[發明專利]一種基于物聯網的農業小環境監測平臺

有效

• 申請號: 201410447163.4
• 申請日: 2014-09-04
• 公開（公告）號: CN104268784B
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 朱旭華;陳渝陽
• 申請（專利權）人: 浙江托普儀器有限公司
• 主分類號: G06Q50/02
• 分類號: G06Q50/02
• 代理公司: 北京青松知識產權代理事務所(特殊普通合伙)11384
• 代理人: 鄭青松

1.一種基于物聯網的農業小環境監測平臺，其特征在于，包括農業小環境監測物聯網以及中心服務器；所述農業小環境監測物聯網包括分布于農業生產空間的監測傳感器站點；

所述監測傳感器站點通過多種類型的環境信號傳感器采集采樣點處與農業小環境相關的多類型的環境信息，并且基于各類型的環境信息對環境描述數據對應類型的域賦值，從而生成該監測傳感器站點的環境描述數據；并且處于有效通信距離內的所述監測傳感器站點相互傳輸自身生成的所述環境描述數據；監測傳感器站點根據自身及有效通信距離內其它監測傳感器站點的所述環境描述數據，通過環境相似度計算確定自身與其它監測傳感器站點之間的環境相似度，環境相似度計算包括計算監測傳感器站點自身的環境描述數據與其它監測傳感器站點的環境描述數據相同類型的域的平方差值；計算各域的平方差值的加權總和，為環境描述數據的各類型的域的平方差值分配不同的權重系數，所述加權總和作為所述環境相似度；

對于相互之間的環境相似度大于組網閾值的監測傳感器站點，通過共享相同的子網ID碼組成小環境監測子網；共享子網ID碼的過程為：每個監測傳感器站點建立環境相似站點列表，保存與自身的環境相似度大于組網閾值的其它監測傳感器站點的站點標識；判斷自身的站點標識與所述環境相似站點列表中的站點標識的排序關系；當自身的站點標識的排序高于所述環境相似站點列表中的全部站點標識，該監測傳感器站點生成并發送自身生成的子網ID碼；當自身的站點標識的排序低于所述環境相似站點列表中的任意站點標識，該監測傳感器站點等待接收其它監測傳感器站點發送的子網ID碼，并且在接收到其它監測傳感器站點發送的子網ID碼后回復確認消息；

并且，所述監測傳感器站點向所述中心服務器上傳自身的站點標識以及子網ID碼；

所述中心服務器根據所接收的站點標識以及子網ID碼，建立小環境監測子網狀態記錄表，記錄所述小環境監測子網的子網ID碼以及該小環境監測子網的監測傳感器站點的站點標識；基于所述小環境監測子網狀態記錄表，判斷所述小環境監測子網的站點數量和穩定時長是否達到預定的分布調整條件；

在所述小環境監測子網的站點數量和穩定時長均超過分布調整條件的上限值的情況下，所述中心服務器根據該小環境監測子網的監測傳感器站點的站點位置信息，計算每個監測傳感器站點的相鄰站點計數值，并且將所述相鄰站點計數值大于閾值的站點作為進行分布調整的監測傳感器站點；

在所述小環境監測子網的站點數量低于分布調整條件的下限值的情況下，所述中心服務器根據該小環境監測子網的監測傳感器站點的站點位置信息，確定監測傳感器站點之間的新增監測傳感器站點插入位置。

