一种城市水体监测节点物联网络及其自组织方法技术

本申请实施例提供一种城市水体监测节点物联网络，包括：水务云平台，与水务云平台通信连接的多个物联网基站，以及，基于物联网通信协议与每个物联网基站通信连接的多个可移动物联网节点设备；所述可移动物联网节点设备可移动地分布在城市水体内，所述可移动物联网节点设备上集成有多种传感器，用于采集其当前所在区域内水体的水体指标；所述物联网基站用于接收与其对应的多个所述可移动物联网节点设备上传的水体指标；所述水务云平台根据所述物联网基站上传的水体指标集确定对应物联网基站所在区域的水环境和汛情。本申请实施例的水体监测节点物联网络，能够合理分布可移动物联网节点设备，使可移动物联网节点设备的监测位置能够动态的调整。

An Internet of Things Network for Urban Water Monitoring Nodes and Its Self-organization Method

The embodiment of this application provides an Internet of Things network of urban water monitoring nodes, including a water cloud platform, a plurality of Internet of Things base stations communicated with the water cloud platform, and a plurality of mobile animal network node devices communicated with each Internet of Things base station based on the Internet of Things communication protocol; the mobile animal network node devices are movably distributed in the urban water body, as described above. A variety of sensors are integrated on the mobile animal network node device for collecting water body indicators in its current area; the base station of the Internet of Things is used to receive water body indicators uploaded by the corresponding mobile animal network node devices; and the water cloud platform determines the corresponding area of the base station of the Internet of Things according to the water body indicators uploaded by the base station of the Internet of Things. Water environment and flood situation. The water monitoring node Internet of Things network embodied in the present application can reasonably distribute the mobile animal network node equipment, so that the monitoring position of the mobile animal network node equipment can be dynamically adjusted.

