农田灌溉水质量智慧监测系统技术方案

本发明专利技术提供了农田灌溉水质量智慧监测系统，包括：水质监测装置，用于对监测区域内的农田灌溉水水质进行监测，获取农田灌溉水质量监测数据并进行处理转发；服务器，用于与无线传感器网络中的汇聚节点通信，包括用于接收并存储汇聚节点发送的农田灌溉水质量监测数据的存储模块和用于分析汇聚节点发送的农田灌溉水质量监测数据的分析预警模块，所述分析预警模块在农田灌溉水质量监测数据超过设定的正常门限时发出报警信号；用户终端，用于远程访问服务器并接收服务器发来的报警信号。

【技术实现步骤摘要】
农田灌溉水质量智慧监测系统
本专利技术涉及水质监测
，具体涉及农田灌溉水质量智慧监测系统。
技术介绍
相关技术中，进行农田灌溉水的水质监测时，常采用便携式水质监测仪进行人工取样、实验室分析的方法。这种方法分析精度高，但存在监测周期长，劳动强度大，数据采集和传输速度慢，难以发现突发性污染情况等问题。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供农田灌溉水质量智慧监测系统。本专利技术的目的采用以下技术方案来实现：提供了农田灌溉水质量智慧监测系统，包括：水质监测装置，用于对监测区域内的农田灌溉水水质进行监测，获取农田灌溉水质量监测数据并进行处理转发；水质监测装置包括汇聚节点和多个部署于该监测区域内的传感器节点，在成簇阶段，传感器节点被分为多个簇，每个簇设置一个簇头节点，簇内的传感器节点负责采集和/或处理农田灌溉水质量监测数据，生成包含有农田灌溉水质量监测数据的数据包；簇头节点对簇内各传感器节点的数据包进行收集以及进行融合处理，并将融合后的数据发送到汇聚节点；汇聚节点主要用于将初始配置信息分别发送到传感器节点，并将簇头发送的数据传送至服务器；服务器，用于与汇聚节点通信，包括用于接收并存储汇聚节点发送的农田灌溉水质量监测数据的存储模块和用于分析汇聚节点发送的农田灌溉水质量监测数据的分析预警模块，所述分析预警模块在农田灌溉水质量监测数据超过设定的正常门限时发出报警信号；用户终端，用于远程访问服务器并接收服务器发来的报警信号。优选地，所述用户终端为远程计算机，能够通过互联网访问服务器并接收报警信号。优选地，传感器节点包括至少一种下述的传感器：电导率传感器，用于检测灌溉水的电导率；温度传感器，用于检测灌溉水的水温；pH传感器，用于检测灌溉水的pH值；重金属离子检测模组，用于检测灌溉水中重金属离子的浓度。其中，所述重金属离子检测模组包括铜离子传感器、镉离子传感器、汞离子传感器和铅离子传感器。本专利技术的有益效果为：采用无线传感器网络技术获取农田灌溉水质量监测数据并加以分析处理，能够准确、及时地反映农田灌溉水水质状况并报警，可扩展性好，适合构建大规模的监测系统，适合推广应用；实现农田灌溉水质量监测数据的一体式采集，集成度高，并融入物联网技术，连入智能网络，实现农田灌溉水水质农田灌溉水质量监测数据的共享。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智能室内农田灌溉水水质监测系统的结构连接框图；图2是本专利技术一个示例性实施例的服务器的结构连接框图。附图标记：水质监测装置1、服务器2、用户终端3、存储模块10、分析预警模块20。