[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

说明书

本发明公开了基于传感器网络的土壤重金属污染在线监测方法及应用，包括以下步骤：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；基于最低能耗传递原则规划传输路由，土壤重金属数据通过传输路由传输；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；根据预警结果发布预警信息。本发明实现了对土壤重金属的集中监测和快速预警。

技术领域

本发明涉及土壤重金属污染治理技术领域，具体为一种基于传感器网络的土壤重金属污染在线监测方法及应用。

背景技术

土壤中的重金属来自于人类活动，来源多样，比如冶炼排放和汽车废气沉降，农药的使用，废水、污泥的排放。重金属作为自然界组成的基本元素，不能简单地通过降解从环境中彻底去除，土壤被污染后需要通过换土，淋洗治理，成本高，周期长。由于重金属污染的特殊性，重金属污染具有隐蔽性和滞后性，不能快速监测到，通过食物链最终富集到人体，发生致癌致畸致突变，动植物造成重大危害，影响植物生长从而影响产量，重金属污染还有不可逆性，伤害基本上不可逆转。随着人类活动的频繁，必须加大土壤重金属污染的治理和监测力度，建立全面的土壤重金属污染监测预警体系，减少土壤重金属污染对生态环境安全与人体健康安全的危害。

目前对土壤重金属污染的监测手段落后，只要依靠人工定期巡查或临时抽查，效率低，不能对险情快速响应，基于现代信息技术的新一代土壤治理系统对当今快速发展社会显得尤为重要。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提出一种基于传感器网络的土壤重金属污染在线监测方法。为实现上述技术目的，本发明技术方案如下：

基于传感器网络的土壤重金属污染在线监测方法及应用，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。

进一步地，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：

Node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；