[發(fā)明專利]一種位置受限的太陽能殺蟲燈節(jié)點(diǎn)部署方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011189779.8
• 申請(qǐng)日: 2020-10-30
• 公開（公告）號(hào): CN112288167A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 舒磊;楊帆;劉野
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06Q10/04
• 分類號(hào): G06Q10/04;G06Q50/02
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 王玉

本發(fā)明公開了一種位置受限的太陽能殺蟲燈節(jié)點(diǎn)部署方法，包括：將邊界不規(guī)則的監(jiān)測(cè)區(qū)域離散化為網(wǎng)格點(diǎn)，基于所述網(wǎng)格點(diǎn)構(gòu)建區(qū)域網(wǎng)格點(diǎn)集；提取區(qū)域網(wǎng)格點(diǎn)集中的網(wǎng)格點(diǎn)，根據(jù)預(yù)定在田埂上的候選位置，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)；提取區(qū)域網(wǎng)格點(diǎn)集中的網(wǎng)格點(diǎn)，圍繞所述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)構(gòu)建覆蓋網(wǎng)格點(diǎn)集；構(gòu)建覆蓋網(wǎng)格點(diǎn)集的覆蓋率和重疊率計(jì)算模型，獲取網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)構(gòu)建方案；基于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)構(gòu)建方案，對(duì)邊界不規(guī)則的監(jiān)測(cè)區(qū)域進(jìn)行太陽能殺蟲燈節(jié)點(diǎn)部署。本發(fā)明以所構(gòu)建覆蓋網(wǎng)格點(diǎn)集的覆蓋率最大、重疊率最小為目標(biāo)，獲取網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)構(gòu)建方案的過程中，起始于邊界不規(guī)則區(qū)域的獨(dú)立邊界，利用近似算法進(jìn)行求解，具有較快的尋優(yōu)收斂速度，能夠快速并且精準(zhǔn)的獲得最優(yōu)部署方案。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種位置受限的太陽能殺蟲燈節(jié)點(diǎn)部署方法，屬于節(jié)點(diǎn)部署技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

太陽能殺蟲燈在農(nóng)業(yè)趨光性害蟲受燈光引誘并接觸金屬網(wǎng)時(shí)釋放高壓脈沖電流殺滅害蟲害，可有效減少施用農(nóng)藥造成的環(huán)境污染和食品安全問題。隨著“精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)”和“智能農(nóng)業(yè)”的快速發(fā)展，以及農(nóng)業(yè)信息化需求的不斷增長，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于農(nóng)情信息采集、農(nóng)業(yè)裝備智能控制等方面。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)適用于大規(guī)模部署和區(qū)域監(jiān)測(cè)，可以很容易地與太陽能殺蟲燈結(jié)合，形成一種新型的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)-太陽能殺蟲燈物聯(lián)網(wǎng)。利用該技術(shù)不僅可以大大提高植保人員在蟲情監(jiān)測(cè)上的工作效率，而且還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽能殺蟲燈節(jié)點(diǎn)之間工作狀態(tài)的監(jiān)測(cè)。

然而，現(xiàn)有的殺蟲燈部署方法主要由工程安裝人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形和殺蟲燈有效作用范圍進(jìn)行確定，這將會(huì)出現(xiàn)了以下3個(gè)問題：1)因部分殺蟲燈工作范圍重疊而造成資源浪費(fèi)；2)因部分區(qū)域無法得到殺蟲燈有效工作范圍的覆蓋使得害蟲有隙可乘，為蟲害爆發(fā)埋下了隱患；3)無法根據(jù)區(qū)域內(nèi)種植的異構(gòu)作物(如種植了玉米、小麥等不同種類作物)對(duì)殺蟲燈不同部署密度進(jìn)行差異化部署。同時(shí)，為了最小化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響和日常維護(hù)成本，殺蟲燈還需要盡量被布置在田埂上，而對(duì)于存在水體的區(qū)域則需要采用閉環(huán)部署方式。因此，為實(shí)現(xiàn)以最低維護(hù)成本完成對(duì)農(nóng)田區(qū)域的全覆蓋，確保病蟲害監(jiān)測(cè)和防治效果，需要構(gòu)建由若干殺蟲燈組成的殺蟲燈網(wǎng)絡(luò)。

網(wǎng)絡(luò)覆蓋質(zhì)量作為構(gòu)建殺蟲燈網(wǎng)絡(luò)的最根本前提，直接影響到感知設(shè)備從客觀環(huán)境中獲取物理信息的能力。對(duì)于殺蟲燈網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)空間地理位置的優(yōu)化，不僅可以提高網(wǎng)絡(luò)覆蓋率，還能夠提升網(wǎng)絡(luò)連通性、可靠性和能效性等諸多方面的性能。但是，由于農(nóng)田復(fù)雜的地形地貌，傳統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)部署策略無法直接應(yīng)用，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)部署成本增大，因而需要針對(duì)此類特殊的應(yīng)用需求，設(shè)計(jì)相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)部署策略。

節(jié)點(diǎn)部署策略一般分為兩類：一類是確定性節(jié)點(diǎn)部署，主要通過協(xié)作覆蓋模型完成目標(biāo)區(qū)域的部署；另一類是隨機(jī)性節(jié)點(diǎn)部署，主要是通過在監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)隨機(jī)地部署一些殺蟲燈節(jié)點(diǎn)，以完成目標(biāo)區(qū)域的覆蓋。由于殺蟲燈的節(jié)點(diǎn)部署問題是NP(non-deterministic polynomial，非確定性多項(xiàng)式)難，目前國內(nèi)外已經(jīng)提出了很多種基于不同優(yōu)化策略的節(jié)點(diǎn)部署策略，如基于蟻群算法的節(jié)點(diǎn)部署策略、基于人工蜂群的節(jié)點(diǎn)部署策略和基于遺傳算法的節(jié)點(diǎn)部署策略等，但都不同程度地存在收斂速度慢且不易出現(xiàn)可行解的技術(shù)缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種位置受限的太陽能殺蟲燈節(jié)點(diǎn)部署方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)部署策略未考慮農(nóng)田的邊界具有不規(guī)則性以及太陽能殺蟲燈的部署位置具有約束性的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種位置受限的太陽能殺蟲燈節(jié)點(diǎn)部署方法，包括如下步驟：

將邊界不規(guī)則的監(jiān)測(cè)區(qū)域離散化為網(wǎng)格點(diǎn)，基于所述網(wǎng)格點(diǎn)構(gòu)建區(qū)域網(wǎng)格點(diǎn)集；

提取區(qū)域網(wǎng)格點(diǎn)集中的網(wǎng)格點(diǎn)，根據(jù)預(yù)定在田埂上的候選位置，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)；

提取區(qū)域網(wǎng)格點(diǎn)集中的網(wǎng)格點(diǎn)，圍繞所述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)構(gòu)建覆蓋網(wǎng)格點(diǎn)集，所述覆蓋網(wǎng)格點(diǎn)集中的網(wǎng)格點(diǎn)與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的歐式距離不大于預(yù)設(shè)距離；

構(gòu)建覆蓋網(wǎng)格點(diǎn)集的覆蓋率和重疊率計(jì)算模型；