[发明专利]空气质量智能实时监测系统

权利要求书

1.空气质量智能实时监测系统，其特征是，包括：

无线传感器网络，用于对监测区域内的空气质量进行监测，获取空气质量参数并进行处理转发，所述的无线传感器网络包括汇聚节点和多个部署于该监测区域内的传感器节点，传感器节点采集空气质量参数，并将空气质量参数多跳传输至汇聚节点；在网络初始化阶段，传感器节点通过与汇聚节点通信获取邻居节点信息并构建邻居节点列表，其中传感器节点的邻居节点为位于其通信范围内的其他传感器节点；在空气质量参数传输阶段，传感器节点侦听到一个空气质量参数报文时，从空气质量参数报文中获取下一跳节点的标识，若自己不是空气质量参数报文所指定的下一跳节点，传感器节点丢弃该空气质量参数报文，否则转发该空气质量参数报文；

监测站，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空气质量参数的云存储器和用于分析汇聚节点发送的空气质量参数的数据分析设备，所述数据分析设备在空气质量参数超过设定的正常门限时发出报警信号；

用户终端，用于远程访问监测站并接收监测站发来的报警信号；

传感器节点通过与汇聚节点通信获取邻居节点信息并构建邻居节点列表，具体为：在网络初始化阶段，汇聚节点向各传感器节点发送Hello报文，该Hello报文包括各传感器节点的位置坐标、到汇聚节点的距离以及到汇聚节点的跳数；各传感器节点接收到Hello报文后，根据Hello报文构建邻居节点列表，并计算各邻居节点到汇聚节点的最优路径质量，将各邻居节点的ID以及到汇聚节点的最优路径质量存储在所构建的邻居节点列表中；

其中，邻居节点到汇聚节点的最优路径质量的计算公式设定为：

式中，Q_ij表示传感器节点i的邻居节点j到汇聚节点的最优路径质量，d(sink，i)为传感器节点i到汇聚节点的距离，d(i，j)为传感器节点i与其邻居节点j的距离，d(sink，j)为邻居节点j到汇聚节点的距离，h(sink，i)为传感器节点i到汇聚节点的跳数，h(sink，j)为邻居节点j到汇聚节点的跳数；λ为设定的权重系数，且0＜λ＜1。

2.根据权利要求1所述的空气质量智能实时监测系统，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监测站并接收报警信号。

3.根据权利要求1所述的空气质量智能实时监测系统，其特征是，传感器节点包括至少一种下述的传感器：

粉尘传感器，用于实时检测所述监测区域中的粉尘污染物的浓度；

PM2.5传感器，用于实时检测所述监测区域中的PM2.5污染物的浓度；

甲醛传感器，用于实时检测所述监测区域中的甲醛污染物的浓度；

有毒气体传感器，用于实时检测所述监测区域中的有毒气体的浓度；

异味传感器，用于实时检测所述监测区域中的异味的浓度；

二氧化碳传感器，用于实时检测所述监测区域中的二氧化碳的浓度。

4.根据权利要求1所述的空气质量智能实时监测系统，其特征是，传感器节点转发该空气质量参数报文，具体包括：

(1)若汇聚节点在传感器节点的通信范围内，传感器节点将该空气质量参数报文直接发送到汇聚节点；

(2)若汇聚节点不在传感器节点的通信范围内，传感器节点将邻居节点列表中当前剩余能量不低于设定最低能量阈值的邻居节点作为候选节点，并从候选节点中选择下一跳节点。

5.根据权利要求4所述的空气质量智能实时监测系统，其特征是，所述从候选节点中选择下一跳节点，包括：

(1)计算各候选节点转发空气质量参数的路径质量：

式中，表示当前计算出的传感器节点i的候选节点k转发空气质量参数的路径质量；表示前一次计算的传感器节点i的候选节点k转发空气质量参数的路径质量，其中设置初始时候选节点k转发空气质量参数的路径质量其中Q_ik为传感器节点i的邻居节点列表中存储的所述候选节点k到汇聚节点的最优路径质量，E_ik为所述候选节点k的当前剩余能量，E_min为设定的最低能量阈值；μ为设定的常量，代表学习率；v为设定的能量影响因子；

(2)传感器节点选择路径质量最大的候选节点作为下一跳，并更新自己到汇聚节点的最优路径质量为将更新的信息存储到所转发的空气质量参数报文中。