[发明专利]一种在线水质监测系统

权利要求书

1.一种在线水质监测系统，包括飘浮在水面上的可移动水质监测节点和中继监测节点，以及岸上基站和数据中心，其特征在于，所述可移动水质监测节点和中继监测节点用于监测水质参数，并将得到的水质参数上传至簇头节点；所述簇头节点把收到的数据进行融合，并按照规定的格式上报至岸上基站；所述岸上基站根据数据中心的监测查询命令上传数据；所述数据中心用于重构监测数据；所述可移动水质监测节点和中继监测节点采用随机采样策略对水质进行采样监测。

2.根据权利要求1所述的在线水质监测系统，其特征在于，所述可移动水质监测节点和中继监测节点采用随机周期采样策略对水质进行采样监测；其中，实际采样周期为第一个采样时刻从随机选取，以后的采样时刻则按照实际采样周期进行采样，其中，N为常规监测节点在某段时期的采样次数；M为正整数，表示该种节点节省的采样倍率。

3.根据权利要求2所述的在线水质监测系统，其特征在于，所述可移动水质监测节点和中继监测节点在前S个周期每次都采样，在以后的周期根据随机周期采样策略对水质进行采样监测。

4.根据权利要求1所述的在线水质监测系统，其特征在于，所述可移动水质监测节点和中继监测节点采用随机个数采样策略对水质进行采样监测；其中，从监测节点{1,2,…,N}中随机选取M个数，由小到大排列为{K₁,K₂,…,K_M},K₁<K₂<…K_M，则采样时刻为{K₁T，K₂T，…,K_MT}，其中，K为选取的监测节点，T为采样周期。

5.根据权利要求4所述的在线水质监测系统，其特征在于，所述可移动水质监测节点和中继监测节点在前S个周期每次都采样，在以后的周期根据随机个数采样策略对水质进行采样监测。

6.根据权利要求1所述的在线水质监测系统，其特征在于，所述可移动水质监测节点和中继监测节点在采样后上传采样数据转入睡眠状态，在下一次采样时由睡眠状态醒来采样。

7.根据权利要求2所述的在线水质监测系统，其特征在于，所述数据中心根据以下方式重构监测数据，令构造矩阵为且其中其中，N为常规监测节点在某段时期的采样次数；S为第一次采样时刻，H为周期采样策略时的采样周期；p为第一次采样时刻；矩阵数据中心根据收到的每个节点的监测数据确定节点的每N个正常采样周期，D=[d₁,d₂,...,d_M]_M×1；subject to D=ΦΨ^-1α，则监测结果为I＝Ψα，其中D为节点在监测时期内的监测数据，为数据中心根据公式求得的与常规监测方法相同数量的水质数据。

8.根据权利要求4所述的在线水质监测系统，其特征在于，所述数据中心根据以下方式重构监测数据，令构造矩阵为且其中i＝1,2，...,M；矩阵数据中心根据收到的每个节点的监测数据确定节点的每N个正常采样周期，D=[d₁,d₂,...,d_M]_M×1；subject to D=ΦΨ^-1α，则监测结果为I＝Ψα，其中D为节点在监测时期内的监测数据，为数据中心根据公式求得的与常规监测方法相同数量的水质数据。

9.根据权利要求1-8中任一权利要求所述的在线水质监测系统，其特征在于，所述可移动水质监测节点包括水质传感器，MSP430F5438微处理器，CC2430无线收发模块，电源部分，GPS模块，浮体部分；所述水质传感器，MSP430F5438微处理器，CC2430无线收发模块，电源部分，GPS模块安装在浮体部分上；所述水质传感器，MSP430F5438微处理器，CC2430无线收发模块依次连接；所述GPS模块与MSP430F5438微处理器相连；所述电源部分为各个模块进行供电。

10.根据权利要求1-8中任一权利要求所述的在线水质监测系统，所述岸上基站包括依次连接的CC2430无线收发模块，MSP430F5438微处理器和RS232接口模块。