[發明專利]一種基于無人機的果園監測系統

有效

• 申請號: 201710453476.4
• 申請日: 2017-06-15
• 公開（公告）號: CN107205213B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 潘榮德
• 申請（專利權）人: 江蘇蘇洪農業科技集團有限公司
• 主分類號: H04W4/38
• 分類號: H04W4/38;H04L29/08;G01N33/00;G01D21/02
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 饒富春

1.一種基于無人機的果園監測系統，其特征是，包括果園環境監測模塊、計算機監測中心和智能終端，所述的果園環境監測模塊、智能終端分別與計算機監測中心通信連接；所述的果園環境監測模塊用于通過無線傳感器網絡采集果園環境監測數據，并將果園環境監測數據發送至計算機監測中心；所述的計算機監測中心用于存儲果園環境監測數據和其他果園信息數據，并用于對果園環境監測數據進行分析處理；所述果園環境監測模塊包括一個移動匯聚節點和多個環境監測固定節點，移動匯聚節點設置于無人機上，環境監測固定節點固定部署于設定的果園環境監測區域中，移動匯聚節點隨著無人機的運動，在每一輪的數據收集時，從起始位置出發，陸續收集環境監測固定節點的果園環境監測數據后返回起始位置，準備下一輪數據收集；移動匯聚節點按照下列數據收集策略陸續收集環境監測固定節點的果園環境監測數據：

(1)從環境監測固定節點中選擇優選參考節點，若環境監測固定節點滿足下列條件，則視為優選參考節點：

式中，E_i表示第i個環境監測固定節點，表示E_i的鄰居節點數目，D(E_i,E₀)表示E_i到移動匯聚節點E₀的初始位置的距離，D_S為設定的距離閾值，E_ij表示E_i的第j個鄰居節點，表示E_ij的鄰居節點數目，D(E_ij,E₀)表示E_ij到移動匯聚節點E₀的初始位置的距離；

(2)確定其他環境監測固定節點與通信范圍內的所有優選參考節點之間的距離，其他環境監測固定節點選擇距離最小值對應的優選參考節點，向該優選參考節點發送響應消息，該優選參考節點將發送響應消息的環境監測固定節點標記為發散節點，并記錄與發散節點之間的距離；

(3)按照與優選參考節點之間的距離由近到遠的順序，移動匯聚節點直線運動到各個優選參考節點所在的位置，停留設定的時間收集果園環境監測數據，此時優選參考節點及對應的發散節點將自身的果園環境監測數據傳送至移動匯聚節點。

2.根據權利要求1所述的一種基于無人機的果園監測系統，其特征是，所述的計算機監測中心包括數據存儲模塊、數據處理模塊和通信模塊；所述的數據存儲模塊用于存儲果園環境監測數據和其他果園信息數據；所述的數據處理模塊用于將果園環境監測數據與正常設定值進行比較，輸出異常的果園環境監測數據；所述通信模塊用于實現計算機監測中心與智能終端、果園環境監測模塊之間的數據通信。

3.根據權利要求2所述的一種基于無人機的果園監測系統，其特征是，所述果園環境監測數據包括果園的二氧化碳濃度、空氣溫濕度、土壤溫度、土壤濕度、風速、光照強度。

4.根據權利要求1所述的一種基于無人機的果園監測系統，其特征是，發散節點將自身的果園環境監測數據傳送至移動匯聚節點時，具體執行：

(1)進行果園環境監測數據收集時，移動匯聚節點在通信范圍內向優選參考節點及對應的發散節點發送果園環境監測數據收集指令；

(2)發散節點收到果園環境監測數據收集指令后，向下一跳的發散節點發送信號，并采用單跳方式向移動匯聚節點發送果園環境監測數據，只收到信號的發散節點按照下列公式確定自身通信范圍內的其余發散節點的優選值，并選擇優選值最大的發散節點作為中繼轉發節點：

式中，E_μv表示第μ個只收到信號的發散節點的通信范圍內的第v個發散節點，Y(E_μv)表示E_μv的優選值，D(E_μv,E_y)表示E_μv到優選參考節點E_y的距離，D_S為設定的距離閾值，為E_μv的剩余能量值，U_S為設定的能量值閾值，為E_μv與第μ個只收到信號的發散節點之間的丟包率，G_S為設定的丟包率閾值；

(3)若只收到信號的發散節點選擇出的第一個中繼轉發節點位于移動匯聚節點的通信范圍內，則只收到信號的發散節點通過所述的第一個中繼轉發節點將果園環境監測數據發送至移動匯聚節點；若選擇出的中繼轉發節點不在移動匯聚節點的通信范圍內，所述的第一個中繼轉發節點按照(2)選擇下一個中繼轉發節點，從而所述的只收到信號的發散節點通過多個中繼轉發節點將果園環境監測數據發送至移動匯聚節點。