空气污染信息自动发布系统的制作方法

本发明涉及空气污染监测技术领域，具体涉及空气污染信息自动发布系统。

背景技术：

发布空气污染物信息时需要获取空气污染的实时数据。现有技术中，空气污染物信息获取的方法主要为：

(1)传统方法，即人工取样实验室分析的方法。这种方法只能得到空气污染监测区域内某段时间内的监测值，无法进行实时监测，监测结果受人为的影响很大，同时，当空气污染监测区域有害气体浓度很高时会严重伤害监测人员的身体健康；

(2)目前比较流行的在线监测，多采用国外进口的自动化空气环境监测设备进行监测，这种监测方法，尽管能够实现实时监测，但所用设备结构复杂、价格昂贵、难以维护、运营成本高且其工作环境苛刻。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供空气污染信息自动发布系统。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

提供了空气污染信息自动发布系统，该系统包括感测模块和预警模块，感测模块被配置为采集待监测区域的空气污染信息；预警模块被配置为对空气污染信息进行分析，在空气污染信息超出设定阈值时向预设的用户终端发出预警信号。

进一步地，所述空气污染信息自动发布系统还包括与所述感测模块连接的信息发布模块，所述信息发布模块被配置为在设定的显示设备上发布所接收的空气污染信息。

优选地，所述感测模块包括汇聚节点和传感器节点；传感器节点采集空气污染信息并将采集的空气污染信息发送至汇聚节点；汇聚节点被配置为将各传感器节点发送的空气污染信息汇总发送至预警模块。

优选地，所述传感器节点包括被配置为监测待监测区域的空气污染物浓度的传感器和被配置为将传感器信号转换为对应的空气污染信息的信号转换单元，所述信号转换单元与传感器连接；还包括被配置为控制采集频率的控制单元，所述控制单元与传感器连接。

优选地，所述预警模块包括数据分析单元和预警单元，所述数据分析单元被配置为将空气污染信息与设定阈值进行比较，并输出比较结果；所述预警单元在所述比较结果为空气污染信息超出设定阈值时发出预警信号。

本发明的有益效果为：基于无线传感器网络技术，能够实现对待监测区域空气污染物浓度的自动实时监测，以及空气污染物浓度超标的预警和数据发布，无需布线，节省人力物力，可扩展性好，方便快捷。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明一个示例性实施例的空气污染信息自动发布系统的结构示意框图；

图2是本发明一个示例性实施例的预警模块的结构示意框图。

附图标记：

感测模块1、预警模块2、信息发布模块3、数据分析单元10、预警单元20。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

图1是本发明一个示例性实施例的空气污染信息自动发布系统的结构示意框图。如图1所示，本发明实施例提供了空气污染信息自动发布系统，该系统包括感测模块1和预警模块2，感测模块1被配置为采集待监测区域的空气污染信息；预警模块2被配置为对空气污染信息进行分析，在空气污染信息超出设定阈值时向预设的用户终端发出预警信号。所述空气污染信息自动发布系统还包括与所述感测模块1连接的信息发布模块3，所述信息发布模块3被配置为在设定的显示设备上发布所接收的空气污染信息。

其中，所述的用户终端可以是平板电脑或者手机。

其中，所述感测模块1包括汇聚节点和传感器节点；所述感测模块包括汇聚节点和传感器节点；传感器节点采集空气污染信息并将采集的空气污染信息发送至汇聚节点；汇聚节点被配置为将各传感器节点发送的空气污染信息汇总发送至预警模块2。在一种能够实现的方式中，所述传感器节点包括被配置为监测待监测区域的空气污染物浓度的传感器和被配置为将传感器信号转换为对应的空气污染信息的信号转换单元，所述信号转换单元与传感器连接；还包括被配置为控制采集频率的控制单元，所述控制单元与传感器连接。

在一种能够实现的方式中，所述的传感器包括一氧化碳浓度传感器、二氧化硫浓度传感器、一氧化氮浓度传感器、颗粒物浓度传感器中的一种或多种。

图2是本发明一个示例性实施例的预警模块的结构示意框图。在一种能够实现的方式中，如图2所示，所述预警模块2包括数据分析单元10和预警单元20，所述数据分析单元10被配置为将空气污染信息与设定阈值进行比较，并输出比较结果；所述预警单元20在所述比较结果为空气污染信息超出设定阈值时发出预警信号。

本发明上述实施例基于无线传感器网络技术，能够实现对待监测区域空气污染物浓度的自动实时监测，以及空气污染物浓度超标的预警和数据发布，无需布线，节省人力物力，可扩展性好，方便快捷。

