[发明专利]区域化种植物土壤质量高精度实时监控系统

权利要求书

1.区域化种植物土壤质量高精度实时监控系统，其特征是，包括：

感知模块，用于对反应农田环境情况的土壤质量感知数据进行采集，并将采集得到的土壤质量感知数据发送至数据预处理模块；

数据预处理模块，用于为对接收的土壤质量感知数据进行预处理，并发送至数据存储及管理模块处进行存储；

数据存储及管理模块，用于为对存储的数据进行管理；

数据比较模块，用于为将土壤质量感知数据与设定的安全阈值进行比较并输出比较结果；

报警信息发送模块，用于为接收所述比较结果，并在土壤质量感知数据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，所述感知模块包括单个汇聚节点、四个中继节点和多个传感器节点，所述汇聚节点部署于设定的监测区域的中心位置，四个中继节点设置于监测区域中的不同位置，且四个中继节点与汇聚节点之间的距离相同，所述多个传感器节点按照实际监测需要部署于所述监测区域内；将监测区域划分m个虚拟网格区域，且使得各中继节点在不同的虚拟网格区域内；网络初始化时，在中继节点所在的虚拟网格区域中选取中继节点作为簇头，并从每个不包含中继节点的虚拟网格区域中选取一个传感器节点作为簇头，各传感器节点选择距离最近的簇头加入簇；传感器节点负责采集土壤质量感知数据，并将采集的土壤质量感知数据发送至对应的簇头，非中继节点的簇头所接收的土壤质量感知数据最终发送至其中一个中继节点；中继节点与汇聚节点直接通信，以将接收的土壤质量感知数据单跳发送至汇聚节点，汇聚节点汇聚所接收的土壤质量感知数据，并发送至所述数据预处理模块。

2.根据权利要求1所述的区域化种植物土壤质量高精度实时监控系统，其特征是，所述数据存储及管理模块包括：

元数据管理单元，用于为元数据的添加、删除和更新；

数据融合单元，用于为对相关数据进行融合处理；

数据查询单元，用于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感知数据、所述元数据。

3.根据权利要求1或2所述的区域化种植物土壤质量高精度实时监控系统，其特征是，数据预处理模块包括第一预处理单元，第一预处理单元用于为对接收的土壤质量感知数据进行异常检测，并将检测出的异常数据进行修正处理。

4.根据权利要求3所述的区域化种植物土壤质量高精度实时监控系统，其特征是，数据预处理模块还包括第二预处理单元，第二预处理单元用于为对土壤质量感知数据进行缺失检测，并对检测出的缺失序列进行数据填补。

5.根据权利要求1所述的区域化种植物土壤质量高精度实时监控系统，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所述的区域化种植物土壤质量高精度实时监控系统，其特征是，非中继节点的簇头定期设置通信距离阈值，当非中继节点的簇头到距离最近的中继节点的距离未超过所设置的通信距离阈值时，其直接将接收的土壤质量感知数据发送至该距离最近的中继节点；当非中继节点的簇头到距离最近的中继节点的距离超过所设置的通信距离阈值时，其在更靠近该距离最近的中继节点的其余簇头中选择一个最近的作为下一跳节点，将接收的土壤质量感知数据发送至该下一跳节点；

所述通信距离阈值的设定公式为：

式中，L_i(t)为簇头i在第t个周期设定的通信距离阈值，为簇头i可调节的最大通信距离，为簇头i可调节的最小通信距离，Q_i为簇头i的当前剩余能量，Q_i0为簇头i的初始能量，Q_min为预设的最小能量值，δ为预设的调节因子，δ的取值范围为[0.6,0.8]。