[发明专利]边坡地质灾害智能监控预警装置

权利要求书

1.边坡地质灾害智能监控预警装置，其特征是，包括依次通信连接的环境检测装置、基站设备和监测预警装置；所述环境检测装置包括多个随机部署于设定的边坡地质灾害监测区域内的无线传感器节点，多个无线传感器节点通过自组织方式构成一个用于感知和采集边坡环境传感数据的无线传感器网络；无线传感器节点采集的边坡环境传感数据最终传送到基站设备，进而由基站设备将接收到的边坡环境传感数据传送到监测预警装置加以集中处理、存储和显示，以及在边坡环境传感数据超过设定的安全阈值时进行报警；各无线传感器节点在网络拓扑构建阶段被分为多个簇，每个簇设有一个簇头，网络运行初期，各无线传感器节点处于工作状态，簇头对簇内各无线传感器节点进行感知并计算对应的感知概率；若簇头对簇内无线传感器节点j的感知概率大于预设感知概率阈值，簇头将簇内无线传感器节点j作为有效协作节点，否则令无线传感器节点j进入休眠；簇头根据确定的有效协作节点构建有效协作节点集，簇头计算各有效协作节点的冗余度，并令冗余度大于1的有效协作节点进入休眠，有效协作节点集中未休眠的无线传感器节点将负责边坡环境传感数据的采集工作；其中，设定感知概率的计算公式为：

1)T_i1＜K_ij时，S_i→j＝0；

2)K_ij≤T_i0时，S_i→j＝1；

3)T_i0＜K_ij≤T_i1时，

式中，S_i→j表示簇头i对任意无线传感器节点j的感知概率，T_i1为簇头i的最大感知半径，T_i0为簇头i的最小感知半径，K_ij为簇头i与无线传感器节点j的距离，d为预设的环境影响衰减系数，f为预设的无线传感器节点性能衰减系数，e为自然常数；

其中，设定冗余度的计算公式为：

式中，V_c表示有效协作节点c的冗余度，L(c)为有效协作节点c的感知区域，R_c为有效协作节点c的邻居节点集，其中邻居节点为位于有效协作节点c通信范围内的有效协作节点，L(R_c)为有效协作节点c的邻居节点集的感知区域；

簇头定期计算其簇内的能量均衡程度，若能量均衡程度低于预设的能量均衡程度阈值，则簇头确定当前剩余能量满足能量较低条件的有效协作节点，令该有效协作节点休眠，并将该有效协作节点通信范围内的已休眠无线传感器节点唤醒，唤醒后的已休眠无线传感器节点则进入采集边坡环境传感数据的工作状态；

其中，所述能量均衡程度的计算公式为：

式中，X_i表示簇头i对应簇内的能量均衡程度，Y_i为簇头i对应簇内的未休眠的有效协作节点数量，H_j为簇头i对应簇内的第j个未休眠的有效协作节点的当前剩余能量，e为自然常数；

簇头按照下列公式计算其有效协作节点集内的未休眠的有效协作节点的状态值，并选择状态值最大的有效协作节点作为中继节点：

式中，Q_p为簇头i的有效协作节点集中未休眠的有效协作节点p的状态值，S_i→p为簇头i对所述有效协作节点p的感知概率，H_aSg为簇头i的有效协作节点集中未休眠的有效协作节点的当前剩余能量的平均值，H_p为所述有效协作节点p的当前剩余能量，H_p0为所述有效协作节点p的初始能量，H_min为预设能量阈值下限；g₁、g₂为预设权重系数；

在数据传输阶段，其余有效协作节点在中继节点、簇头中选择距离最近的作为目的节点，将自身采集的边坡环境传感数据发送至目的节点；所述中继节点在接收到的边坡环境传感数据量达到自身的缓存极限时将接收的边坡环境传感数据发送至对应簇头。

2.根据权利要求1所述的边坡地质灾害智能监控预警装置，其特征是，所述的监测预警装置包括收发器、处理器、存储器和显示器，所述处理器电连接收发器、存储器和显示器。