[發(fā)明專(zhuān)利]一種面向精細(xì)農(nóng)業(yè)的WSN結(jié)構(gòu)與組網(wǎng)方式

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610943906.6
• 申請(qǐng)日: 2016-11-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108024282A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬廷彥
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 哈爾濱派騰農(nóng)業(yè)科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H04W28/02
• 分類(lèi)號(hào): H04W28/02;H04W40/24;H04W40/32;H04W84/18;G06Q50/02
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本發(fā)明公開(kāi)了一種面向精細(xì)農(nóng)業(yè)的WSN結(jié)構(gòu)與組網(wǎng)方式,所述方法包括以下步驟：第一步，介紹ZigBee的協(xié)議框架和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌⒔榻BMesh網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜途W(wǎng)絡(luò)協(xié)議；第二步，針對(duì)農(nóng)業(yè)應(yīng)用環(huán)境，介紹面向精細(xì)農(nóng)業(yè)的WSN結(jié)構(gòu)，并設(shè)計(jì)面向精細(xì)農(nóng)業(yè)WSN的方案；第三步，設(shè)計(jì)分簇有限自組網(wǎng)的組網(wǎng)方式；第四步，在分簇有限自組網(wǎng)的方式下，對(duì)采用直鏈和交叉雙鏈兩種通信方式下的網(wǎng)絡(luò)能耗和丟包率進(jìn)行測(cè)試比對(duì)。本發(fā)明的面向精細(xì)農(nóng)業(yè)的WSN結(jié)構(gòu)與組網(wǎng)方式，結(jié)合精細(xì)農(nóng)業(yè)的特點(diǎn)，對(duì)組網(wǎng)方式進(jìn)行研究，并對(duì)這種組網(wǎng)方式下的網(wǎng)絡(luò)能耗和丟包率做了相關(guān)測(cè)試。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種面向精細(xì)農(nóng)業(yè)的WSN結(jié)構(gòu)與組網(wǎng)方式，屬于農(nóng)業(yè)信息化技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

精細(xì)農(nóng)業(yè)需要高密度、高速度、高準(zhǔn)確度的農(nóng)田信息作為實(shí)施依據(jù)；然而，在精細(xì)農(nóng)業(yè)中，遠(yuǎn)程信息的獲取是目前需要攻克的一個(gè)難題；利用WSN技術(shù)解決農(nóng)田信息采集與管理問(wèn)題已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)之一；但目前，主要的研究集中于溫室蔬菜大棚和水文檢測(cè)領(lǐng)域內(nèi)的傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，而對(duì)于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在大規(guī)模農(nóng)田種植領(lǐng)域的應(yīng)用及其組織結(jié)構(gòu)、節(jié)點(diǎn)定位、路由協(xié)議、節(jié)能策略與數(shù)據(jù)融合等均缺少系統(tǒng)深入的研究；在這類(lèi)應(yīng)用中，監(jiān)測(cè)面積大、農(nóng)作物生長(zhǎng)周期長(zhǎng)、傳感器節(jié)點(diǎn)數(shù)量多、各節(jié)點(diǎn)往往配置多源信息(各種土壤屬性、環(huán)境屬性與作物生長(zhǎng)信息等)、作物類(lèi)型與地勢(shì)多樣、天氣狀況復(fù)雜，這些特點(diǎn)為面向農(nóng)業(yè)的大規(guī)模無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的應(yīng)用帶來(lái)了挑戰(zhàn)；本發(fā)明在以低成本、低功耗與良好的環(huán)境適應(yīng)性為目標(biāo)，設(shè)計(jì)面向農(nóng)業(yè)的大規(guī)模無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的組織結(jié)構(gòu)，并研究相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)定位與數(shù)據(jù)融合技術(shù)；本發(fā)明在大田和設(shè)施農(nóng)兩個(gè)應(yīng)用環(huán)境領(lǐng)域建立典型的應(yīng)用示范技術(shù)，將WSN理論研究與實(shí)際應(yīng)用結(jié)合起來(lái)。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種面向精細(xì)農(nóng)業(yè)的WSN結(jié)構(gòu)與組網(wǎng)方式，結(jié)合精細(xì)農(nóng)業(yè)的特點(diǎn)，對(duì)組網(wǎng)方式進(jìn)行研究，并對(duì)這種組網(wǎng)方式下的網(wǎng)絡(luò)能耗和丟包率做了相關(guān)測(cè)試。

