【技术实现步骤摘要】
一种基于物联网的供水管网综合管理分析方法及系统
本专利技术涉及物联网的
，尤其涉及一种基于物联网的供水管网综合管理分析方法及系统。
技术介绍
供水管网是一个城市用水运转的基本保障，但是城市中供水管网的漏损问题以及如何高效节能地供水一直是等待解决的热点问题。传统的供水管网漏损率高，修复响应慢，不能及时地发现供水管网中的漏损隐患。在漏损控制方面，只能靠人工听漏的方式；在供水调度方面，现有的方式是根据各地用水报表进行配水，效率低，工作强度大，无法及时地发现供水管网存在的问题。鉴于此，如何基于物联网提高供水管网节点的监测面积，并有效检测供水管网中的异常节点，成为本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术提出一种基于物联网的供水管网综合管理分析方法，通过利用基于供水管网传感器节点位置信息的空洞监测算法监测到供水管网的覆盖空洞，并利用基于物联网链路的动态路由协议进行覆盖空洞信息的传输，从而利用基于二分法的供水管网覆盖空洞修复算法进行覆盖空洞的修复；同时利用水下传感器节点充电调度算法实现供水管网传感器节点的充电，利用基于聚类的供水管网传感器节点异常检测算法进行异常节点的检测，实现供水管网综合管理分析。为实现上述目的，本专利技术提供的一种基于物联网的供水管网综合管理分析方法，包括：获取用户的用水流量数据，利用基于供水管网传感器节点位置信息的空洞监测算法监测到供水管网的覆盖空洞；利用基于物联网链路的动态路由协议进行覆盖空洞信息的传输，将覆盖空洞信息传输到传...
【技术保护点】
1.一种基于物联网的供水管网综合管理分析方法，其特征在于，所述方法包括：/n获取用户的用水流量数据，利用基于供水管网传感器节点位置信息的空洞监测算法监测到供水管网的覆盖空洞；/n利用基于物联网链路的动态路由协议进行覆盖空洞信息的传输，将覆盖空洞信息传输到传感器汇聚节点；/n汇聚节点利用基于二分法的供水管网覆盖空洞修复算法进行覆盖空洞的修复；/n利用基于聚类的供水管网传感器节点异常检测算法进行异常传感器节点的检测，并对异常传感器节点进行修复处理；/n利用水下传感器节点充电调度策略进行供水管网传感器节点的充电，实现供水管网综合管理分析。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于物联网的供水管网综合管理分析方法，其特征在于，所述方法包括：
获取用户的用水流量数据，利用基于供水管网传感器节点位置信息的空洞监测算法监测到供水管网的覆盖空洞；
利用基于物联网链路的动态路由协议进行覆盖空洞信息的传输，将覆盖空洞信息传输到传感器汇聚节点；
汇聚节点利用基于二分法的供水管网覆盖空洞修复算法进行覆盖空洞的修复；
利用基于聚类的供水管网传感器节点异常检测算法进行异常传感器节点的检测，并对异常传感器节点进行修复处理；
利用水下传感器节点充电调度策略进行供水管网传感器节点的充电，实现供水管网综合管理分析。
2.如权利要求1所述的一种基于物联网的供水管网综合管理分析方法，其特征在于，所述利用基于供水管网传感器节点位置信息的空洞监测算法监测到供水管网的覆盖空洞，包括：
1)每个传感器节点向一跳范围内邻居节点广播包含自身ID及位置信息的Hello消息；邻居节点根据所接收的Hello消息确定邻居节点信息，并将这些信息存储在邻居信息表中；
2)若P为传感器节点Ni和Nj感知区域的交点，当P未被其它任何节点的感知圆盘所覆盖，则定义P为未完全覆盖交点，否则为完全覆盖交点；通过遍历所有传感器节点的邻居节点，若传感器节点Ni与邻居节点存在未完全覆盖交点，则传感器节点Ni为空洞边界节点；
3)对于任意两个邻居节点Ni和Nj，其位置坐标分别为(xi，yi)和(xj，yj)，感知区域交点为A和B，其位置坐标(xa，ya)以及(xb，yb)的计算公式为：
其中：
r为传感器节点的监测感知半径；
d为Ni和Nj之间的直线距离；
则Ni和Nj所在直线的斜率为：
Ni和交点A所在直线的斜率为：
设若D大于0，交点A在NiNj左侧；若D小于0，交点A位于NiNj右侧；若D等于0，交点A位于NiNj直线上；同理可求得交点B与NiNj的位置关系；
根据交点A和B与NiNj的位置关系，利用二元码(X，Y)表示交点的状态信息，若值为0，则表示交点为完全覆盖交点，值为1则表示为未完全覆盖交点；
4)计算交点A和B的相对位置值：
ad(NiNj)＝2X+Y
若ad(NiNj)＝0，则表示NiNj左右两侧的交点均为完全覆盖交点，即NiNj两侧不存在覆盖空洞；
若ad(NiNj)＝1，则表示NiNj左侧的交点为完全覆盖交点，右侧交点为未完全覆盖交点，即NiNj右侧存在覆盖空洞；
若ad(NiNj)＝2，则表示NiNj左侧的交点为未完全覆盖交点，右侧交点为完全覆盖交点，即NiNj左侧存在覆盖空洞；
若ad(NiNj)＝3，则表示NiNj左侧的交点为未完全覆盖交点，右侧交点为未完全覆盖交点，即NiNj两侧均存在覆盖空洞；
5)通过对供水管网中所有传感器邻居节点进行监测，其中监测到的空洞边界节点搜集对应的覆盖空洞信息。
3.如权利要求2所述的一种基于物联网的供水管网综合管理分析方法，其特征在于，所述利用基于物联网链路的动态路由协议进行覆盖空洞信息的传输，包括：
1)利用休眠调度模型计算空洞边界传感器节点下一个活动状态时隙与自身活动状态时隙的间隔时隙数，并将结果以升序排列，得到空洞边界节点排序后的转发集；所述休眠调度模型为：
其中：
Ui，n+1表示传感器节点的第n个活动状态时隙的位置；
C表示时隙调节参数，将其设置为5；
T为物联网链路的工作周期，一个时隙记为π；
2)利用基于节点能量的物联网链路下一跳选择算法选择空洞边界节点的下一跳地址，所述基于节点能量的物联网链路下一跳选择算法流程为：
Si，j＝αpi，j+(1-α)Ej/E
其中：
α为平衡参数，将其设置为0.2；
pi，j为物联网链路质量；
i表示当前空洞边界节点；
j表示空洞边界节点i的邻居节点；
Ej表示空洞边界节点j的剩余能量；
E表示空洞边界节点的初始能量；
对于空洞边界节点排序后的转发集，按顺序对转发集中的空洞边界节点进行下一跳邻居节点的选择，即按Si，j降序对节点下一跳邻居节点排序，取Si，j最小的下一跳邻居节点作为下一跳邻居节点；
3)通过对转发集中的所有空洞边界节点进行下一跳传感器节点的选择，直到所有空洞边界节点所存储的覆盖空洞信息转发到物...
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