海洋气象信息智能采集与实时播报系统技术方案

本发明专利技术提供了海洋气象信息智能采集与实时播报系统，该系统包括信息感知子系统、设置于气象监测站的信息处理设备、用户终端；信息感知子系统用于采集海洋监测区域内的气象信息，信息感知子系统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，网络初始化时，从传感器节点中选取簇头，并根据选取的簇头将传感器节点分为多个簇；传感器节点采集所监测位置的气象信息，并将气象信息单跳发送至对应的簇头；簇头负责簇内气象信息的接收和处理，并将处理后的气象信息发送至汇聚节点进而由汇聚节点将接收的气象信息发送至所述信息处理设备；信息处理设备与多个用户终端连接，以将接收到的气象信息广播至所述多个用户终端。

【技术实现步骤摘要】
海洋气象信息智能采集与实时播报系统
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采集与实时播报系统。
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、准确的监测以及实时广播。
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采集与实时播报系统。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采集与实时播报系统，该系统包括信息感知子系统、设置于气象监测站的信息处理设备、多个用户终端；信息感知子系统用于采集海洋监测区域内的气象信息，信息感知子系统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，网络初始化时，从传感器节点中选取簇头，并根据选取的簇头将传感器节点分为多个簇；传感器节点采集所监测位置的气象信息，并将气象信息单跳发送至对应的簇头；簇头负责簇内气象信息的接收和处理，并将处理后的气象信息发送至汇聚节点进而由汇聚节点将接收的气象信息发送至所述信息处理设备；所述信息处理设备与多个用户终端连接，以将接收到的气象信息广播至所述多个用户终端。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，所述信息处理设备包括用于存储各传感器节点采集的气象信息的存储模块、用于显示各传感器节点采集的气象信息的信息发布模块，以及用于将气象信息广播至所述多个用户终端的广播模块。进一步地，所述信息处理设备还包括分析预警模块，用于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采集与实时播报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信息处理设备的结构示意框图。附图标记：信息感知子系统1、信息处理设备2、用户终端3、存储模块10、信息发布模块20、广播模块30、分析预警模块40。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采集与实时播报系统，该系统包括信息感知子系统1、设置于气象监测站的信息处理设备2、多个用户终端3；信息感知子系统1用于采集海洋监测区域内的气象信息，信息感知子系统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，网络初始化时，从传感器节点中选取簇头，并根据选取的簇头将传感器节点分为多个簇；传感器节点采集所监测位置的气象信息，并将气象信息单跳发送至对应的簇头；簇头负责簇内气象信息的接收和处理，并将处理后的气象信息发送至汇聚节点进而由汇聚节点将接收的气象信息发送至所述信息处理设备2；所述信息处理设备2与多个用户终端3连接，以将接收到的气象信息广播至所述多个用户终端3。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，所述信息处理设备2包括用于存储各传感器节点采集的气象信息的存储模块10，以及用于显示各传感器节点采集的气象信息的信息发布模块20。信息处理设备2还包括用于将气象信息广播至所述多个用户终端3的广播模块30。进一步地，所述信息处理设备2还包括分析预警模块40，用于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。所述的输出报警信息，包括向多个用户终端3输出报警信息，和/或向信息发布模块20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。在一个实施例中，当簇头的剩余能量低于预设能量阈值时，簇头在其簇内的传感器节点中选择新簇头，具体为：簇头计算其簇内传感器节点担任新簇头的概率，并选择最大概率和次大概率对应的传感器节点作为备选节点；簇头在选取到的2个备选节点中选择一个备选节点作为新簇头，而原簇头转变自己的角色为簇内的传感器节点；其中，设定概率的计算公式为：式中，Ωmp表示簇头m对应簇内的传感器节点p担任新簇头的概率，Um为所述簇头m对应簇内的传感器节点数量，nm为所述簇头m对应簇内已担任过簇头的传感器节点数量；Y(p)为判断取值函数，当所述传感器节点p担任过簇头时，Y(p)＝0，当所述传感器节点p未担任过簇头时，Y(p)＝1；Wp为所述传感器节点p的当前剩余能量，Wq为所述簇头m对应簇内第q个传感器节点的当前剩余能量，Wp0为所述传感器节点p的初始能量；a1、a2为预设的权重系数。本实施例在簇头的剩余能量低于预设能量阈值时，重新选择新簇头，以实现簇头的轮换，能够有效保证簇头工作的稳定性和整个网络的可靠性。本实施例创新性地提出了一种簇头的轮换机制，其中提出了簇内传感器节点担任新簇头的概率的计算公式，根据该计算公式可知，未担任过簇头、相对能量更大的传感器节点具有更大的概率担任新簇头。该轮换机制中，簇头计算其簇内传感器节点担任新簇头的概率，并选择最大概率和次大概率对应的传感器节点作为备选节点，可以有效降低能力不足的传感器节点被选为新簇头的概率，进而有利于提高新簇头工作的稳定性。在一个实施例中，簇头在选取到的2个备选节点中选择一个备选节点作为新簇头，包括：(1)对于选取到的2个备选节点，按照下列公式预测备选节点担任新簇头后的总能耗：式中，为预测的第z个备选节点担任新簇头后的总能耗，z＝1,2，Gz为第z个备选节点所在簇内的传感器节点数量，W0为设定的簇头接收和处理单位气象信息的能耗，Bz,o为所述第z个备选节点到汇聚节点的距离，We为电路能耗参数，L1为基于自由空间损耗模型的功放能耗系数，L2为基于多径衰减模型的功放能耗系数，Bd,z为第z个备选节点所在簇内的第d个传感器节点到所述第z个备选节点的距离；(2)选取总能耗最小对应的备选节点作为新簇头。如果一个传感器节点的剩余能量很多，但是其当选为簇头后能量消耗却很大，甚至会因为当选一次簇头后能量消耗殆尽而失效，则这样的传感器节点不适合担任簇头。基于此，本实施例进一步提出了预测备选节点担任新簇头后的总能耗的计算公式，使得总能耗的计算简单便捷，提高了簇头选取的效率。本实施例根据该计算公式预测两个备选节点担任新簇头后的总能耗，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.海洋气象信息智能采集与实时播报系统，其特征是，包括信息感知子系统、设置于气象监测站的信息处理设备、用户终端；信息感知子系统用于采集海洋监测区域内的气象信息，信息感知子系统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，网络初始化时，从传感器节点中选取簇头，并根据选取的簇头将传感器节点分为多个簇；传感器节点采集所监测位置的气象信息，并将气象信息单跳发送至对应的簇头；簇头负责簇内气象信息的接收和处理，并将处理后的气象信息发送至汇聚节点进而由汇聚节点将接收的气象信息发送至所述信息处理设备；所述信息处理设备与多个用户终端连接，以将接收到的气象信息广播至所述多个用户终端。

