气象信息可视化系统的制作方法

本发明涉及海洋环境监控技术领域，具体涉及气象信息可视化系统。

背景技术

海洋与空气之间的气体交换(其中最主要的有水汽、二氧化碳和甲烷)对气候的变化和发展有极大的影响，由于海洋的气象信息对周围居民生活、渔业劳作及附近工业发展有很大影响，需要对海洋气象进行及时、准确的监测以及显示监测结果。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供气象信息可视化系统。

本发明的目的采用以下技术方案来实现：

提供了气象信息可视化系统，该系统包括气象信息获取装置和设置于气象监测站的可视化装置；气象信息获取装置被配置为采集海洋监测区域内的气象信息，气象信息获取装置包括由汇聚节点和多个部署于该监测区域内的无线传感器节点构建的无线传感器网络，无线传感器节点采集所在监测位置的气象信息，汇聚节点主要被配置为汇聚各无线传感器节点采集的气象信息，并发送至所述可视化装置进行存储和显示。

其中，无线传感器节点模型采用布尔感知模型，无线传感器节点感知半径异构，任意无线传感器节点的感知半径在[cmin,cmax]范围内，其中cmax和cmin分为无线传感器节点感知半径的上下限。所述海洋监测区域为三维应用场景下的大小为u的区域，部署时设置任意相邻两个无线传感器节点i,j之间的距离小于对应设定的距离上限vy(i,j)。

其中，与汇聚节点距离小于设定的距离下限vmin的无线传感器节点具有移动功能，为可移动无线传感器节点；汇聚节点定期向网络内各无线传感器节点发送能量收集消息，各无线传感器节点在接收到所述能量收集消息后将自身的当前剩余能量信息发送至汇聚节点，汇聚节点对各可移动无线传感器节点进行能量检测，当任意可移动无线传感器节点的当前剩余能量满足设定的能量条件时，汇聚节点向该可移动无线传感器节点发送移动消息，所述移动消息包括移动距离阈值，接收到该移动消息的可移动无线传感器节点将向远离汇聚节点的方向移动，移动的距离等于该移动距离阈值。

在一种实施方式中，无线传感器节点设有传感器模块，传感器模块包括温度传感器、海流测量仪、压力测试仪、声学式测试仪和太阳辐射传感器中的一种或多种。

在一种实施方式中，所述可视化装置包括被配置为存储各无线传感器节点采集的气象信息的存储模块，以及被配置为显示各无线传感器节点采集的气象信息的可视化模块。

进一步地，所述可视化装置还包括分析预警模块，被配置为对气象信息进行分析，在气象信息不符合设定的阈值条件时输出报警信息。

本发明的有益效果为：利用无线传感器网络技术，可以对临近内陆的海洋区域进行重点监测，特别是对于户外捕鱼、帆船运动的路线上，可以根据需求设置无线传感器节点，提高海上劳作和旅行的安全性；本发明能完成气象信息的实时采集和发布。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明一个示例性实施例的气象信息可视化系统的结构示意框图；

图2是本发明一个示例性实施例的可视化装置的结构示意框图。

附图标记：

气象信息获取装置1、可视化装置2、存储模块10、可视化模块20、分析预警模块30。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步描述。

参见图1，本发明实施例提供了气象信息可视化系统，该系统包括气象信息获取装置1和设置于气象监测站的可视化装置2；气象信息获取装置1被配置为采集海洋监测区域内的气象信息，气象信息获取装置1包括由汇聚节点和多个部署于该监测区域内的无线传感器节点构建的无线传感器网络，无线传感器节点采集所在监测位置的气象信息，汇聚节点主要被配置为汇聚各无线传感器节点采集的气象信息，并发送至所述可视化装置2进行存储和显示。

在一种实施方式中，无线传感器节点设有传感器模块，传感器模块包括温度传感器、海流测量仪、压力测试仪、声学式测试仪和太阳辐射传感器中的一种或多种。

在一种实施方式中，如图2所示，所述可视化装置2包括被配置为存储各无线传感器节点采集的气象信息的存储模块10，以及被配置为显示各无线传感器节点采集的气象信息的可视化模块20。

进一步地，所述可视化装置2还包括分析预警模块30，被配置为对气象信息进行分析，在气象信息不符合设定的阈值条件时输出报警信息。所述的输出报警信息，包括向设定的用户终端输出报警信息，和/或向可视化模块20输出报警信息。

