[发明专利]交通污染物排放智慧监测系统

权利要求书

1.交通污染物排放智慧监测系统，其特征是，包括污染物排放监测装置、服务器和显示器，所述污染物排放监测装置用于采集和处理各交通道路上的交通污染物排放数据以及相应的交通流、道路线形、天气信息；所述服务器用于对污染物排放监测装置发送的数据进行分析，定量定性分析交通流、道路线形、天气对交通污染物排放的影响机理，挖掘它们的内在联系，输出所述内在联系的分析结果；所述显示器用于显示所述分析结果。

2.根据权利要求1所述的交通污染物排放智慧监测系统，其特征是，所述污染物排放监测装置包括传感数据采集单元和非传感数据采集单元，其中传感数据采集单元包括汇聚节点和多个设置于预设监测位置的传感器节点，传感器节点用于采集所在监测位置的交通污染物排放数据，汇聚节点汇总各传感器节点采集的交通污染物排放数据并发送至服务器；所述的非传感数据采集单元设置于传感器节点周围，用于动态采集所述传感器节点周围的交通流，道路线形及天气信息，并反馈至所述服务器。

3.根据权利要求1所述的交通污染物排放智慧监测系统，其特征是，所述服务器包括存储单元及分析单元，其中所述存储单元用于存储影响交通污染物排放的数据；所述分析单元基于k近邻算法的数据挖掘生成决策树模型，揭示交通污染物排放、交通流、天气和道路线形之间的内在联系。

4.根据权利要求2所述的交通污染物排放智慧监测系统，其特征是，所述的非传感数据采集单元包括：

分布于各传感器节点周围的采集子单元，采集子单元被配置为获取传感器节点周围的交通流，道路线形及天气信息；

汇聚子单元，用于收集所有传感器节点周围的交通流，道路线形及天气信息；

上传子单元，用于将汇聚子单元收集的数据发送至服务器。

5.根据权利要求2所述的交通污染物排放智慧监测系统，其特征是，在网络拓扑构建阶段，多个传感器节点被分为多个簇，每个簇设置有簇首，簇首选择簇内的一个传感器节点作为数据辅助收集节点，其中，簇首被配置为收集簇内传感器节点采集的交通污染物排放数据并发送至汇聚节点；在数据传输阶段，簇内的其余传感器节点根据距离最近原则选择所述数据辅助收集节点或者簇首作为发送交通污染物排放数据的目的节点；当所述数据辅助收集节点接收到的交通污染物排放数据量达到其最大缓存时，数据辅助收集节点将接收的交通污染物排放数据转发至簇首；其中，所述的距离最近原则为：当与所述数据辅助收集节点之间的距离更近时，传感器节点将采集的交通污染物排放数据发送至数据辅助收集节点，当与簇首的距离更近时，传感器节点将采集的交通污染物排放数据发送至该簇首。

6.根据权利要求5所述的交通污染物排放智慧监测系统，其特征是，簇首选择簇内的一个传感器节点作为数据辅助收集节点，包括：

(1)簇首获取簇内各传感器节点的节点度，并根据各节点度确定节点度中值，其中传感器节点的节点度为位于该传感器节点通信范围内的邻居节点数目；簇首选择节点度大于所述节点度中值的簇内传感器节点作为候选节点，构建候选节点列表；

(2)簇首向各候选节点发送节点竞选消息，并记录各候选节点响应于该节点竞选消息的反馈时间；

(3)设任意候选节点j到簇首i的链路为E_ji，簇首按照下列公式进一步确定受到各链路E_ji干扰的传感器节点集合Z(E_ji)，j＝1,…,n_i，n_i为簇首i的候选节点列表具有的候选节点数目：

式中，W_j为候选节点j的传输功率，α_jd为候选节点j到传感器节点d的功率损耗，W_d为传感器节点d的噪音功率，R_min为预设的信噪比阈值；

(4)簇首计算各候选节点的权值，将得到的权值信息存入候选节点列表，并将权值最大的候选节点作为初始的数据辅助收集节点；

所述权值的计算公式为：

式中，W_ij为簇首i的候选节点j的权值，F_ij为候选节点j响应于簇首i的节点竞选消息的反馈时间，为所有候选节点响应于簇首i的节点竞选消息的反馈时间的平均值，为所述集合Z(E_ji)具有的传感器节点数目，y₁、y₂为设定的权重系数；E_xi为簇首i的候选节点列表中第x个候选节点到簇首的链路，E(E_xi)为受到链路E_xi干扰的传感器节点集合，为所述集合E(E_xi)具有的传感器节点数目。