一种地下水的修复方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种地下水的修复方法及系统，包括构建传感器网络，通过传感器网络获得地下水数据，对地下水数据进行处理，获得地下水数据集合，地下水数据集合输出污染警报，根据污染警报控制地下水修复装置。本发明专利技术实现了优化的数据传输路径能有效提高地下水数据传输效率，对数据进行评估和矫正并发出警报。对数据进行评估和矫正并发出警报。对数据进行评估和矫正并发出警报。

【技术实现步骤摘要】
一种地下水的修复方法及系统


[0001]本专利技术涉及水环境污染监测
，具体涉及一种地下水的修复方法及系统。

技术介绍

[0002]在下面的背景讨论中，参考了某些结构和/或方法。然而，下面的参考不应被解释为承认这些结构和/或方法构成了现有技术。申请人明确保留证明这种结构和/或方法不作为现有技术的权利。
[0003]随着现代工业的发展和人类活动的频繁，环境污染日益严重，尤其是空气污染和水污染，工业活动产生的大量废水随意排放，有些污水未经处理就排放到自然环境，使地表水受到污染。也有一些污水被直接排放到地下，使得地下水被污染，垃圾填埋也会持续地对地下水产生影响。地表水和地下水都是饮用水来源，地下水在我国某些地方是主要的饮用水来源，新一轮全国地下水资源评价与战略问题研究显示，全国约有一半城市市区的地下水污染比较严重，地下水水质呈下降趋势，全国约有一半城市市区的地下水污染比较严重，全国约有7000多万人仍在饮用不符合饮用水水质标准的地下水。地表以下地层复杂，地下水流动极其缓慢，治理修复相当困难，不仅经济投入大，而且技术难度高，风险大，治理周期长。目前地下水污染的治理开展较少。因此，地下水的监测和修复显得尤为重要。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于基于传感器网络提出一种地下水修复的方法及系统，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。为实现上述技术目的，本专利技术技术方案如下：
[0005]一种地下水的修复方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
[0006]步骤1，构建传感器网络，通过传感器网络获得地下水数据；
[0007]步骤2，对地下水数据进行处理，获得地下水数据集合；
[0008]步骤3，根据地下水数据集合输出污染警报。
[0009]进一步地，步骤1中，构建传感器网络，通过传感器网络获得地下水数据的子步骤为：
[0010]步骤1.1，构建传感器网络，将待监控区域划分成N个子区域；
[0011]步骤1.2，在每个节点内布置一个组合传感器，每个节点对应一个组合传感器，通过组合传感器获得地下水数据。
[0012]进一步地，步骤1.2中，在每个子区域内布置一个组合传感器，每个子区域对应一个组合传感器，通过组合传感器获得地下水数据的子步骤为：
[0013]待监控区域里的几何中心选择一个组合传感器作为主节点，如果每个组合传感器都直接把数据通过无线发送到主节点中，因为地形和通讯距离的原因，会消耗大量能量，也会造成数据丢失和传输错误，因此通过引入辅助节点来提高通讯效率；
[0014]当组合传感器与主节点通讯质量更好时，把获取的地下水数据发送至主节点，如
果组合传感器与辅助节点通讯质量更好，把获取的地下水数据发送至辅助节点，每过一定周期通过辅助节点把地下水数据发送至主节点，所述通讯质量根据RSSI值确定；
[0015]步骤1.2.1，获取每个组合传感器的当前能量值E
i
，对所有组合传感器的当前能量值排序，得到所有组合传感器的当前能量值的最大值为E
max
，所有组合传感器的当前能量值的最小值为E
min
，E
i
∈[E
min
，E
max
]，i为组合传感器序号，i∈[1，N]，N为组合传感器的数量；
[0016]步骤1.2.2，设第i个组合传感器到主节点的通信路径为Ri
m
，Ri
m
表示第i个组合传感器到主节点的通信路径，按照以下式子获得对于受到通信路径Ri
m
干扰的组合传感器集合IF(Ri
m
)，IF(Ri
m
)的大小为NIF(Ri
m
)：
[0017][0018]式中，P
i
是组合传感器i的传输耗能，l
ij
为组合传感器i到组合传感器j的传输能量损耗量，组合传感器j是组合传感器i传输范围内的组合传感器，l
j
为组合传感器j的高斯白噪声的强度，Thrs0为组合传感器的RSSI通讯阈值，依次改变j的值以获得IF(Ri
m
)，j∈[1，N]；
[0019]步骤1.2.3，每个组合传感器把受到当前传感器到主节点通信路径干扰的组合传感器数量广播至主节点，主节点将受到通信路径干扰的组合传感器数量小于的组合传感器作为候选节点，主节点广播候选节点的信息，所述候选节点的信息包括候选节点的编号和的值；
[0020]步骤1.2.4，各个组合传感器收到辅助节点的信息后，判断自身是否属于候选节点，如果是，跳转步骤1.2.5；
[0021]步骤1.2.5，属于候选节点的组合传感器按下式计算权重：
[0022][0023]式(1)中，Wc为组合传感器c的权重，Ec为组合传感器c的剩余能量，Emax为所有组合传感器的当前能量值的最大值，Tc为组合传感器c的最大通讯距离，Dc,m为组合传感器c到主节点的直线距离，a，b为预设的权重指数，用于改变能量和距离因素对权重值计算的倾向，候选节点广播自身的权重；
[0024]步骤1.2.6，主节点收到所有候选节点广播的权重值后，选择权重值最大的组合传感器作为辅助节点，并广播辅助节点信息2，所述辅助节点信息2包括辅助节点的组合传感器编号；
