[00666870]动态自组网式海洋环境实时监测技术及应用

该项目属于物联网中的无线感知网络技术领域。 海洋环境监测是中国海洋发展战略的基础，是新时代经略海洋的前提。海洋环境监测与无线自组网技术融合是这一领域的技术趋势和发展方向，远程、动态、网络化海洋环境监测正越来越体现出技术优势。大量的针对海洋水体、水文、气象等环境参数的测量还是以环境取样、实验室化验分析的方法为主，这种非实时、集中式的离线检测，无法实现对这些数据的实时共享和及时闭环响应，体现出效率低、实时性差、有效检测覆盖率低、测量成本高等局限性。充分利用自组网技术实现分布式现场信息融合、提升海洋环境实时感知能力对中国海洋信息监测领域的发展意义重大。 该项目运用动态自组网式海洋环境实时监测技术在东海部分海域实现了分簇式自组网海洋环境动态监测。在海洋环境动态感知应用上取得重要突破。围绕核心关键技术，取得如下创新性成果： 1)提出了非测距、协作式水下传感网络节点动态定位技术。通过选取适当的权重来控制不同信标节点在质心计算时的不同作用，可有效减小节点的定位误差，提高定位精度。引入协作式定位思想，将已定位节点作为新的信标节点，参与剩余未知节点的定位，可有效提高定位算法效率及节点有效定位率。 2)提出了基于模糊逻辑推演的无线感知网络分布式动态分簇路由技术。节点不依赖于对网络整体拓扑结构的感知，仅依靠自身信息以及邻居节点信息，结合模糊逻辑推演，形成合理的分簇结构。采用模糊逻辑理论对节点进行状态评估和性能分析。综合考虑节点能量、节点度和邻居节点能量作为评判指标，可有效缓解多跳通信中的热区问题，提升网络结构的健壮性，延长网络生命周期，提高网络数据传输效率。 3)提出了基于有限状态机模型的实时分布式网络连通性自恢复方法。有效解决了部分节点失效时网络连通性的快速自恢复问题，可使网络连通支配集根据周边节点状态的变化获得及时更新并精简集合内冗余节点，有效地应对网络节点间拓扑关系的变化。对增强自组网系统抗毁性和网络弹性具有重要作用。 该项目在关键技术上达到国际先进水平。共获得国家发明专利27项，实用新型12项，软件著作权19项，发表学术论文193篇(SCI/EI收录121篇)，国内外他引576次，培养研究生68名。项目成果在东海长江口海域水文与气象监测、杭州湾南汇嘴海域、浙江洞头、温岭海域水体、水文环境监测中获得应用，近三年累计新增产值1.4286亿元，节支3073万元。智能优化技术与海洋物联网系统的结合，有效提升了海洋环境动态实时监测能力及数据传输效率，有利于水体、水文、气象观测数据的现场信息融合与共享，可大量降低监测成本并提升监测效率，为国家相关部门提供实时海洋环境监测信息；可对海洋环境灾害进行预测和及时预警，降低灾害影响；可扩展至湖泊、河流环境的动态监测，为水务管理部门提供饮用水源水质的实时监测；还可据此提供海洋公益性服务，对船舶航行、海工作业、渔业生产、生态灾害预防提供重要支持。