[发明专利]基于传感器网络的土壤重金属污染在线监测方法及应用

权利要求书

1.基于传感器网络的土壤重金属污染在线监测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1，构建传感器网络，通过土壤重金属检测仪获取土壤重金属数据；

步骤2，基于最低能耗传递原则规划传输路由，将土壤重金属数据通过传输路由传输；

步骤3，对土壤重金属数据进行预处理，对缺失和错误的土壤重金属数据进行校正，输出预警结果；

步骤4，根据预警结果发布预警信息；

其中，步骤2中基于最低能耗传递原则规划传输路由的子步骤为：

步骤2.1，初始化传感器网络，数据处理模块获得传感器网络中所有传感器的综合参数，i=[1,n]，n为传感器总数量，所述传感器为土壤重金属检测仪，其中第i个传感器的综合参数P_i的计算方式为：

,

式中，a1和a2为设定的权重，Node_i是第i个传感器的透气度，所述透气度指当前传感器与其他传感器通讯时，RSSI在阈值范围内的传感器数量，表示当前传感器有能力与周围Node_i个传感器通讯，Node_sum为传感器网络里所有传感器的透气度总和，其中b为概率参数，可通过下式获得：

，

为传感器网络里的传感器数量，Node_min为传感器网络里的最小透气度，Node_max为传感器网络里的最大透气度，c_i为传感器i的能量因子，可通过以下式子获得：

，

式中E_i0为传感器i的初始能量，E_i为传感器i的当前剩余能量，E_Δ为传感器网络里所有传感器的初始能量总和；

步骤2.2，选出P_i最大的传感器作为待定主传感器M，数据处理模块把主传感器登记为传感器M；

步骤2.3，由待定主传感器M广播组网初始化信息Msginit，所述Msginit包括待定主传感器M的透气度；

步骤2.4，传感器收到待定主传感器M的组网初始化信息Msginit后，若当前传感器的透气度不大于初始化信息Msginit里待定主传感器M的透气度，则广播组网确认信息Msg2和自身的传感器编号，若当前传感器的透气度大于待定主传感器M的透气度，则广播主节点请求信息MsgReq，主节点请求信息MsgReq包括当前传感器的透气度、当前传感器的剩余能量和当前传感器的传感器编号；

步骤2.5，待定主传感器M若收到多个MsgReq，则对比所有MsgReq里的各个传感器透气度和全部传感器的剩余能量平均值，选出透气度最大的传感器，如果透气度最大的传感器的剩余能量大于全部传感器的剩余能量平均值，则选定此透气度最大的传感器为新主传感器M’，待定主传感器M广播主节点转移信息MsgTrans；如果透气度最大的传感器的剩余能量小于全部传感器的剩余能量平均值，则判断透气度第二大的传感器的剩余能量是否大于全部传感器的剩余能量平均值，直到找到剩余能量大于全部传感器的剩余能量平均值的传感器作为主传感器M’，主节点转移信息MsgTrans包括新主传感器M’的传感器编号，跳转步骤2.6；如果待定主传感器M没有收到任何MsgReq，跳转步骤2.7；

步骤2.6，新主传感器M’收到MsgTrans后，把主传感器的值设置为自身的编号，广播主节点转移确认信息MsgACK，MsgACK包括新主传感器M’的编号，其他传感器收到MsgACK后把主传感器的值设置为MsgACK里新主传感器M’的编号，传输路由规划完成，跳转步骤2.8；

步骤2.7，待定主传感器M广播主节点信息MsgMaster，MsgMaster包括待定主传感器M的传感器编号，其他传感器收到MsgMaster后，把主传感器的值设置为MsgMaster里主传感器M的编号，传输路由规划完成，跳转步骤2.8；

步骤2.8，经过设定的时间阈值T时，收集除了主传感器的其他传感器的剩余能量值，计算平均剩余能量值：

,

式中为平均剩余能量值，n为传感器数量，E_i为传感器i的当前剩余能量；

如果主传感器的剩余能量低于，则跳转步骤2.1进行重新选出主节点。