[0025]步骤1.2.7，传感器网络里的组合传感器收到辅助节点信息2后，把辅助传感器的值设置为辅助节点信息2里辅助节点的组合传感器编号，辅助节点设置完成；
[0026]步骤1.2.8，经过设定的时间阈值T2，重新执行步骤1.2.1～步骤1.2.7选出新的辅助节点。
[0027]优选地，步骤1.2.8中，经过设定的时间阈值T2，重新执行步骤1.2.1～步骤1.2.7选出新的辅助节点的子步骤，还可以为：
[0028]步骤1.2.8.1，经过设定的时间阈值T2，重新计算每个组合传感器的权重，式子为：
[0029][0030]式中，W
″
c
为需要计算的组合传感器c新的权重，W
′
c
为当前组合传感器c的权重，W
c
通过式(1)获得，K
max
为预设的对于每个组合传感器作为辅助节点的阈值，K
c
为组合传感器c已经作为辅助节点的次数；将组合传感器简称为节点；
[0031]步骤1.2.8.2，从步骤1.2.8.1获得的每个组合传感器新的权重，按照权重对各个组合传感器以权重值从大到小进行排序获得排好序的节点序列，依次对节点序列中各个节点的K
c
值与K
max
进行扫描，即依次判断各个节点的K
c
值是否大于K
max
，当找到K
c
值小于K
max
的节点时，将对应的组合传感器作为新的辅助节点，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地下水的修复方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1，构建传感器网络，通过传感器网络获得地下水数据；步骤2，对地下水数据进行处理，获得地下水数据集合；步骤3，根据地下水数据集合输出污染警报。2.根据权利要求1所述的一种地下水的修复方法及系统，其特征在于，步骤1中，所述地下水数据包括重金属浓度，浊度，pH值，溶解氧浓度，化学需氧量。3.根据权利要求1所述的一种地下水的修复方法及系统，其特征在于，步骤1中，构建传感器网络，通过传感器网络检测地下水数据的子步骤为：步骤1.1，构建传感器网络，将待监控区域划分成N个子区域；步骤1.2，在每个子区域内布置一个组合传感器，每个子区域对应一个组合传感器，通过组合传感器获得地下水数据。4.根据权利要求3所述的一种地下水的修复方法及系统，其特征在于，步骤1.2中，在每个子区域内布置一个组合传感器，每个子区域对应一个组合传感器，通过组合传感器获得地下水数据的子步骤为：待监控区域里的几何中心选择一个组合传感器作为主节点，如果每个组合传感器都直接把数据通过无线发送到主节点中，因为地形和通讯距离的原因，会消耗大量能量，也会造成数据丢失和传输错误，因此通过引入辅助节点来提高通讯效率；当组合传感器与主节点通讯质量更好时，把获取的地下水数据发送至主节点，如果组合传感器与辅助节点通讯质量更好，把获取的地下水数据发送至辅助节点，每过一定周期通过辅助节点把地下水数据发送至主节点，所述通讯质量根据RSSI值确定；步骤1.2.1，获取每个组合传感器的当前能量值E
i
，对所有组合传感器的当前能量值排序，得到所有组合传感器的当前能量值的最大值为E
max
，所有组合传感器的当前能量值的最小值为E
min
，E
i
∈[E
min
，E
max
]，i为组合传感器序号，i∈[1，N]，N为组合传感器的数量；步骤1.2.2，设第i个组合传感器到主节点的通信路径为Ri
m
，Ri
m
表示第i个组合传感器到主节点的通信路径，按照以下式子获得对于受到通信路径Ri
m
干扰的组合传感器集合IF(Ri
m
)，IF(Ri
m
)的大小为NIF(Ri
m
)：式中，P
i
是组合传感器i的传输耗能，组合传感器i为第i个组合传感器，l
ij
为组合传感器i到组合传感器j的传输能量损耗量，组合传感器j是组合传感器i传输范围内的组合传感器，l
j
为组合传感器j的高斯白噪声的强度，Thrs0为组合传感器的RSSI通讯阈值，依次改变j的值以获得IF(Ri
m
)，j∈[1，N]；步骤1.2.3，每个组合传感器把受到当前传感器到主节点通信路径干扰的组合传感器数量广播至主节点，主节点将受到通信路径干扰的组合传感器数量小于的组合传感器作为候选节点，主节点广播候选节点的信息，所述候选节点的信息包括候选节点的编号和的值；步骤1.2.4，各个组合传感器收到候选节点的信息后，判断自身是否属于候选节点，如
果是，跳转步骤1.2.5；步骤1.2.5，属于候选节点的组合传感器按下式计算权重：式(1)中，W
c
为组合传感器c的权重，E
c
为组合传感器c的剩余能量，E
max
为所有组合传感器的当前能量值的最大值，T
c
为组合传感器c的最大通讯距离，D
c,m
为组合传感器c到主节点的直线距离，a、b为预设的权重指数，用于改变能量和距离因素对权重值计算的倾向，候选节点广播权重信息，所述权重信息包括自身的组合传感器编号和权重；步骤1.2.6，主节点收到所有候选节点广播的权重后，选择权重最大的组合传感器作为辅助节点，并广播辅助节点信息2，所述辅助节点信息2包括辅助节点的组合传感器编号；步骤1.2.7，传感器网络里的组合传感器收到辅助节点信息2后，把辅助传感器的值设置为辅助节点信息2里辅助节点的组合传感器编号，辅助节点设置完成；步骤1.2.8，经过设定的时间阈值T2，重新执行...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑友平，唐建新，
申请(专利权)人：广东绿棕环保工程有限公司，
类型：发明
国别省市：