2.根據權利要求1所述的基于物聯網的農業小環境監測平臺，其特征在于，所述監測傳感器站點包括環境信號傳感器、數據分析單元、短距離通信單元以及遠程通信單元；所述環境信號傳感器用于采集采樣點處與農業小環境相關的環境信息，生成采樣點的環境描述數據；所述短距離通信單元用于與有效通信距離內的其它監測傳感器站點進行無線數據收發，從而發送自身的環境描述數據并接收所述其它監測傳感器站點的環境描述數據；所述數據分析單元基于根據自身及有效通信距離內其它監測傳感器站點的所述環境描述數據，執行環境相似度計算確定自身與其它監測傳感器站點之間的環境相似度；并且，所述數據分析單元通過所述短距離通信單元向環境相似度大于組網閾值的其它監測傳感器發送自身的站點標識以及自身生成的子網ID碼，以及通過所述短距離通信單元接收環境相似度大于組網閾值的其它監測傳感器發來的站點標識以及子網ID碼，所述數據分析單元根據預定規則決定自身采用的子網ID碼；所述遠程通信單元用于向所述中心服務器上傳自身的站點標識以及自身采用的子網ID碼。

3.根據權利要求2所述的基于物聯網的農業小環境監測平臺，其特征在于，所述傳感器監測站點以工作期間為單位周期性地運行，所述工作期間包括信號采集期間、環境描述數據收發期間、相似度計算期間、子網ID碼收發期間、上報期間以及休眠期間。

4.一種基于物聯網的農業小環境監測方法，其特征在于，包括以下步驟：

在農業生產空間內按照初始分布方案設置監測傳感器站點；

通過所述監測傳感器站點采集采樣點處與農業小環境相關的環境信息，生成環境描述數據；所述監測傳感器站點通過多種類型的環境信號傳感器采集采樣點處與農業小環境相關的多類型的環境信息，并且基于各類型的環境信息對環境描述數據對應類型的域賦值，從而生成該監測傳感器站點的環境描述數據；

處于有效通信距離內的所述監測傳感器站點相互傳輸自身生成的所述環境描述數據；

監測傳感器站點根據自身及有效通信距離內其它監測傳感器站點的所述環境描述數據，通過環境相似度計算確定自身與其它監測傳感器站點之間的環境相似度；環境相似度計算包括計算監測傳感器站點自身的環境描述數據與其它監測傳感器站點的環境描述數據相同類型的域的平方差值；計算各域的平方差值的加權總和，為環境描述數據的各類型的域的平方差值分配不同的權重系數，所述加權總和作為所述環境相似度；

使相互之間的環境相似度大于組網閾值的監測傳感器站點通過共享相同的子網ID碼組成小環境監測子網；共享子網ID碼的過程為：每個監測傳感器站點建立環境相似站點列表，保存與自身的環境相似度大于組網閾值的其它監測傳感器站點的站點標識；判斷自身的站點標識與所述環境相似站點列表中的站點標識的排序關系；當自身的站點標識的排序高于所述環境相似站點列表中的全部站點標識，該監測傳感器站點生成并發送自身生成的子網ID碼；當自身的站點標識的排序低于所述環境相似站點列表中的任意站點標識，該監測傳感器站點等待接收其它監測傳感器站點發送的子網ID碼，并且在接收到其它監測傳感器站點發送的子網ID碼后回復確認消息；

通過監測傳感器站點向所述中心服務器上傳自身的站點標識以及子網ID碼；

通過所述中心服務器根據所接收的站點標識以及子網ID碼，建立小環境監測子網狀態記錄表，記錄所述小環境監測子網的子網ID碼以及該小環境監測子網的監測傳感器站點的站點標識；基于所述小環境監測子網狀態記錄表，判斷所述小環境監測子網的站點數量和穩定時長是否達到預定的分布調整條件；

在所述小環境監測子網的站點數量和穩定時長均超過分布調整條件的上限值的情況下，所述中心服務器根據該小環境監測子網的監測傳感器站點的站點位置信息，計算每個監測傳感器站點的相鄰站點計數值，并且將所述相鄰站點計數值大于閾值的站點作為進行分布調整的監測傳感器站點；

在所述小環境監測子網的站點數量低于分布調整條件的下限值的情況下，所述中心服務器根據該小環境監測子網的監測傳感器站點的站點位置信息，確定監測傳感器站點之間的新增監測傳感器站點插入位置。