專利名稱：一種在線水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種在線水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
水體質(zhì)量對生態(tài)環(huán)境，生產(chǎn)和生活非常關(guān)鍵。當前水質(zhì)監(jiān)測方法存在很多問題。經(jīng)驗檢測法很不可靠；實驗室檢測雖然精度高但實時性差，過程復(fù)雜，準確度不夠，且容易造成二次污染；隨著傳感器和電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了湖泊等水體的現(xiàn)場水質(zhì)分析儀，雖然具有精度高，探頭可拆卸組合等特點，可以實時檢測水質(zhì)，但使用時需由人攜帶檢測儀器到檢測現(xiàn)場，耗費大量人力。隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，人們提出了基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的在線實時水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)。布設(shè)在監(jiān)測水域的節(jié)點自組織成無線網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點采集水質(zhì)數(shù)據(jù)，通過無線或GPRS方式傳回數(shù)據(jù)中心。已有的水質(zhì)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，采樣周期通常為15分鐘，降低采樣頻率會影響監(jiān)測效果，但提高采樣頻率網(wǎng)絡(luò)流量會以指數(shù)級別增長，大大降低網(wǎng)絡(luò)生命周期。由于野外水質(zhì)監(jiān)測節(jié)點不易維護，需要滿足長期無人值守，現(xiàn)有的水質(zhì)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)不能很好解決該問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種在線水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，使得現(xiàn)有的水質(zhì)監(jiān)測方法的生命周期可以延長。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種在線水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，包括飄浮在水面上的可移動水質(zhì)監(jiān)測節(jié)點和中繼監(jiān)測節(jié)點，以及岸上基站和數(shù)據(jù)中心，所述可移動水質(zhì)監(jiān)測節(jié)點和中繼監(jiān)測節(jié)點用于監(jiān)測水質(zhì)參數(shù)，并將得到的水質(zhì)參數(shù)上傳至簇頭節(jié)點；所述簇頭節(jié)點把收到的數(shù)據(jù)進行融合，并按照規(guī)定的格式上報至岸上基站；所述岸上基站根據(jù)數(shù)據(jù)中心的監(jiān)測查詢命令上傳數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)中心用于重構(gòu)監(jiān)測數(shù)據(jù)；所述可移動水質(zhì)監(jiān)測節(jié)點和中繼監(jiān)測節(jié)點采用隨機采樣策略對水質(zhì)進行采樣監(jiān)測。所述可移動水質(zhì)監(jiān)測節(jié)點和中繼監(jiān)測節(jié)點采用隨機周期采樣策略對水質(zhì)進行采樣監(jiān)測；其中，實際采樣周期為「/W/f/1，第一個采樣時刻從隨機選取，以后的采樣時刻則按照實際采樣周期「./V7J/1進行采樣，N為常規(guī)監(jiān)測節(jié)點在某段時期的采樣次數(shù)；M為正整數(shù)，表示該種節(jié)點節(jié)省的采樣倍率。所述可移動水質(zhì)監(jiān)測節(jié)點和中繼監(jiān)測節(jié)點在前S個周期每次都采樣，在以后的周期根據(jù)隨機周期采樣策略對水質(zhì)進行采樣監(jiān)測。所述可移動水質(zhì)監(jiān)測節(jié)點和中繼監(jiān)測節(jié)點采用隨機個數(shù)采樣策略對水質(zhì)進行采樣監(jiān)測；其中，從監(jiān)測節(jié)點{1，2，···，Ν}中隨機選取M個數(shù)，由小到大排列為IKuK2,-，KM}，K1I2〈…ΚΜ，則采樣時刻為{KJ，K2T，…，KMT}，其中，K為選取的監(jiān)測節(jié)點，T為采樣周期。所述可移動水質(zhì)監(jiān)測節(jié)點和中繼監(jiān)測節(jié)點在前S個周期每次都采樣，在以后的周期根據(jù)隨機個數(shù)采樣策略對水質(zhì)進行采樣監(jiān)測。
所述可移動水質(zhì)監(jiān)測節(jié)點和中繼監(jiān)測節(jié)點在采樣后上傳采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入睡眠狀態(tài)， 在下一次采樣時由睡眠狀態(tài)醒來采樣。所述數(shù)據(jù)中心根據(jù)以下方式重構(gòu)監(jiān)測數(shù)據(jù)，令構(gòu)造矩陣為
權(quán)利要求
1.一種在線水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，包括飄浮在水面上的可移動水質(zhì)監(jiān)測節(jié)點和中繼監(jiān)測節(jié)點，以及岸上基站和數(shù)據(jù)中心，其特征在于，所述可移動水質(zhì)監(jiān)測節(jié)點和中繼監(jiān)測節(jié)點用于監(jiān)測水質(zhì)參數(shù)，并將得到的水質(zhì)參數(shù)上傳至簇頭節(jié)點；所述簇頭節(jié)點把收到的數(shù)據(jù)進行融合，并按照規(guī)定的格式上報至岸上基站；所述岸上基站根據(jù)數(shù)據(jù)中心的監(jiān)測查詢命令上傳數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)中心用于重構(gòu)監(jiān)測數(shù)據(jù)；所述可移動水質(zhì)監(jiān)測節(jié)點和中繼監(jiān)測節(jié)點采用隨機采樣策略對水質(zhì)進行采樣監(jiān)測。