【技术实现步骤摘要】
一种城市水体监测节点物联网络及其自组织方法
本申请涉及应用于环保监测的物联网
，尤其涉及一种城市水体监测节点物联网络及其自组织方法。
技术介绍
水质监测，是监视和测定水体中污染物的种类、各类污染物的浓度及变化趋势，评价水质状况的过程。监测范围十分广泛，包括未被污染和已受污染的天然水(江、河、湖、海和地下水)及各种各样的工业排水等。主要监测项目可分为两大类：一类是反映水质状况的综合指标，如温度、色度、浊度、pH值、电导率、悬浮物、溶解氧、化学需氧量和生化需氧量等；另一类是一些有毒物质，如酚、氰、砷、铅、铬、镉、汞和有机农药等。为客观的评价江河和海洋水质的状况，除上述监测项目外，有时需进行流速和流量的测定。传统的水质监测，是在监测水体区域内预先人为设定好一定数量的监测点，然后将节点设备部署在各个监测点。但是，这些监测点的位置未必达到最优化，比如有可能出现有两个监测点的监测数据趋于一致，那说明这两个监测点的设置有所雷同，存在冗余；监测点分布不合理还容易发生监测盲区；另外，污染物等在水体中的分布也是随时动态变化的，可能在当前时间内水体监测点的设置是最优的，过了一段时间随着水体水质分布的变化就不能达到最优化的了，再次出现了监测点的冗余以及监测的盲区。因此，现有技术中的水质监测，监测点不能根据污染物等在水体中的动态分布进行自主调节。
技术实现思路
有鉴于此，本申请的目的在于提出一种城市水体监测节点物联网络及其自组织方法，来解决现有技术中的水质监测的监测点的分布不容易最优化，容易存在监测点冗余或者监测盲区，同时不能根据污染物等在水体中的分布对监测点的分布自主动态调整，使得采集到的水质监测数据不准确、无法全面和实时反映水体水质状况的技术问题。基于上述目的，在本申请的第一个方面，提出了一种城市水体监测节点物联网络，包括：水务云平台，与所述水务云平台通信连接的多个物联网基站，以及，基于物联网通信协议与每个所述的物联网基站通信连接的多个可移动物联网节点设备；所述可移动物联网节点设备可移动地分布在城市水体内，所述可移动物联网节点设备上集成有多种传感器，用于采集其当前所在区域内水体的水体指标，并将所述水体指标上传至对应的物联网基站；所述物联网基站用于接收与其对应的多个所述可移动物联网节点设备上传的水体指标，生成水体指标集，并将所述水体指标集上传至所述水务云平台；所述水务云平台根据所述物联网基站上传的水体指标集确定对应物联网基站所在区域的水环境和汛情；以及用于通过分析所述水体指标集向所述可移动物联网节点设备下达移动指示。在一些实施例中，所述可移动物联网节点设备，还用于：与其他可移动物联网节点设备进行数据传输，将自身采集到的水体指标发送至所述其他可移动物联网节点设备。在一些实施例中，所述可移动物联网节点设备，包括：水体监测单元、物联网通信单元和运动控制单元；所述水体监测单元上集成有多种传感器，用于采集不同类型的水体指标；所述物联网通信单元用于向对应的物联网基站上传水体指标，或者向其他可移动物联网节点设备发送水体指标；所述运动控制单元用于控制所述可移动物联网节点设备在水体内移动。在一些实施例中，所述可移动物联网节点设备上集成的传感器包括水质传感器、温度传感器和流速传感器；所述水质传感器用于采集所述可移动物联网节点设备所在的水体区域内的水质数据，所述温度传感器用于采集所述可移动物联网节点设备所在的水体区域内的水温数据，所述流速传感器用于采集所述可移动物联网节点设备所在的水体区域内的水流速度。在一些实施例中，所述运动控制单元，包括：控制器，以及与所述控制器连接的动力螺旋桨和方向调节机构。在一些实施例中，所述控制器用于：根据所述流速传感器采集到的所述可移动物联网节点设备所在的水体区域内的水流速度控制所述动力螺旋桨和方向调节机构，使所述可移动物联网节点设备在水体区域内移动。在一些实施例中，所述可移动物联网节点设备，还包括：GPS定位单元，用于对所述可移动物联网节点设备的当前位置进行定位。在一些实施例中，所述可移动物联网节点设备，还包括：浮力板，用于连接和固定所述水体监测单元、所述物联网通信单元、所述运动控制单元和所述GPS定位单元。基于上述目的，在本申请的第二个方面，还提出了一种城市水体监测节点的自组织方法，包括：在第一预设时间段内，按照预设频率获取分布在水体内的各可移动物联网节点设备采集到的水体指标；对于多个可移动物联网节点设备中的每一个，计算该可移动物联网节点设备与距其距离最近的预设数值个的可移动物联网节点设备之间的同质性，确定同质性指标；确定每个可移动物联网节点设备与距其距离最近的预设数值个的可移动物联网节点设备之间的同质性指标的均值；进而计算水体内全部可移动物联网节点设备同质性指标的总平均值；若存在同质性指标的总平均值大于预设阈值，则从多个可移动物联网节点设备节点对中按照预设条件选取作为调节对象的可移动物联网节点设备节点对，选取作为调节对象的可移动物联网节点设备节点对中的一个可移动物联网节点设备，按照随机方向或者预定方向移动预设距离；重复上述过程，直到同质性指标的总平均值不大于预设阈值。在一些实施例中，所述对于多个可移动物联网节点设备中的每一个，计算该可移动物联网节点设备与距其距离最近的预设数值个的可移动物联网节点设备之间的同质性，确定同质性指标，包括：对于多个可移动物联网节点设备中的每一个计算该可移动物联网节点设备与距其距离最近的预设数值个的可移动物联网节点设备采集到的水质数据、水温数据或水流速度数据的均方差值，并根据计算得到的均方差值确定与该均方差值成反比关系的同质性指标。本申请实施例提供一种城市水体监测节点物联网络及其自组织方法，其中物联网络包括：水务云平台，与所述水务云平台通信连接的多个物联网基站，以及，基于物联网通信协议与每个所述的物联网基站通信连接的多个可移动物联网节点设备；所述可移动物联网节点设备可移动地分布在城市水体内，所述可移动物联网节点设备上集成有多种传感器，用于采集其当前所在区域内水体的水体指标，并将所述水体指标上传至对应的物联网基站；所述物联网基站用于接收与其对应的多个所述可移动物联网节点设备上传的水体指标，生成水体指标集，并将所述水体指标集上传至所述水务云平台；所述水务云平台根据所述物联网基站上传的水体指标集确定对应物联网基站所在区域的水环境和汛情；以及用于通过分析所述水体指标集向所述可移动物联网节点设备下达移动指示。本申请实施例的城市水体监测节点物联网络及其自组织方法，能够合理分布可移动物联网节点设备，同时能够根据水体指标的变化对可移动物联网节点设备的监测位置进行动态的自主调整，使得采集到的水质监测数据更加全面和准确，避免监测位置冗余或出现盲区。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1是本申请实施例一的城市水体监测节点物联网络的结构示意图；图2是本申请实施例一的城市水体监测节点物联网络的可移动物联网节点设备的功能结构示意图；图3是本申请实施例一的城市水体监测节点物联网络的可移动物联网节点设备的组成结构示意图；图4是本申请实施例二的城市水体监测节点的自组织方法的流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本申请作进一步的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种城市水体监测节点物联网络，其特征在于，包括：水务云平台，与所述水务云平台通信连接的多个物联网基站，以及，基于物联网通信协议与每个所述的物联网基站通信连接的多个可移动物联网节点设备；所述可移动物联网节点设备可移动地分布在城市水体内，所述可移动物联网节点设备上集成有多种传感器，用于采集其当前所在区域内水体的水体指标，并将所述水体指标上传至对应的物联网基站；所述物联网基站用于接收与其对应的多个所述可移动物联网节点设备上传的水体指标，生成水体指标集，并将所述水体指标集上传至所述水务云平台；所述水务云平台根据所述物联网基站上传的水体指标集确定对应物联网基站所在区域的水环境和汛情；以及用于通过分析所述水体指标集向所述可移动物联网节点设备下达移动指示。

