[发明专利]一种区域空气质量信息可视化装置

权利要求书

1.一种区域空气质量信息可视化装置，其特征是，包括数据采集子系统、监测终端、显示终端；数据采集子系统用于采集空气质量监测区域内的空气质量信息，数据采集子系统包括由汇聚节点和多个部署于该空气质量监测区域内的传感器节点构建的无线传感器网络，传感器节点采集所在监测位置的空气质量信息，汇聚节点主要用于汇聚各传感器节点采集的空气质量信息，并发送至所述监测终端；所述监测终端与多个显示终端连接，以将接收到的空气质量信息发送至所述多个显示终端。

2.根据权利要求1所述的一种区域空气质量信息可视化装置，其特征是，预先设定各传感器节点的通信距离，网络初始化时，传感器节点通过分簇路由协议分成多个簇，每个簇包括一个簇首以及多个传感器节点；簇首收集簇内各传感器节点采集的空气质量信息并发送至汇聚节点，具体包括：

(1)簇首通过与其他簇首的信息交互，获取邻居簇首信息，以及根据邻居簇首信息确定相对汇聚节点更近的邻居簇首，将确定的相对汇聚节点更近的邻居簇首作为备选中继节点，构建备选中继节点列表；

(2)簇首在备选中继节点列表中选取一个备选中继节点作为中继节点；

(3)簇首根据自身能量计算发送距离并进行定期更新，当簇首到汇聚节点的距离未超过当前的发送距离时，簇首直接将收集的空气质量信息发送至汇聚节点，当簇首到汇聚节点的距离超过当前的发送距离时，簇首直接将收集的空气质量信息发送至所选取的中继节点，其中，所述发送距离的计算公式为：

式中，q_I为簇首I的发送距离，G_I为簇首I的当前剩余能量，G_I0为簇首I的初始能量，G_min为预设的能量下限，D_I为簇首I的通信距离，H为预设的基于能量的衰减因子，H的取值范围为[0.4，0.6]。

3.根据权利要求2所述的一种区域空气质量信息可视化装置，其特征是，簇首在备选中继节点列表中选取一个备选中继节点作为中继节点，包括：(1)簇首向各备选中继节点发送竞选消息，收到竞选消息的备选中继节点计算自身的转发权值，并将转发权值发送至簇首，其中，所述竞选消息包括簇首的位置信息、簇首对各备选中继节点的信任度；(2)簇首按照转发权值由大到小的顺序对各备选中继节点进行排序，并选择排序最前的备选中继节点作为中继节点；

所述转发权值的计算公式为：

式中，W_IJ表示簇首I的第J个备选中继节点的转发权值，G_IJ为所述第J个备选中继节点的当前剩余能量，Y_IJ为所述第J个备选中继节点的缓存列表中的空气质量信息包数量，G_U为预设的转发一个空气质量信息包所消耗的能量，q(I，o)为簇首I到汇聚节点的距离，q(J，o)为所述第J个备选中继节点到汇聚节点的距离，U_IJ为簇首I对所述第J个备选中继节点的信任度，初始时，簇首对各备选中继节点的信任度为1；c₁、c₂、c₃为设定的权重系数。

4.根据权利要求2所述的一种区域空气质量信息可视化装置，其特征是，传感器节点设有传感器模块，传感器模块包括以下传感器的一种或多种：

粉尘传感器，用于实时检测所述空气质量监测区域中的粉尘污染物的浓度；

PM2.5传感器，用于实时检测所述空气质量监测区域中的PM2.5污染物的浓度；

甲醛传感器，用于实时检测所述空气质量监测区域中的甲醛污染物的浓度；

有毒气体传感器，用于实时检测所述空气质量监测区域中的有毒气体的浓度；

异味传感器，用于实时检测所述空气质量监测区域中的异味的浓度；

二氧化碳传感器，用于实时检测所述空气质量监测区域中的二氧化碳的浓度。

5.根据权利要求2-4任一项所述的一种区域空气质量信息可视化装置，其特征是，所述监测终端包括用于存储各传感器节点采集的空气质量信息的存储模块、用于接收各传感器节点采集的空气质量信息的接收模块，以及用于将空气质量信息发送至所述多个显示终端的发送模块。

6.根据权利要求5所述的一种区域空气质量信息可视化装置，其特征是，所述监测终端还包括分析预警模块，用于对空气质量信息进行分析，在空气质量信息不符合设定的阈值条件时输出报警信息。