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的在線水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述可移動水質(zhì)監(jiān)測節(jié)點和中繼監(jiān)測節(jié)點采用隨機周期采樣策略對水質(zhì)進行采樣監(jiān)測；其中，實際采樣周期為「14/1 第一個采樣時刻從隨機選取，以后的采樣時刻則按照實際采樣周期「/Vi/1進行采樣，其中，N為常規(guī)監(jiān)測節(jié)點在某段時期的采樣次數(shù)…為正整數(shù)，表示該種節(jié)點節(jié)省的米樣倍率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的在線水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述可移動水質(zhì)監(jiān)測節(jié)點和中繼監(jiān)測節(jié)點在前S個周期每次都采樣，在以后的周期根據(jù)隨機周期采樣策略對水質(zhì)進行采樣監(jiān)測。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的在線水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述可移動水質(zhì)監(jiān)測節(jié)點和中繼監(jiān)測節(jié)點采用隨機個數(shù)采樣策略對水質(zhì)進行采樣監(jiān)測；其中，從監(jiān)測節(jié)點{1,2,…，N}中隨機選取M個數(shù)，由小到大排列為IKpK2,…，KM} ,K1I2〈…KM，則采樣時刻為{KJ，K2T,…，KMT}，其中，K為選取的監(jiān)測節(jié)點，T為采樣周期。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的在線水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述可移動水質(zhì)監(jiān)測節(jié)點和中繼監(jiān)測節(jié)點在前S個周期每次都采樣，在以后的周期根據(jù)隨機個數(shù)采樣策略對水質(zhì)進行采樣監(jiān)測。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的在線水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述可移動水質(zhì)監(jiān)測節(jié)點和中繼監(jiān)測節(jié)點在采樣后上傳采樣數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入睡眠狀態(tài)，在下一次采樣時由睡眠狀態(tài)醒來采樣。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的在線水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)中心根據(jù)以
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的在線水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)中心根據(jù)以下方式重構(gòu)監(jiān)測數(shù)據(jù)，令構(gòu)造矩陣為
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一權(quán)利要求所述的在線水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述可移動水質(zhì)監(jiān)測節(jié)點包括水質(zhì)傳感器，MSP430F5438微處理器，CC2430無線收發(fā)模塊，電源部分，GPS模塊，浮體部分；所述水質(zhì)傳感器，MSP430F5438微處理器，CC2430無線收發(fā)模塊，電源部分，GPS模塊安裝在浮體部分上；所述水質(zhì)傳感器，MSP430F5438微處理器，CC2430無線收發(fā)模塊依次連接；所述GPS模塊與MSP430F5438微處理器相連；所述電源部分為各個模塊進行供電。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一權(quán)利要求所述的在線水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，所述岸上基站包括依次連接的CC2430無線收發(fā)模塊，MSP430F5438微處理器和RS232接口模塊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在線水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，包括飄浮在水面上的可移動水質(zhì)監(jiān)測節(jié)點和中繼監(jiān)測節(jié)點，以及岸上基站和數(shù)據(jù)中心，所述可移動水質(zhì)監(jiān)測節(jié)點和中繼監(jiān)測節(jié)點用于監(jiān)測水質(zhì)參數(shù)，并將得到的水質(zhì)參數(shù)上傳至簇頭節(jié)點；所述簇頭節(jié)點把收到的數(shù)據(jù)進行融合，并按照規(guī)定的格式上報至岸上基站；所述岸上基站根據(jù)數(shù)據(jù)中心的監(jiān)測查詢命令上傳數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)中心用于重構(gòu)監(jiān)測數(shù)據(jù)；所述可移動水質(zhì)監(jiān)測節(jié)點和中繼監(jiān)測節(jié)點采用隨機采樣策略對水質(zhì)進行采樣監(jiān)測。本發(fā)明可以使得現(xiàn)有的水質(zhì)監(jiān)測方法的生命周期可以延長。
文檔編號G01N33/18GK102944656SQ201210406129
公開日2013年2月27日 申請日期2012年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月23日
發(fā)明者馬賽, 張唯易, 趙康, 鮑星合, 趙魯陽, 尹達, 余寧, 王曉東, 朱文越, 王靜 申請人:中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所