[發(fā)明專利]一種面向精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的WSN網(wǎng)絡(luò)劃分及終端節(jié)點(diǎn)部署方法

在審

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• 申請日: 2014-09-29
• 公開（公告）號: CN104244270A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李國友;強(qiáng)克明;李少軍;婁文
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽云維信息科技有限公司
• 主分類號: H04W16/18
• 分類號: H04W16/18;H04W84/18
• 代理公司: 合肥天明專利事務(wù)所 34115
• 代理人: 奚華保

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)信息技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于面向精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的WSN網(wǎng)絡(luò)劃分及終端節(jié)點(diǎn)部署方法。

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背景技術(shù)??

精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)是利用傳感器、網(wǎng)絡(luò)通訊、計算機(jī)技術(shù)對作物生長環(huán)境參數(shù)進(jìn)行采集、分析，實(shí)現(xiàn)節(jié)水、節(jié)肥，預(yù)防病蟲害，減少農(nóng)藥噴灑的生態(tài)種植。目前，信息采集網(wǎng)絡(luò)分為有線和無線，有線網(wǎng)絡(luò)耗費(fèi)大量線材，一次投入成本高，施工、維護(hù)工作量大，而無線傳感網(wǎng)絡(luò)因其能耗低、傳輸可靠、節(jié)點(diǎn)部署靈活等特點(diǎn)，受到市場青睞，但目前無線網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)部署是根據(jù)信息網(wǎng)格、信息點(diǎn)平均分配，對被監(jiān)測區(qū)域的數(shù)據(jù)采集點(diǎn)不能準(zhǔn)確定位，造成終端節(jié)點(diǎn)浪費(fèi)，推高成本，且對節(jié)點(diǎn)維護(hù)管理帶來麻煩。

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發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種面向精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的WSN網(wǎng)絡(luò)劃分及終端節(jié)點(diǎn)部署方法，對被監(jiān)測區(qū)域監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行精準(zhǔn)定位和靈活部署。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種面向精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的WSN網(wǎng)絡(luò)劃分及終端節(jié)點(diǎn)部署方法，所述WSN網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成主要由協(xié)調(diào)器、若干個路由采集器終端、若干個非路由采集器終端、若干個傳感器及多個控制器組成，所述方法包括如下步驟：

步驟一，根據(jù)待劃分區(qū)域的種植面積、作物類型及農(nóng)田設(shè)施的對應(yīng)關(guān)系，將監(jiān)測范圍劃分成不同區(qū)域，各區(qū)域劃分成不同區(qū)塊，并繪制網(wǎng)絡(luò)劃分圖，用于實(shí)施針對性監(jiān)測和灌溉；

步驟二，對網(wǎng)絡(luò)劃分成的區(qū)域和區(qū)塊進(jìn)行位置標(biāo)注；

步驟三，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)劃分圖，初步部署路由采集器終端和非路由采集器終端的節(jié)點(diǎn)位置，滿足數(shù)據(jù)采集和農(nóng)田設(shè)備控制需要；

步驟四，對路由采集器終端和非路由采集器終端的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行位置標(biāo)注，分別用(X,Y）、(x,y)標(biāo)記；

步驟五，初始化采集器終端的頻率和發(fā)射功率，依據(jù)周圍環(huán)境選擇設(shè)備工作頻段，依據(jù)設(shè)備類型和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，選擇設(shè)備發(fā)射功率；

步驟六，分別計算路由采集器終端和非路由采集器終端節(jié)點(diǎn)的覆蓋半徑R和r，對路由采集器終端和非路由采集器終端的節(jié)點(diǎn)位置進(jìn)行調(diào)整，滿足相鄰終端節(jié)點(diǎn)間距不大于相鄰終端節(jié)點(diǎn)的最小覆蓋半徑；

步驟七，將調(diào)整后的路由采集器終端和非路由采集器終端的節(jié)點(diǎn)位置圖與網(wǎng)絡(luò)劃分圖復(fù)合，形成網(wǎng)絡(luò)劃分及終端節(jié)點(diǎn)部署圖。

進(jìn)一步地，所述路由采集器終端和非路由采集器終端節(jié)點(diǎn)位置初步部署具體方法如下：根據(jù)監(jiān)測對象所需監(jiān)測指標(biāo)和控制設(shè)備的對應(yīng)關(guān)系，確定最佳監(jiān)測點(diǎn)、控制點(diǎn)，將路由采集器終端、非路由采集器終端、傳感器和控制器分派到規(guī)定區(qū)域的最佳監(jiān)測點(diǎn)、控制點(diǎn)；其中路由采集器終端、非路由采集器終端與傳感器及控制器采用有線或無線方式相連，完成環(huán)境監(jiān)測指標(biāo)采集和農(nóng)田設(shè)施設(shè)備自動控制。

進(jìn)一步地，所述步驟六中終端節(jié)點(diǎn)位置調(diào)整方法具體為：首先調(diào)整路由采集器終端節(jié)點(diǎn)位置，從協(xié)調(diào)器終端節(jié)點(diǎn)開始，就近與路由采集器終端連接起來，建立一級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，相同地方式建立多級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，最終將所有路由終端進(jìn)行連接，從協(xié)調(diào)器終端節(jié)點(diǎn)開始，采用前序多叉樹遍歷算法，逐個對相鄰兩個路由采集器終端節(jié)點(diǎn)距離判定，進(jìn)行位置調(diào)整；然后調(diào)整非路由采集器終端節(jié)點(diǎn)位置，首先將非路由采集器終端優(yōu)先與落在本區(qū)域路由采集器終端進(jìn)行連接，然后對兩終端節(jié)點(diǎn)距離判定，進(jìn)行位置調(diào)整，若找不到本區(qū)域路由采集器終端，優(yōu)先與相鄰區(qū)域最近路由采集器終端進(jìn)行連接，然后對兩終端節(jié)點(diǎn)距離判定，進(jìn)行位置調(diào)整。

所述兩終端節(jié)點(diǎn)距離判定方法為：首先調(diào)整路由采集器終端節(jié)點(diǎn)位置，判斷是否滿足(X₂-Y₁)²+(Y₂-Y₁)²<R²，若滿足，則對路由采集器終端節(jié)點(diǎn)位置重新標(biāo)注，若不滿足，則繼續(xù)調(diào)整路由采集器終端節(jié)點(diǎn)位置；然后調(diào)整非路由采集器終端節(jié)點(diǎn)位置，判斷是否滿足(X₂-x₁)²+(Y₂-y₁)²<r²，若滿足，則對非路由采集器終端節(jié)點(diǎn)位置重新標(biāo)注，若不滿足，則繼續(xù)調(diào)整非路由采集器終端節(jié)點(diǎn)位置。

進(jìn)一步地，所述路由采集器終端采用網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，所述非路由采集器終端采用星型結(jié)構(gòu)，每一個路由采集器終端與非路由采集器終端相聯(lián)通，每一個非路由采集器終端與多個傳感器和控制器節(jié)點(diǎn)相連通，所述路由采集器終端通過無線方式與協(xié)調(diào)器相連，再傳遞至下位機(jī)，實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)通訊，從而完成整個農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的集中監(jiān)測和自動控制。