[发明专利]一种基于无线传感网的水环境监测系统及信息融合方法

权利要求书

1.一种基于无线传感网的水环境监测系统，其特征在于，所述系统由水环境参数采集节点、通信网关和远程监控系统组成；水环境参数采集节点外壳上方设有采集节点ZigBee天线凹槽和传感器数据线输入凹槽，环境参数采集节点外壳内装有水环境采集电路板，该水环境采集电路板由主处理器电路、射频驱动电路、信号调理电路组成；环境采集电路板上的主处理器电路由无线传感器网络芯片CC2530及其外围电路组成，水环境采集电路板上的射频驱动电路由阻容器件组成，环境采集电路板上的射频驱动电路上设有采集节点ZigBee天线接线端子，通过采集节点ZigBee高频线与采集节点ZigBee天线相连，该采集节点ZigBee天线接线端子位于水环境参数采集节点外壳上方的采集节点ZigBee天线凹槽处；通信网关外壳上方设有网关ZigBee天线凹槽和网关GPRS天线凹槽，信网关外壳内装有通信网关电路板，该通信网关电路板由微处理器电路、ZigBee通信电路和GPRS通信电路组成；通信网关电路板上的微处理器电路由STM32F407ARM处理器及其外围电路组成，通信网关电路板上的ZigBee通信电路由无线传感器网络芯片CC2530及其外围电路组成，ZigBee通信电路上设有网关ZigBee天线接线端子，通过网关ZigBee高频线与网关ZigBee天线相连，该网关ZigBee天线接线端子位于通信网关外壳上方的网关ZigBee天线凹槽处；程监控系统由服务器及其上位机软件组成，通过GPRS网络接收各个通信网关发送来的监控区域的水环境水质情况，通过设定阈值。

2.根据权利要求1所述的一种基于无线传感网的水环境监测系统，其特征在于，所述该水环境采集电路板上的信号调理电路由阻容器件组成，水环境采集电路板上的信号调理电路上设有传感器数据线接线端子，通过传感器数据线与水环境采集传感器相连，传感器数据线接线端子位于水环境参数采集节点外壳上方的传感器数据线输入凹槽处。

3.根据权利要求1所述的一种基于无线传感网的水环境监测系统，其特征在于，所述该通信网关电路板上的GPRS通信电路由GPRS通信芯片SIM900A及其外围电路组成，GPRS通信电路上设有1个GPRS天线接线端子，通过GPRS高频线与GPRS天线相连，该网关GPRS天线接线端子位于通信网关外壳上方的GPRS天线凹槽处。

4.一种基于无线传感网的水环境监测系统信息融合方法，其特征在于，所述方法包括以下过程：

网关对同一类型的数据进行信息融合；采用最优加权算法进行信息融合，融合的结果代表整个子区域的测量结果，以达到减少网络中的数据传输量，进而降低通信功耗；设一个子监控区域内相同传感器数据由N个节点组成，子监控区域内所有的这些节点都从不同的位置对目标参数进行检测，第个节点的输出方程为，其中为节点测量输出值；为所要估计的真值，为测量噪声，则输出方程满足

，

由噪声的随机性可假定节点的测量噪声互不相关，设各节点的加权因子分别为，则加权估计值为

当满足条件时，是的无偏估计；

同时，要使得权值最优还需满足加权估计均方误差最小的条件；加权估计均方误差为，则有

由上式可知加权估计均方误差是关于各加权因子的二元二次函数，因此一定存在最小值；据多元函数求极值理论，采用拉格朗日条件极值法构造辅助函数：

据此建立方程组求出加权估计均方误差最小时所对应的加权因子为：

噪声方差越小的节点其权值越大，表示该节点的测量值在加权估计中所占的比例越高，使得加权后测量数据越接近实际真值，综上所述，可知网关输出为：

。