在一种能够实现的方式中，网络初始化时，传感器节点通过与其他传感器节点的信息交互确定邻居节点，邻居节点为位于传感器节点通信范围内的其他传感器节点；汇聚节点向与其距离小于设定的距离下限gmin的传感器节点发送休眠指示消息，接收到休眠指示消息的传感器节点与距离最近的邻居节点进行距离比较，若传感器节点相对于距离最近的邻居节点更靠近汇聚节点，则向距离最近的邻居节点发送休眠指令，以令距离最近的邻居节点进入休眠状态，否则令自己进入休眠状态。

在一种能够实现的方式中，汇聚节点将与其距离小于设定的距离下限gmin的传感器节点及对应距离最近的邻居节点作为近邻节点，汇聚节点定期收集未休眠的近邻节点的能量消息，并根据能量消息检测未休眠的近邻节点是否满足能量条件，对满足能量条件的近邻节点发送更换通知；接收到更换通知的近邻节点唤醒其距离最近的邻居节点，然后自己进入休眠状态；其中，设定所述能量条件为：

式中，pl为近邻节点l的当前剩余能量，py为网络中第y个未休眠近邻节点的当前剩余能量，n为网络中未休眠近邻节点的数量，pmin为设定的维持节点状态的最小能量值。

汇聚节点附近的传感器节点不仅传输自己采集的空气污染信息，还要中继转发其他传感器节点的空气污染信息，因此在汇聚节点附近的传感器节点相比远离汇聚节点的传感器节点要发送更多的空气污染信息，所以无线传感器网络在汇聚节点附近容易产生能量空洞。基于此问题，本实施例定义了近邻节点以及能量条件，并使得近邻节点在能量不满足设定的能量条件时，唤醒其距离最近的邻居节点，然后自己进入休眠状态。本实施例能够近邻节点的能量快速消耗，从而有效避免上述能量空洞现象，延长无线传感器网络的生存时间。

在一种实施方式中，传感器节点模型采用布尔感知模型，传感器节点感知半径异构，任意传感器节点的感知半径在[bmin,bmax]范围内，其中bmax和bmin分别为传感器节点感知半径的上下限；部署传感器节点时，确定部署传感器节点的监测区域，将该监测区域划分成r个片区，并对各片区的传感器节点的分配数量进行计算，包括：

(1)设部署的传感器节点数量为f，为满足网络覆盖率要求，按照下列公式确定f，根据监测力度需求由弱到强的顺序对各片区进行依次标号，从而监测力度需求最弱的片区的标号为1，而监测力度需求最强的片区的标号为r：

式中，z为监测区域的体积大小；

(2)监测区域的各个片区根据标号的大小被分配不同的权级，其中标号为x的片区的权级为：

vx＝e^x-3

式中，vx表示标号为x的片区的权级，e为自然常数；

(3)根据片区的权级计算该片区应该分配的传感器节点数量：

式中，fx表示标号为x的片区应该分配的传感器节点数量，va为标号为a的片区的权级。

本实施例将监测区域划分成多个片区，并具体提出了各片区的传感器节点数量分配机制，该分配机制中，首先根据网络覆盖率要求设置应该部署的传感器节点数量，然后根据监测力度需求为各片区设置相应的权级，最后根据权级分配传感器节点。本实施例能够使得传感器节点相对集中于监测力度需求较高的区域，其他区域传感器节点分布较少，从而能够进一步提高相对重要的监测区域的网络覆盖率，相对于随机部署传感器节点的方式，优化了网络拓扑结构，进而提升无线传感器网络的监测性能。

在一种能够实现的方式中，根据每个片区应该分配的传感器节点数量对应部署传感器节点，在任意片区s部署传感器节点时，按照下列公式确定片区s的传感器节点最大可能覆盖率hs：

式中，by为片区s内第y个传感器节点的感知半径，zs为片区s的体积大小，fs为片区s内分配的传感器节点数量。

进一步地，片区s中部署的任意相邻两个传感器节点i,j的距离g(i,j)应满足：

当hs≤1时，

1.8bmin+0.2bmax<g(i,j)≤bi+bj

当hs>1时，

式中，bi为传感器节点i的感知半径，bj为传感器节点j的感知半径，bmax和bmin分别为传感器节点感知半径的上限、下限。

本实施例根据每个片区的实际情况计算各片区的传感器节点最大可能覆盖率，并根据传感器节点最大可能覆盖率确定了相邻传感器节点的距离范围。按照本实施例确定的距离范围来部署传感器节点，能够使得相邻两个传感器节点之间的感知范围的重叠处于较为合理的水平，有利于避免传感器节点之间由于距离过远而不能实现较高的覆盖率。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。