有毒气体智能探测系统技术方案

本发明专利技术提供了有毒气体智能探测系统，该系统包括监测装置和设置于探测区域的有毒气体分析装置；监测装置被配置为对对所述探测区域内的有毒气体进行探测，监测装置包括汇聚节点和多个部署于该探测区域内的传感器节点，传感器节点实时采集所在监测位置的有毒气体数据，汇聚节点主要被配置为汇聚各传感器节点采集的有毒气体数据，并发送至所述有毒气体分析装置进行分析；传感器节点在网络拓扑构建阶段通过簇首选举选出簇首，并根据选举出的簇首进行分簇；簇首被配置为将簇内传感器节点采集的有毒气体数据汇总并发送至汇聚节点。

Intelligent Detection System for Toxic Gases

The invention provides an intelligent detection system for toxic gases, which includes a monitoring device and a toxic gas analysis device arranged in the detection area; the monitoring device is configured to detect toxic gases in the detection area, and the monitoring device includes a sink node and a plurality of sensor nodes deployed in the detection area, and the sensor node collects the monitoring location in real time. Toxic gas data, the sink node is mainly configured to collect the toxic gas data collected by each sensor node and send it to the toxic gas analysis device for analysis; the sensor node elects the cluster head through the cluster head election in the network topology construction stage, and clusters according to the selected cluster head; the cluster head is configured to collect the toxic gas data collected by the sensor nodes in the cluster. Summarize and send to sink node.

【技术实现步骤摘要】
有毒气体智能探测系统
本专利技术涉及气体检测
，具体涉及有毒气体智能探测系统。
技术介绍
有毒气体，顾名思义，就是对人体产生危害，能够致人中毒的气体。现有的有毒气体采集器一般都是固定使用或手持使用，机动性不强，灵活性差。对于毒气泄漏现场等危险性较高的场所，现有的有毒气体检测系统并不能十分有效且安全地完成检测工作，会因现场环境的限制，可能无法定点定时地完成有毒气体检测任务。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供有毒气体智能探测系统。本专利技术的目的采用以下技术方案来实现：提供了有毒气体智能探测系统，该系统包括监测装置和设置于探测区域的有毒气体分析装置；监测装置被配置为对对所述探测区域内的有毒气体进行探测，监测装置包括汇聚节点和多个部署于该探测区域内的传感器节点，传感器节点实时采集所在监测位置的有毒气体数据，汇聚节点主要被配置为汇聚各传感器节点采集的有毒气体数据，并发送至所述有毒气体分析装置进行分析；传感器节点在网络拓扑构建阶段通过簇首选举选出簇首，并根据选举出的簇首进行分簇；簇首被配置为将簇内传感器节点采集的有毒气体数据汇总并发送至汇聚节点。在一种实施方式中，所述有毒气体分析装置包括以下模块：(1)有毒气体数据接收模块，用于连接监测装置，并接收监测装置采集的有毒气体数据；(2)有毒气体种类判断模块，用于根据有毒气体数据判断出有毒气体的种类；(3)有毒气体浓度计算模块，用于计算当前种类的有毒气体的浓度值；(4)警戒值设置模块，用于设置每种有毒气体的警戒值；(5)报警模块，用于比较当前种类的有毒气体的浓度值与该种有毒气体的警戒值，若该浓度值超过该警戒值，则输出报警信息。在一种实施方式中，所述有毒气体分析装置还包括显示处理模块，所述显示处理模块将所采集的有毒气体数据以不同颜色线条，在折线图中进行实时显示，折线图中还显示表示警戒值的警戒线。本专利技术的有益效果为：利用无线传感器网络技术实现了有毒气体数据的实时采集，无需布线，其中利用传感器节点代替人工进行有毒气体检测，具有监测点布置灵活、监测准确性好、安全性高、效率高等特点。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有毒气体智能探测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有毒气体分析装置的结构示意框图。附图标记：监测装置1、有毒气体分析装置2、有毒气体数据接收模块10、有毒气体种类判断模块20、有毒气体浓度计算模块30、警戒值设置模块40、报警模块50、显示处理模块60。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。图1示出了本专利技术一个示例性实施例的有毒气体智能探测系统的结构示意框图。如图1所示，本专利技术实施例提供了有毒气体智能探测系统，该系统包括监测装置1和设置于探测区域的有毒气体分析装置2；监测装置1被配置为对对所述探测区域内的有毒气体进行探测，监测装置1包括汇聚节点和多个部署于该探测区域内的传感器节点，传感器节点实时采集所在监测位置的有毒气体数据，汇聚节点主要被配置为汇聚各传感器节点采集的有毒气体数据，并发送至所述有毒气体分析装置2进行分析。在一种能够实施的方式中，传感器节点在网络拓扑构建阶段通过簇首选举选出簇首，并根据选举出的簇首进行分簇；簇首被配置为将簇内传感器节点采集的有毒气体数据汇总并发送至汇聚节点。图2示出了本专利技术一个示例性实施例的有毒气体分析装置的结构示意框图。在一种实施方式中，如图2所示，所述有毒气体分析装置2包括以下模块：(1)有毒气体数据接收模块10，用于连接监测装置1，并接收监测装置1采集的有毒气体数据；(2)有毒气体种类判断模块20，用于根据有毒气体数据判断出有毒气体的种类；(3)有毒气体浓度计算模块30，用于计算当前种类的有毒气体的浓度值；(4)警戒值设置模块40，用于设置每种有毒气体的警戒值；(5)报警模块50，用于比较当前种类的有毒气体的浓度值与该种有毒气体的警戒值，若该浓度值超过该警戒值，则输出报警信息。进一步地，所述有毒气体分析装置2还包括显示处理模块60，所述显示处理模块60将所采集的有毒气体数据以不同颜色线条，在折线图中进行实时显示，折线图中还显示表示警戒值的警戒线。本专利技术上述实施例利用无线传感器网络技术实现了有毒气体数据的实时采集，无需布线，其中利用传感器节点代替人工进行有毒气体检测，具有监测点布置灵活、监测准确性好、安全性高、效率高等特点。在一种能够实现的方式中，传感器节点在网络拓扑构建阶段通过簇首选举选出簇首，包括：(1)汇聚节点收集网络中各传感器节点的节点度和能量信息，根据收集的信息确定用于簇首选举的相关信息并广播至各传感器节点；(2)在每轮中的簇首选举阶段，每个传感器节点根据所述相关信息计算其当选阈值，并产生一个介于0到1之间的随机数，如果传感器节点产生的随机数小于该当选阈值，则该传感器节点当选为簇首，否则为普通节点。其中，所述相关信息包括网络中传感器节点的最大节点度Zmax、节点度总和ΔZ、各传感器节点的初始能量、网络的初始能量均值传感器节点i的当选阈值Qi的计算公式为：式中，W为簇首选举轮数，Ti＝1表示传感器节点i在过去的轮中没有成功当选过簇首，Ti＝0表示传感器节点i在过去的轮中有成功当选过簇首；Hi为传感器节点i当选为簇首的概率；其中，设定传感器节点i当选为簇首的概率Hi为：式中，H0为预设的簇首比例，Pi0为传感器节点i的初始能量，Pi为传感器节点i的当前剩余能量，为在第W轮中网络的平均能量，Zi为传感器节点i的节点度，G为网络中的传感器节点个数；k1、k2为设定的权重系数。在一个实施例中，每个未当选为簇首的传感器节点选择距离最近的簇首加入簇。现有的LEACH路由协议算法中的簇首选举不具有合理性，仅通过非常简单的公式设定簇首选举的阈值，不利于提高无线传感器网络能量的利用率。该现有的LEACH协议并没有考虑到传感器节点的能量和节点度情况。在一个实施例中，本专利技术申请对现有的LEACH协议进行改进，并基于改进的LEACH协议进行传感器节点的簇首选举。本实施例基于现有的LEACH协议，设定了传感器节点i当选为簇首的概率Hi的计算公式，该计算公式使得传感器节点竞选簇首的概率能够根据其能量、节点度情况动态地变化，节点度较大、能量更为充足的传感器节点具有更大的概率成为簇首；由于同时考虑了传感器节点的初始能量、剩余能量和节点度情况，本实施例的簇首选举方式相对于现有的LEACH协议具有更强的适应能力，有利于均衡网络传感器节点能量，且将节点度考虑到概率公式中，有利于降低簇首数目，最终在整体上有益于延长无线传感器网络的生命周期，为实现可靠的有毒气体数据采集奠定良好的基础。当节点度为Zm,n的传感器节点成为簇首时，其簇规模为Zm,n+1，假设所有簇首的簇规模皆为Zm,n+1，则簇首数量为相应的簇首比例应为当节点度为Zmax的传感器节点成为簇首时，其簇规模为Zmax+1，假设所有簇首的簇规模皆为Zmax+1，则簇首数量为相应的簇首比例应为在一个实施例中，基于上述的分析结果，本实施例结合上述两种簇首比例的极端情况，对簇首比例H0的具体取值进行设定：式中，Zm本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.有毒气体智能探测系统，其特征是，包括监测装置和设置于探测区域的有毒气体分析装置；监测装置被配置为对对所述探测区域内的有毒气体进行探测，监测装置包括汇聚节点和多个部署于该探测区域内的传感器节点，传感器节点实时采集所在监测位置的有毒气体数据，汇聚节点主要被配置为汇聚各传感器节点采集的有毒气体数据，并发送至所述有毒气体分析装置进行分析；传感器节点在网络拓扑构建阶段通过簇首选举选出簇首，并根据选举出的簇首进行分簇；簇首被配置为将簇内传感器节点采集的有毒气体数据汇总并发送至汇聚节点。