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、图2，本实施例提供了农田灌溉水质量智慧监测系统，包括：水质监测装置1，用于对监测区域内的农田灌溉水水质进行监测，获取农田灌溉水质量监测数据并进行处理转发；水质监测装置包括汇聚节点和多个部署于该监测区域内的传感器节点，在成簇阶段，传感器节点被分为多个簇，每个簇设置一个簇头节点，簇内的传感器节点负责采集和/或处理农田灌溉水质量监测数据，生成包含有农田灌溉水质量监测数据的数据包；簇头节点对簇内各传感器节点的数据包进行收集以及进行融合处理，并将融合后的数据发送到汇聚节点；汇聚节点主要用于将初始配置信息分别发送到传感器节点，并将簇头发送的数据传送至服务器2；服务器2，用于与汇聚节点通信，包括用于接收并存储汇聚节点发送的农田灌溉水质量监测数据的存储模块10和用于分析汇聚节点发送的农田灌溉水质量监测数据的分析预警模块20，所述分析预警模块20在农田灌溉水质量监测数据超过设定的正常门限时发出报警信号；用户终端3，用于远程访问服务器2并接收服务器2发来的报警信号。在一种能够实现的方式中，所述用户终端3为远程计算机，能够通过互联网访问服务器2并接收报警信号。其中，传感器节点包括至少一种下述的传感器：电导率传感器，用于检测灌溉水的电导率；温度传感器，用于检测灌溉水的水温；pH传感器，用于检测灌溉水的pH值；重金属离子检测模组，用于检测灌溉水中重金属离子的浓度。其中，所述重金属离子检测模组包括铜离子传感器、镉离子传感器、汞离子传感器和铅离子传感器。本专利技术上述实施例采用无线传感器网络技术获取农田灌溉水质量监测数据并加以分析处理，能够准确、及时地反映农田灌溉水水质状况并报警，可扩展性好，适合构建大规模的监测系统，适合推广应用；实现农田灌溉水质量监测数据的一体式采集，集成度高，并融入物联网技术，连入智能网络，实现农田灌溉水水质农田灌溉水质量监测数据的共享。在一种能够实现的方式中，在数据传输阶段，簇头节点在其簇内的所有传感器节点中选择一个作为收集节点；簇内的其余传感器节点根据距离最近原则选择所述收集节点或者簇头节点作为发送农田灌溉水质量监测数据的目的节点；当所述收集节点接收到的农田灌溉水质量监测数据量达到其最大缓存时，收集节点将接收的农田灌溉水质量监测数据转发至簇头节点；其中，所述的距离最近原则为：当与所述收集节点之间的距离更近时，传感器节点将采集的农田灌溉水质量监测数据发送至收集节点，当与簇头节点的距离更近时，传感器节点将采集的农田灌溉水质量监测数据发送至该簇头节点。本实施例避免了簇内的所有传感器节点直接将农田灌溉水质量监测数据发送至簇头节点，通过收集节点的设置，一方面能够降低通信开销和拥塞，另一方面能够有效提高簇头节点汇总农田灌溉水质量监测数据的效率，并且能够分担簇头节点的负载，从而降低簇头节点的能耗。在一个实施例中，簇头节点在其簇内的所有传感器节点中选择一个作为收集节点，包括：(1)簇头节点获取簇内各传感器节点的节点度，并根据各节点度确定节点度中值，其中传感器节点的节点度为位于该传感器节点通信范围内的邻居节点数目；(2)簇头节点选择节点度大于所述节点度中值的簇内传感器节点作为备选收集节点，构建备选收集节点列表；簇头节点向各备选收集节点发送节点竞选消息，并记录各备选收集节点响应于该节点竞选消息的反馈时间；(3)设任意备选收集节点j到簇头节点i的链路为Rji，簇头节点按照下列公式进一步确定受到各链路Rji干扰的传感器节点集合M(Rji)，j＝1,…,ni，ni为簇头节点i的备选收集节点列表具有的备选收集节点数目：式中，Dj为备选收集节点j的传输功率，αje为备选收集节点j到传感器节点e的功率损耗，De为传感器节点e的噪音功率，Zmin为预设的信噪比阈值；(4)簇头节点计算各备选收集节点的状态值，将得到的状态值信息存入备选收集节点列表，并将状态值最大的备选收集节点作为初始的收集节点；所述状态值的计算公式为：式中，Dij为簇头节点i的备选收集节点j的状态值，bij为备选收集节点j响应于簇头节点i的节点竞选消息的反馈时间，为所有备选收集节点响应于簇头节点i的节点竞选消息的反馈时间的平均值，为所述集合M(Rji)具有的传感器节点数目，w1、w2为设定的权重系数；R1i为簇头节点i的备选收集节点列表中第x个备选收集节点到簇头节点的链路，R(Rxi)为受到链路Rxi干扰的传感器节点集合，为所述集合R(Rxi)具有的传感器节点数目。