【技术特征摘要】
1.海洋气象信息智能采集与实时播报系统，其特征是，包括信息感知子系统、设置于气象监测站的信息处理设备、用户终端；信息感知子系统用于采集海洋监测区域内的气象信息，信息感知子系统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，网络初始化时，从传感器节点中选取簇头，并根据选取的簇头将传感器节点分为多个簇；传感器节点采集所监测位置的气象信息，并将气象信息单跳发送至对应的簇头；簇头负责簇内气象信息的接收和处理，并将处理后的气象信息发送至汇聚节点进而由汇聚节点将接收的气象信息发送至所述信息处理设备；所述信息处理设备与多个用户终端连接，以将接收到的气象信息广播至所述多个用户终端。2.根据权利要求1所述的海洋气象信息智能采集与实时播报系统，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采集与实时播报系统，其特征是，所述信息处理设备包括用于存储各传感器节点采集的气象信息的存储模块、用于显示各传感器节点采集的气象信息的信息发布模块，以及用于将气象信息广播至所述多个用户终端的广播模块。4.根据权利要求3所述的海洋气象信息智能采集与实时播报系统，其特征是，所述信息处理设备还包括分析预警模块，用于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智能采集与实时播报系统，其特征是，当簇头的剩余能量低于预设能量阈值时，簇头在其簇内的...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：深圳美特优科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44