【技术特征摘要】
1.有毒气体智能探测系统，其特征是，包括监测装置和设置于探测区域的有毒气体分析装置；监测装置被配置为对对所述探测区域内的有毒气体进行探测，监测装置包括汇聚节点和多个部署于该探测区域内的传感器节点，传感器节点实时采集所在监测位置的有毒气体数据，汇聚节点主要被配置为汇聚各传感器节点采集的有毒气体数据，并发送至所述有毒气体分析装置进行分析；传感器节点在网络拓扑构建阶段通过簇首选举选出簇首，并根据选举出的簇首进行分簇；簇首被配置为将簇内传感器节点采集的有毒气体数据汇总并发送至汇聚节点。2.根据权利要求1所述的有毒气体智能探测系统，其特征是，所述有毒气体分析装置包括以下模块：(1)有毒气体数据接收模块，用于连接监测装置，并接收监测装置采集的有毒气体数据；(2)有毒气体种类判断模块，用于根据有毒气体数据判断出有毒气体的种类；(3)有毒气体浓度计算模块，用于计算当前种类的有毒气体的浓度值；(4)警戒值设置模块，用于设置每种有毒气体的警戒值；(5)报警模块，用于比较当前种类的有毒气体的浓度值与该种有毒气体的警戒值，若该浓度值超过该警戒值，则输出报警信息。3.根据权利要求2所述的有毒气体智能探测系统，其特征是，所述有毒气体分析装置还包括显示处理模块，所述显示处理模块将所采集的有毒气体数据以不同颜色线条，在折线图中进行实时显示，折线图中还显示表示警戒值的警戒线。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱炎新，
申请(专利权)人：深圳汇创联合自动化控制有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44