；

所述相关数据包括所述农田土壤重金属浓度数据、所述元数据。

3.根据权利要求1或2所述的农田土壤重金属污染智能预警系统，其特征是，数据预处理模块包括异常数据处理单元，异常数据处理单元被配置为对获取的农田土壤重金属浓度数据进行异常检测，并将检测出的异常数据进行修正处理。

4.根据权利要求3所述的农田土壤重金属污染智能预警系统，其特征是，数据预处理模块还包括缺失数据处理单元，缺失数据处理单元被配置为对农田土壤重金属浓度数据进行缺失检测，并对检测出的缺失序列进行数据填补。

5.根据权利要求1所述的农田土壤重金属污染智能预警系统，其特征是，在数据传输阶段，簇首选择簇内的一个传感器节点作为中转站节点；簇内的其余传感器节点与中转站节点之间的距离更近时，将采集的农田土壤重金属浓度数据发送至中转站节点，当与簇首的距离更近时，将采集的农田土壤重金属浓度数据发送至该簇首；当中转站节点接收到的农田土壤重金属浓度数据量达到其最大缓存时，中转站节点将接收的农田土壤重金属浓度数据转发至簇首。

6.根据权利要求5所述的农田土壤重金属污染智能预警系统，其特征是，传感器节点通过节点竞选选出簇首，包括：

(1)网络初始时，汇聚节点收集网络中各传感器节点的节点度和能量信息，根据收集的信息确定用于节点竞选的相关信息并广播至各传感器节点；

(2)汇聚节点广播选簇首消息，任意传感器节点i以概率V_i随机地成为候选簇首；

(3)传感器节点i成为候选簇首时，向自己的一跳邻居节点发送入簇消息，该入簇消息包括传感器节点i的节点度；收到入簇消息的一跳邻居节点的节点度若不大于传感器节点i的节点度，则向传感器节点i回复确认加入消息，若大于传感器节点i的节点度，则向传感器节点i回复转让簇首消息；

(4)传感器节点i若收到所有一跳邻居节点的确认加入消息，则正式成为簇首；传感器节点i若在设定时间内收到转让簇首消息，则在发送了转让簇首消息的所有一跳邻居节点中选择节点度最大的作为正式簇首，并向自己的邻居节点广播簇首已转让消息，传感器节点i以及收到该簇首已转让消息的各邻居节点皆加入到该正式簇首。