海洋气象信息智能感知系统技术方案

本发明专利技术提供了海洋气象信息智能感知系统，该系统包括海洋气象信息感知装置和设置于气象监测站的数据分析处理装置；海洋气象信息感知装置被配置为采集海洋监测区域内的气象信息，海洋气象信息感知装置包括由汇聚节点和多个部署于该监测区域内的传感器节点构建的无线传感器网络，传感器节点采集所在监测位置的气象信息，汇聚节点主要被配置为汇聚各传感器节点采集的气象信息，并发送至所述数据分析处理装置进行存储和显示。

【技术实现步骤摘要】
海洋气象信息智能感知系统
本专利技术涉及海洋环境监控
，具体涉及海洋气象信息智能感知系统。
技术介绍
海洋与空气之间的气体交换(其中最主要的有水汽、二氧化碳和甲烷)对气候的变化和发展有极大的影响，由于海洋的气象信息对周围居民生活、渔业劳作及附近工业发展有很大影响，需要对海洋气象进行及时、准确的监测。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供海洋气象信息智能感知系统。本专利技术的目的采用以下技术方案来实现：提供了海洋气象信息智能感知系统，该系统包括海洋气象信息感知装置和设置于气象监测站的数据分析处理装置；海洋气象信息感知装置被配置为采集海洋监测区域内的气象信息，海洋气象信息感知装置包括由汇聚节点和多个部署于该监测区域内的传感器节点构建的无线传感器网络，传感器节点采集所在监测位置的气象信息，汇聚节点主要被配置为汇聚各传感器节点采集的气象信息，并发送至所述数据分析处理装置进行存储和显示。在一种实施方式中，传感器节点设有传感器模块，传感器模块包括温度传感器、海流测量仪、压力测试仪、声学式测试仪和太阳辐射传感器中的一种或多种。在一种实施方式中，所述数据分析处理装置包括被配置为存储各传感器节点采集的气象信息的存储模块，以及被配置为显示各传感器节点采集的气象信息的显示模块。进一步地，所述数据分析处理装置还包括分析预警模块，被配置为对气象信息进行分析，在气象信息不符合设定的阈值条件时输出报警信息。本专利技术的有益效果为：利用无线传感器网络技术，可以对临近内陆的海洋区域进行重点监测，特别是对于户外捕鱼、帆船运动的路线上，可以根据需求设置传感器节点，提高海上劳作和旅行的安全性；本专利技术能完成海洋气象信息的实时采集和发布。附图说明利用附图对本专利技术作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本专利技术的任何限制，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是本专利技术一个示例性实施例的海洋气象信息智能感知系统的结构示意框图；图2是本专利技术一个示例性实施例的数据分析处理装置的结构示意框图。附图标记：海洋气象信息感知装置1、数据分析处理装置2、存储模块10、显示模块20、分析预警模块30。具体实施方式结合以下实施例对本专利技术作进一步描述。参见图1，本专利技术实施例提供了海洋气象信息智能感知系统，该系统包括海洋气象信息感知装置1和设置于气象监测站的数据分析处理装置2；海洋气象信息感知装置1被配置为采集海洋监测区域内的气象信息，海洋气象信息感知装置1包括由汇聚节点和多个部署于该监测区域内的传感器节点构建的无线传感器网络，传感器节点采集所在监测位置的气象信息，汇聚节点主要被配置为汇聚各传感器节点采集的气象信息，并发送至所述数据分析处理装置2进行存储和显示。在一种实施方式中，传感器节点设有传感器模块，传感器模块包括温度传感器、海流测量仪、压力测试仪、声学式测试仪和太阳辐射传感器中的一种或多种。在一种实施方式中，如图2所示，所述数据分析处理装置2包括被配置为存储各传感器节点采集的气象信息的存储模块10，以及被配置为显示各传感器节点采集的气象信息的显示模块20。进一步地，所述数据分析处理装置2还包括分析预警模块30，被配置为对气象信息进行分析，在气象信息不符合设定的阈值条件时输出报警信息。其中阈值条件的设定，可以根据实际情况进行设置。在一种实施方式中，可针对不同气象信息设置不同的标准阈值，当气象信息超出对应的标准阈值判定该气象信息为异常，进而输出报警信息。其中，该报警信息可包括异常的气象信息，和/或异常的气象信息产生的位置。本专利技术利用无线传感器网络技术，可以对临近内陆的海洋区域进行重点监测，特别是对于户外捕鱼、帆船运动的路线上，可以根据需求设置传感器节点，提高海上劳作和旅行的安全性；本专利技术能完成海洋气象信息的实时采集和发布。在一种能够实施的方式中，网络拓扑构建时从传感器节点中选取出簇首节点并进行分簇；簇首节点被配置为将簇内传感器节点采集的气象信息汇总并发送至汇聚节点；簇内各传感器节点若与对应簇首节点的距离不超过设定的通信距离阈值Cσ，则直接与对应簇首节点通信；若与对应簇首节点距离超过设定的通信距离阈值Cσ，传感器节点选择距离对应簇首节点较近的邻居节点进行通信，其中，传感器节点i的邻居节点为位于传感器节点i通信范围内的其他传感器节点。本实施例设定了传感器节点与簇首节点间的通信路由机制，该通信路由机制中，通过距离确定传感器节点是否与簇首节点直接通信，能够保障传感器节点采集的气象信息可靠稳定地发送至簇首节点。在一种可选的方式中，传感器节点选择距离对应簇首节点较近的邻居节点进行通信，包括：在距离对应簇首节点较近的邻居节点中，选择符合路径条件的邻居节点作为备选通信连接节点，归入备选通信连接节点集合；在备选通信连接节点集合中选择当前剩余能量最大的邻居节点进行通信；其中，所述路径条件为：式中，Oi表示传感器节点i的对应簇首节点，ij表示传感器节点i的距离簇首节点较近的邻居节点中第j个邻居节点；为所述第j个邻居节点与簇首节点Oi的距离，Cσ为所述设定的通信距离阈值，ni为传感器节点i的距离簇首节点较近的邻居节点数量。本实施例创新性地设定了路径条件，使得与簇首节点距离超过设定的通信距离阈值时的传感器节点在选择下一跳时，能够避免选择距离簇首节点较远的下一跳，从而能够有效减少气象信息传输时延，同时减少在多跳传输时由于数据流干扰造成的气象信息数据包丢失现象的发生率。在一种能够实施的方式中，传感器节点在气象信息传输过程中周期性地计算和更新自身的缓存空间拥塞变化程度，同时将更新后的缓存空间拥塞变化程度发送至上一跳的传感器节点；传感器节点实时监测与其通信的邻居节点，当发现该邻居节点的缓存空间拥塞变化程度超过设定的变化程度阈值时，传感器节点重新选择邻居节点进行通信。在一种可选的方式中，传感器节点在自己的备选通信连接节点集合内的其他邻居节点中，重新选择当前剩余能量最大的邻居节点进行通信。其中，设定初始时缓存空间拥塞变化程度为0，所述缓存空间拥塞变化程度的计算公式为：式中，Zi(g)表示传感器节点i在当前周期g时刻计算的缓存空间拥塞变化程度，ui(g)为传感器节点i在当前周期g时刻时自身缓存空间中的气象信息数据包队列长度，ui(g-Δg)传感器节点i在上一周期g时刻时自身缓存空间中的气象信息数据包队列长度，Δg为周期间隔时间，ui,max为传感器节点i的初始缓存大小；q为缓存空间拥塞变化程度影响因子，当传感器节点i的下一跳传感器节点的缓存空间拥塞变化程度超过设定的变化程度阈值时，q＝0.1，否则q＝0；式中，为传感器节点i的下一跳传感器节点与对应簇首节点的距离，Cσ为所述设定的通信距离阈值；L[ui(g)-ui(g-Δg)]为设定的判断取值函数，当ui(g)-ui(g-Δg)≥0时，L[ui(g)-ui(g-Δg)]＝1，当ui(g)-ui(g-Δg)<0时，L[ui(g)-ui(g-Δg)]＝-0.4。本实施例设定了传感器节点到簇首节点的路径维护机制，其中设定了缓存空间拥塞变化程度的计算公式，该缓存空间拥塞变化程度能够较好地反映下一跳传感器节点到簇首节点之间路径的拥塞程度。由于一个传感器节点的剩余缓存空间过小或者有大量气象信息数据包到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.海洋气象信息智能感知系统，其特征是，包括海洋气象信息感知装置和设置于气象监测站的数据分析处理装置；海洋气象信息感知装置被配置为采集海洋监测区域内的气象信息，海洋气象信息感知装置包括由汇聚节点和多个部署于该监测区域内的传感器节点构建的无线传感器网络，传感器节点采集所在监测位置的气象信息，汇聚节点主要被配置为汇聚各传感器节点采集的气象信息，并发送至所述数据分析处理装置进行存储和显示。

