[發明專利]一種基于無線傳感器網絡的水稻精準灌溉測控系統

在審

• 申請號: 201711425783.8
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN108322503A
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發明（設計）人: 程丹秋
• 申請（專利權）人: 程丹秋
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;A01G25/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于無線傳感器網絡的水稻精準灌溉測控系統，其特征是，包括農田水位監測裝置、基站設備、數據服務器、水泵控制器、水泵以及與水泵連接的多個電磁閥；所述農田水位監測裝置包括多個隨機部署于設定的農田水位監測區域內的傳感器節點，多個傳感器節點通過自組織方式構成一個用于感知和采集農田水位信息的無線傳感器網絡；傳感器節點采集的農田水位信息最終傳送到基站設備，進而由基站設備將接收到的農田水位信息傳送到數據服務器；所述的數據服務器存儲有根據水稻栽培的要求設定的農田水位閾值，數據服務器根據接收到的農田水位信息判斷各農田水位是否在設定的農田水位閾值范圍之內，如果一田塊的水位低于農田水位閾值下限，數據服務器發送水泵開啟指令給水泵控制器以開啟所述水泵，同時給對應該田塊的電磁閥發送開啟指令，實現農田水位的精準控制。

2.根據權利要求1所述的一種基于無線傳感器網絡的水稻精準灌溉測控系統，其特征是，當傳感器節點采集到田塊的水位達到農田水位閾值上限時，所述數據服務器給對應該田塊的電磁閥發送關閉指令，關閉對應該田塊的電磁閥。

3.根據權利要求2所述的一種基于無線傳感器網絡的水稻精準灌溉測控系統，其特征是，當所有電磁閥關閉時，所述數據服務器向水泵控制器發送水泵關閉指令以關閉水泵。

4.根據權利要求1所述的一種基于無線傳感器網絡的水稻精準灌溉測控系統，其特征是，多個傳感器節點構成的無線傳感器網絡為雙層無線傳感器網絡：傳感器節點的角色包括簇頭節點和普通成員節點，其中普通成員節點將感知到的農田水位信息發送至自己的簇頭節點，進而由簇頭節點對簇內各普通成員節點發送的農田水位信息進行融合并發送至基站設備。

5.根據權利要求4所述的一種基于無線傳感器網絡的水稻精準灌溉測控系統，其特征是，傳感器節點通過改進的LEACH分簇協議確定自身的角色，具體包括：

(1)在每一輪分簇時，基站設備向所有傳感器節點發送廣播信號，每個傳感器節點收到廣播信號后應用安全加密隨機數產生器生成一個0和0.5之間的隨機數并計算隨機閾值，如果傳感器節點生成的隨機數小于計算出的隨機閾值，則該傳感器節點成為臨時簇頭節點；

設Y(T_i)表示傳感器節點T_i的隨機閾值，Y(T_i)的計算公式為：

式中，E_i為傳感器節點T_i成為簇頭節點的概率，r是當前分簇的輪次，Q是有資格成為簇頭節點的傳感器節點集合，若傳感器節點在最近的輪內沒有擔任過簇頭節點，則該傳感器節點屬于Q；P_i為傳感器節點T_i的當前剩余能量，為傳感器節點T_i的初始能量，為傳感器節點T_i在上一次成為簇頭節點時消耗的能量，當傳感器節點T_i沒有當過簇頭節點時

(2)若兩個臨時簇頭節點間距小于其中任意一個傳感器節點的通信半徑，則該兩個傳感器節點互為鄰居臨時簇頭節點，當選為臨時簇頭節點的傳感器節點在對應的通信半徑范圍內廣播當選消息，并接收其他臨時簇頭節點的廣播消息，若一個臨時簇頭節點的剩余能量大于其所有的鄰居臨時簇頭節點，則自動成為真正的簇頭節點，否則恢復到普通成員節點狀態。