其中阈值条件的设定，可以根据实际情况进行设置。在一种实施方式中，可针对不同气象信息设置不同的标准阈值，当气象信息超出对应的标准阈值判定该气象信息为异常，进而输出报警信息。其中，该报警信息可包括异常的气象信息，和/或异常的气象信息产生的位置。

本发明利用无线传感器网络技术，可以对临近内陆的海洋区域进行重点监测，特别是对于户外捕鱼、帆船运动的路线上，可以根据需求设置无线传感器节点，提高海上劳作和旅行的安全性；本发明能完成气象信息的实时采集和发布。

在一种能够实施的方式中，无线传感器节点模型采用布尔感知模型，无线传感器节点感知半径异构，任意无线传感器节点的感知半径在[cmin,cmax]范围内，其中cmax和cmin分为无线传感器节点感知半径的上下限；

所述海洋监测区域为三维应用场景下的大小为u的区域，部署时设置任意相邻两个无线传感器节点i,j之间的距离小于对应设定的距离上限vy(i,j)，vy(i,j)按照下列公式进行设定：

当时，

当时，

式中，cx为网络中第x个无线传感器节点的感知半径，l为网络中部署的无线传感器节点数量。

本实施例通过设定任意相邻两个无线传感器节点之间的距离上限vmax，以控制两个相邻无线传感器节点之间感知范围的重叠度，能够使得相邻两个无线传感器节点之间的感知范围的重叠处于较为合理的水平，有利于避免无线传感器节点之间由于距离过远而不能实现较高的覆盖率。

在一个实施例中，与汇聚节点距离小于设定的距离下限vmin的无线传感器节点具有移动功能，为可移动无线传感器节点；汇聚节点定期向网络内各无线传感器节点发送能量收集消息，各无线传感器节点在接收到所述能量收集消息后将自身的当前剩余能量信息发送至汇聚节点，汇聚节点对各可移动无线传感器节点进行能量检测，当任意可移动无线传感器节点的当前剩余能量满足设定的能量条件时，汇聚节点向该可移动无线传感器节点发送移动消息，所述移动消息包括移动距离阈值，接收到该移动消息的可移动无线传感器节点将向远离汇聚节点的方向移动，移动的距离等于该移动距离阈值。

在一种实施方式中，设定可移动无线传感器节点移动的总距离不能超过预设的最长移动距离vf。在一种实施方式中，所述能量条件设定为：

式中，z0为可移动无线传感器节点h的当前剩余能量，z0为设定的移动单位距离能耗，py为预设的移动次数阈值，zx为网络中第x个无线传感器节点的当前剩余能量，l为网络中部署的无线传感器节点数量。

在一个实施例中，设定移动距离阈值为：

式中，vf(h)为可移动无线传感器节点h向远离汇聚节点的方向移动时对应的移动距离阈值，c0为所述可移动无线传感器节点h的感知半径，v(h,o)为所述可移动无线传感器节点h与汇聚节点的欧式距离。

本实施例提出了移动距离阈值的具体计算公式，该计算公式根据可移动无线传感器节点的感知半径以及与汇聚节点的距离进行移动距离阈值的计算。通过该计算公式设定移动距离阈值，相比于直接设定固定阈值的方式，更加客观，贴近实际情况。

汇聚节点附近的无线传感器节点不仅传输自己采集的值班室环境感知数据，还要中继转发其他无线传感器节点的值班室环境感知数据，因此在汇聚节点附近的无线传感器节点相比远离汇聚节点的无线传感器节点要发送更多的值班室环境感知数据，所以无线传感器网络在汇聚节点附近容易产生能量空洞。

基于此问题，上述实施例定义了可移动无线传感器节点以及能量条件，并使得可移动无线传感器节点在能量不满足设定的能量条件时，向远离汇聚节点的方向移动由汇聚节点设定的移动距离阈值。通过上述方式移动汇聚节点附近的无线传感器节点，能够避免该附近的无线传感器节点的能量快速消耗，从而有效避免上述能量空洞现象，延长无线传感器网络的生存时间。本实施例设定可移动无线传感器节点移动的总距离不能超过预设的最长移动距离，有利于减少可移动无线传感器节点在移动方面的能耗，从而节省值班室环境感知数据采集成本。

上述实施例中，利用无线传感器网络技术，可以对临近内陆的海洋区域进行重点监测，特别是对于户外捕鱼、帆船运动的路线上，可以根据需求设置无线传感器节点，提高海上劳作和旅行的安全性；本发明能完成气象信息的实时采集和发布。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。