[发明专利]基于无线传感网络的发酵床垫料监测系统和数据融合算法

权利要求书

1.一种数据融合方法，其特征在于：该方法是基于无线传感网络的发酵床垫料监测系统进行的，基于无线传感网络的发酵床垫料监测系统包括基站节点、簇首和若干个普通节点，各普通节点采集发酵床环境的各项参数、并将参数传输至簇首，簇首汇聚和融合各参数数据、并将其传输至基站节点，基站节点通过传输协议与PLC进行通讯；

其中，普通节点与簇首的通信过程如下：

(1)将协调节点放置在发酵床的翻耙机上，且协调节点随翻耙机运动轨迹进行运动，各普通节点采集发酵床环境的参数数据，同时设定临界流量E2和临界距离d⁰；

(2)判断普通节点的数据传输流量E1是否满足E1E2；若是，则普通节点选择单跳路由方式传输数据至簇首，进而判断簇首与协调节点之间的距离是否小于临界距离d⁰；若是，则簇首直接与协调节点进行数据传输；否则，簇首暂存数据，等待协调节点的到来，直至簇首与协调节点之间的距离小于临界距离d⁰时，簇首与协调节点进行数据传输；

若普通节点的数据传输流量E1不满足E1E2，则普通节点选择多跳路由方式传输数据至簇首，进而判断簇首与协调节点之间的距离是否小于临界距离d⁰；若是，则簇首直接与协调节点进行数据传输；否则，簇首暂存数据，等待协调节点的到来，直至簇首与协调节点之间的距离小于临界距离d⁰时，簇首与协调节点进行数据传输；

数据融合方法包括以下步骤：

第一步，数据一致性检测；取出现异常数据的普通节点每T秒采集的Z个数据X_n1，X_n2，X_n3，X_n4，……，X_nZ为样本数据；

设函数y＝f(t)；在两点t₀，t₁上的值分别为y₀，y₁，当X_ni为异常数据，求多项式：

y＝ψ₁(t)＝a₀+a₁t满足ψ₁(t₀)＝y₀,ψ₁(t₁)＝y₁，则由解析几何可知：

称为f(t)在x_i，x_j处的一阶均差，记以f(t_i,t_j)；

得到ψ₁(t)＝f(t₀)+f(t₀,t₁)(t-t₀)，整理推导出通式，则

第二步，计算平均值；取发酵床环境中n个普通节点在每M个扫描周期测量的参数平均值，作为1个测量周期内的历史数据，平均值的计算公式为：

第三步，计算方差；计算公式为：

式中，n_i为第i个传感器在t时刻的噪声，其方差X_i(m)是第i个传感器的第m个测量数据；k为每个槽位内同类传感器的个数；

第四步，计算最优加权因子；对各W_i求偏微分，可得到最优加权因子；

第五步，计算监测参数的估计值；

2.根据权利要求1所述的数据融合方法，其特征在于：基站节点根据各普通节点剩余能量的估算值选定簇首，且当普通节点采集的参数数据在预定范围内变动时，普通节点不向簇首发送数据。