[發明專利]一種農業環境參數無線網絡采集系統的采樣周期節能算法

有效

• 申請號: 201911113811.1
• 申請日: 2019-11-14
• 公開（公告）號: CN110830857B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 袁洪波;程曼;蔡振江
• 申請（專利權）人: 河北農業大學
• 主分類號: H04Q9/00
• 分類號: H04Q9/00;H04W4/38;H04W84/18;G08C17/02
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 李興林

本發明公開了一種農業環境參數無線網絡采集系統的采樣周期節能算法，屬于農業環境參數無線網絡采集技術領域。包括以下步驟：a.設定環境參數變化時間段；b.設定各環境參數變化時間段內基準時長Δt；c.獲得溫度變化趨勢k；d.計算第一個環境參數變化時間段內的環境參數采集周期；e.計算第二個及以后各環境參數變化時間段內的環境參數采集周期；它能對系統的數據采集時間進行合理地安排，在確保對數據變化能及時、可靠的采集的同時，還降低了能耗，從而延長了設備的維護時間。

技術領域

本發明涉及農業環境參數無線網絡采集技術領域。

背景技術

隨著農業現代化程度的提高以及精細農業和智慧農業的發展，農業環境監測變得越來越重要，比如溫室內部環境監測、畜禽舍內部環境監測等。現階段環境監測網絡已經逐漸向無線監控網絡轉變，即通過構建無線傳感器網絡實現農業環境監測。

構建無線傳感器網絡需要考慮傳感器和無線網絡的供電問題，目前，一般采用電池供電，那么數據采集和傳輸的功率消耗必須要進行優化，以節約電能，盡量延長電池的使用時間。無線傳感器網絡中的電能消耗分為兩部分：傳感器用電消耗和無線網絡數據傳輸用電消耗。現在對于無線傳感器網絡的電源節能控制主要通過控制數據采集的頻率來實現，比如對傳感器連接的感知設備(如單片機)設定一個時間，例如30分鐘給傳感器供電一次采集一次環境信號，同時將信號通過無線網絡傳輸到服務器。但是這種固定時間采集信息的方式存在一定的弊端，比如在30分鐘內環境參數變化不大，那么每30分鐘采集并傳輸一次數據就沒有太大的必要，反而造成了電能的額外消耗；假如30分鐘內環境參數發生了比較劇烈的變化，需要及時采取應對措施，但是由于固定時間的設置，有可能錯過環境調控的最佳時機，對動物或植物造成一定的傷害。

因此，根據實際環境變化情況動態控制傳感器的開啟來采集環境參數，在溫度變化較快的情況下，增加信息采集頻率，在溫度變化較慢的情況下，降低信息采集頻率，以實現電量的節約非常有必要。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種農業環境參數無線網絡采集系統的采樣周期節能算法，它能對系統的數據采集時間進行合理地安排，在確保對數據變化能及時、可靠的采集的同時，還降低了能耗，從而延長了設備的維護時間。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：

一種農業環境參數無線網絡采集系統的采樣周期節能算法，包括以下步驟：

a.設定環境參數變化時間段，根據環境參數類型變化速率的周期性規律，確定環境參數變化時間周期，設定環境參數變化時間段劃分閾值,根據環境參數變化時間段劃分閾值將環境參數變化時間周期分為多個環境參數變化時間段，環境參數變化時間段劃分閾值是指在各環境參數變化時間段內，環境參數升高或降低一個計量單位所需時間的最大偏差值；

b.設定各環境參數變化時間段內基準時長Δt，分別設定各環境參數變化時間段的基準時長Δt，各基準時長Δt為其所處環境參數變化時間段內平均升高或降低一個計量單位所需時間的兩倍以上；

c.獲得溫度變化趨勢k，令第一個環境參數變化時間段的初始時刻為t₀，令初始時刻t₀間隔一個基準時長Δt后的時刻為t₁；在t₀時刻給環境參數采集傳感器供電啟動一次，使環境參數采集傳感器采集并傳輸一次數據，令t₀時刻所采集的數據為T₀，然后在t₁時刻再給環境參數采集傳感器供電啟動一次，使環境參數采集傳感器采集并傳輸一次數據，令t₁時刻所采集的數據為T_start，依據下述公式：

獲得第一個環境參數變化時間段內的溫度變化趨勢k；

d.計算第一個環境參數變化時間段內的環境參數采集周期，令第一個環境參數變化時間段的環境參數變化步長為t'，依據下述公式：