本实施例在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.农田灌溉水质量智慧监测系统，其特征是，包括：水质监测装置，用于对监测区域内的农田灌溉水水质进行监测，获取农田灌溉水质量监测数据并进行处理转发；所述的水质监测装置包括汇聚节点和多个部署于该监测区域内的传感器节点，在成簇阶段，传感器节点被分为多个簇，每个簇设置一个簇头节点，簇内的传感器节点负责采集和/或处理农田灌溉水质量监测数据，生成包含有农田灌溉水质量监测数据的数据包；簇头节点对簇内各传感器节点的数据包进行收集以及进行融合处理，并将融合后的数据发送到汇聚节点；汇聚节点主要用于将初始配置信息分别发送到传感器节点，并将簇头发送的数据传送至服务器；服务器，用于与汇聚节点通信，包括用于接收并存储汇聚节点发送的农田灌溉水质量监测数据的存储模块和用于分析汇聚节点发送的农田灌溉水质量监测数据的分析预警模块，所述分析预警模块在农田灌溉水质量监测数据超过设定的正常门限时发出报警信号；用户终端，用于远程访问服务器并接收服务器发来的报警信号。

【技术特征摘要】
1.农田灌溉水质量智慧监测系统，其特征是，包括：水质监测装置，用于对监测区域内的农田灌溉水水质进行监测，获取农田灌溉水质量监测数据并进行处理转发；所述的水质监测装置包括汇聚节点和多个部署于该监测区域内的传感器节点，在成簇阶段，传感器节点被分为多个簇，每个簇设置一个簇头节点，簇内的传感器节点负责采集和/或处理农田灌溉水质量监测数据，生成包含有农田灌溉水质量监测数据的数据包；簇头节点对簇内各传感器节点的数据包进行收集以及进行融合处理，并将融合后的数据发送到汇聚节点；汇聚节点主要用于将初始配置信息分别发送到传感器节点，并将簇头发送的数据传送至服务器；服务器，用于与汇聚节点通信，包括用于接收并存储汇聚节点发送的农田灌溉水质量监测数据的存储模块和用于分析汇聚节点发送的农田灌溉水质量监测数据的分析预警模块，所述分析预警模块在农田灌溉水质量监测数据超过设定的正常门限时发出报警信号；用户终端，用于远程访问服务器并接收服务器发来的报警信号。2.根据权利要求1所述的农田灌溉水质量智慧监测系统，其特征是，所述用户终端为远程计算机，能够通过互联网访问服务器并接收报警信号。3.根据权利要求1所述的农田灌溉水质量智慧监测系统，其特征是，传感器节点包括至少一种下述的传感器：电导率传感器，用于检测灌溉水的电导率；温度传感器，用于检测灌溉水的水温；pH传感器，用于检测灌溉水的pH值；重金属离子检测模组，用于检测灌溉水中重金属离子的浓度。4.根据权利要求2所述的农田灌溉水质量智慧监测系统，其特征是，所述重金属离子检测模组包括铜离子传感器、镉离子传感器、汞离子传感器和铅离子传感器。5.根据权利要求1所述的农田灌溉水质量智慧监测系统，其特征是，在数据传输阶段，簇头节点在其簇内的所有传感器节点中选择一个作为收集节点；簇内的其余传感器节点根据距离最近原则选择所述收集节点或者簇头节点作为发送农田灌溉水质量监测数据的目的节点；当所述收集节点接收到的农田灌溉水质量监测数据量达到其...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘荣德，
申请(专利权)人：梧州市兴能农业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广西,45