[发明专利]高精度低成本的农田土壤质量智能监测系统

权利要求书

1.高精度低成本的农田土壤质量智能监测系统，其特征是，包括：

土壤检测模块，用于对反应农田环境情况的土壤质量参数进行采集，并通过无线传感器网络将采集得到的土壤质量参数发送至数据预处理模块；

数据预处理模块，被配置为对接收的土壤质量参数进行预处理，并发送至数据管理模块处进行存储；

数据管理模块，被配置为对存储的数据进行管理；

分析模块，被配置为将土壤质量参数与设定的安全阈值进行比较并输出比较结果；

异常报警模块，被配置为接收所述比较结果，并在土壤质量参数大于设定的安全阈值时向设定的用户终端输出报警信息；

其中，所述土壤检测模块包括汇聚节点和多个采集土壤质量参数的传感器节点，汇聚节点与数据预处理模块通信，多个传感器节点通过节点竞选操作确定簇首并分簇，簇内的传感器节点将采集的土壤质量参数传送至对应的簇首，汇聚节点汇总各簇首收集的土壤质量参数并发送至数据预处理模块。

2.根据权利要求1所述的高精度低成本的农田土壤质量智能监测系统，其特征是，所述数据管理模块包括：

元数据管理子模块，被配置为元数据的添加、删除和更新；

数据融合子模块，被配置为对相关数据进行融合处理；

数据查询子模块，被配置为根据用户自定义的查询条件实时查询相关数据；

所述相关数据包括所述土壤质量参数、所述元数据。

3.根据权利要求1或2所述的高精度低成本的农田土壤质量智能监测系统，其特征是，数据预处理模块包括异常数据处理单元，异常数据处理单元被配置为对接收的土壤质量参数进行异常检测，并将检测出的异常数据进行修正处理。

4.根据权利要求3所述的高精度低成本的农田土壤质量智能监测系统，其特征是，数据预处理模块还包括缺失数据处理单元，缺失数据处理单元被配置为对土壤质量参数进行缺失检测，并对检测出的缺失序列进行数据填补。

5.根据权利要求1所述的高精度低成本的农田土壤质量智能监测系统，其特征是，所述传感器节点包括土壤重金属传感器、土壤水分传感器、土壤温度传感器、土壤酸碱度传感器、土壤盐分传感器、地下水重金属传感器、地下水温度传感器中的一种或多种传感器。

6.根据权利要求1所述的高精度低成本的农田土壤质量智能监测系统，其特征是，网络运行初期，各传感器节点未休眠，簇首对簇内各传感器节点进行感知并计算对应的感知概率；若簇首对簇内传感器节点j的感知概率大于预设感知概率阈值，簇首将簇内传感器节点j作为工作节点，否则令传感器节点j进入休眠，其中，设定感知概率的计算公式为：

式中，Q_i→j表示簇首i对任意传感器节点j的感知概率，C_i1为簇首i的最大感知半径，C_i0为簇首i的最小感知半径，L_ij为簇首i与传感器节点j的距离，d为预设的环境影响衰减系数，θ为预设的传感器节点性能衰减系数。