【技术特征摘要】
1.海洋气象信息智能感知系统，其特征是，包括海洋气象信息感知装置和设置于气象监测站的数据分析处理装置；海洋气象信息感知装置被配置为采集海洋监测区域内的气象信息，海洋气象信息感知装置包括由汇聚节点和多个部署于该监测区域内的传感器节点构建的无线传感器网络，传感器节点采集所在监测位置的气象信息，汇聚节点主要被配置为汇聚各传感器节点采集的气象信息，并发送至所述数据分析处理装置进行存储和显示。2.根据权利要求1所述的海洋气象信息智能感知系统，其特征是，传感器节点设有传感器模块，传感器模块包括温度传感器、海流测量仪、压力测试仪、声学式测试仪和太阳辐射传感器中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的海洋气象信息智能感知系统，其特征是，所述数据分析处理装置包括被配置为存储各传感器节点采集的气象信息的存储模块，以及被配置为显示各传感器节点采集的气象信息的显示模块。4.根据权利要求3所述的海洋气象信息智能感知系统，其特征是，所述数据分析处理装置还包括分析预警模块，被配置为对气象信息进行分析，在气象信息不符合设定的阈值条件时输出报警信息。5.根据权利要求1所述的海洋气象信息...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄信文，
申请(专利权)人：深圳市晟达机械设计有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44