【技术特征摘要】
1.一种城市水体监测节点物联网络，其特征在于，包括：水务云平台，与所述水务云平台通信连接的多个物联网基站，以及，基于物联网通信协议与每个所述的物联网基站通信连接的多个可移动物联网节点设备；所述可移动物联网节点设备可移动地分布在城市水体内，所述可移动物联网节点设备上集成有多种传感器，用于采集其当前所在区域内水体的水体指标，并将所述水体指标上传至对应的物联网基站；所述物联网基站用于接收与其对应的多个所述可移动物联网节点设备上传的水体指标，生成水体指标集，并将所述水体指标集上传至所述水务云平台；所述水务云平台根据所述物联网基站上传的水体指标集确定对应物联网基站所在区域的水环境和汛情；以及用于通过分析所述水体指标集向所述可移动物联网节点设备下达移动指示。2.根据权利要求1所述的物联网络，其特征在于，所述可移动物联网节点设备，还用于：与其他可移动物联网节点设备进行数据传输，将自身采集到的水体指标发送至所述其他可移动物联网节点设备。3.根据权利要求2所述的物联网络，其特征在于，所述可移动物联网节点设备，包括：水体监测单元、物联网通信单元和运动控制单元；所述水体监测单元上集成有多种传感器，用于采集不同类型的水体指标；所述物联网通信单元用于向对应的物联网基站上传水体指标，或者向其他可移动物联网节点设备发送水体指标；所述运动控制单元用于控制所述可移动物联网节点设备在水体内移动。4.根据权利要求3所述的物联网络，其特征在于，所述可移动物联网节点设备上集成的传感器包括水质传感器、温度传感器和流速传感器；所述水质传感器用于采集所述可移动物联网节点设备所在的水体区域内的水质数据，所述温度传感器用于采集所述可移动物联网节点设备所在的水体区域内的水温数据，所述流速传感器用于采集所述可移动物联网节点设备所在的水体区域内的水流速度。5.根据权利要求4所述的物联网络，其特征在于，所述运动控制单元，包括：控制器，以及与所述控制器连接的动力螺旋桨和方向调节机构。6.根据权利要求5所述的物联网络...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴海涛，
申请(专利权)人：特斯联北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11