本發(fā)明的面向精細(xì)農(nóng)業(yè)的WSN結(jié)構(gòu)與組網(wǎng)方式，所述方法包括以下步驟：

第一步，介紹ZigBee的協(xié)議框架和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌⒔榻BMesh網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜途W(wǎng)絡(luò)協(xié)議；

第二步，針對(duì)農(nóng)業(yè)應(yīng)用環(huán)境，介紹面向精細(xì)農(nóng)業(yè)的WSN結(jié)構(gòu)，并設(shè)計(jì)面向精細(xì)農(nóng)業(yè)WSN的方案；

第三步，設(shè)計(jì)分簇有限自組網(wǎng)的組網(wǎng)方式，若有簇首節(jié)點(diǎn)不能正常工作，進(jìn)行自組網(wǎng)，將數(shù)據(jù)發(fā)往臨近的簇首節(jié)點(diǎn)進(jìn)行傳輸；并采用交叉雙鏈通信方式，保證網(wǎng)絡(luò)的低功耗與通信的可靠性；

第四步，在分簇有限自組網(wǎng)的方式下，對(duì)采用直鏈和交叉雙鏈兩種通信方式下的網(wǎng)絡(luò)能耗和丟包率進(jìn)行測(cè)試比對(duì)。

作為優(yōu)選的實(shí)施方案，所述第四步中的測(cè)試對(duì)比結(jié)果表明，采用交叉雙鏈通信方式，交叉雙鏈通信的網(wǎng)絡(luò)能耗大于直鏈，而丟包率有很大程度的降低，從而保證通信的穩(wěn)定性。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的面向精細(xì)農(nóng)業(yè)的WSN結(jié)構(gòu)與組網(wǎng)方式，首先對(duì)WSN的結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹，重點(diǎn)介紹ZigBee的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及Mesh網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并對(duì)WSN的組網(wǎng)方式進(jìn)行研究，針對(duì)精細(xì)農(nóng)業(yè)的實(shí)際應(yīng)用環(huán)境，設(shè)計(jì)面向精細(xì)農(nóng)業(yè)的WSN系統(tǒng)方案。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的面向精細(xì)農(nóng)業(yè)的WSN結(jié)構(gòu)與組網(wǎng)方式，所述方法包括以下步驟：

第一步，介紹ZigBee的協(xié)議框架和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌⒔榻BMesh網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜途W(wǎng)絡(luò)協(xié)議；

第二步，針對(duì)農(nóng)業(yè)應(yīng)用環(huán)境，介紹面向精細(xì)農(nóng)業(yè)的WSN結(jié)構(gòu)，并設(shè)計(jì)面向精細(xì)農(nóng)業(yè)WSN的方案；

第三步，設(shè)計(jì)分簇有限自組網(wǎng)的組網(wǎng)方式，若有簇首節(jié)點(diǎn)不能正常工作，進(jìn)行自組網(wǎng)，將數(shù)據(jù)發(fā)往臨近的簇首節(jié)點(diǎn)進(jìn)行傳輸；并采用交叉雙鏈通信方式，保證網(wǎng)絡(luò)的低功耗與通信的可靠性；

第四步，在分簇有限自組網(wǎng)的方式下，對(duì)采用直鏈和交叉雙鏈兩種通信方式下的網(wǎng)絡(luò)能耗和丟包率進(jìn)行測(cè)試比對(duì)。