CN110139400A - 一种粮仓环境智能监测***设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于无线传感器的粮仓环境智能监测***设计方法。主要包括：A.在粮仓中部署无线传感器节点，组建无线网络，建立粮仓环境智能监测***模型；B.将监测区域内所有传感器节点进行分簇、分层设计，均衡各节点网络负载，减少能量损失；C.根据传感器节点的不同通信负载为其分配时间片，调整时间调度，保证数据传输的可靠性；D.无线传感器网络为适应频繁变化的通信质量进行自适应修护设计，提高网络可靠性，完成粮仓环境智能监测***的设计。该方法具有较强的可扩展性和鲁棒性，成本低、功耗低，能够实现粮仓长期持续性的环境监测，并通过无线网络传输，将粮仓状态及警报信息实时传输至控制中心，及时做出相关决策。

Description

一种粮仓环境智能监测***设计方法
技术领域
本发明涉及一种粮仓环境智能监测***设计方法，属于网络传输、网络管理***、传感器领域。
背景技术
我国是一个产粮大国，为减少粮食储藏过程中的损失，需要对粮仓环境进行监测。国内大部分粮仓环境监测仍采用传统的有线通信方式或人工方式，这种监测模式运行成本高、***可扩展性差、效率度，而且线缆部署复杂，不易于后期维护，线缆容易老化，数据采集周期长，不能及时反映粮仓的环境状态，导致人力财力的损失。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种具有较强的可扩展性和鲁棒性的粮仓环境智能监测***设计方法，成本低、功耗低，能够实现粮仓长期持续性的环境监测，并通过无线网络传输，将粮仓状态及警报信息实时传输至控制中心，及时做出相关决策。
本发明解决其问题所采用的技术方案，包括以下步骤：
A.在粮仓中部署无线传感器节点，组建无线网络，建立粮仓环境智能监测***模型；
B.将监测区域内所有传感器节点进行分簇、分层设计，均衡各节点网络负载，减少能量损失；
C.根据传感器节点的不同通信负载为其分配时间片，调整时间调度，保证数据传输的可靠性；
D.无线传感器网络为适应频繁变化的通信质量进行自适应修护设计，提高网络可靠性，完成粮仓环境智能监测***的设计。
本发明的有益效果是：
在粮仓环境监测越来越重要的情况下，本发明具有较强的可扩展性和鲁棒性，成本低、功耗低，能够实现粮仓长期持续性的环境监测，并通过无线网络传输，将粮仓状态及警报信息实时传输至控制中心，及时做出相关决策。
附图说明
图1 一种粮仓环境智能监测***设计方法的整体流程图；
图2 粮仓环境智能监测***模型结构图；
图3 无线传感器节点调整时间调度流程图。
具体实施方式
参照图1-图3，本发明所述的方法包括以下步骤：
A.在粮仓中部署无线传感器节点，组建无线网络，建立粮仓环境智能监测***模型；
在粮仓中部署无线传感器节点，节点包括：温度传感器、湿度传感器、虫鸣声音传感器等，所有的无线传感器均由控制中心进行控制，控制中心可以对传感器进行动态地址分配，调整网络平衡。无线传感器节点可以接力宽展无线网络覆盖范围，中继信息。当某个节点失效时，控制中心可以通过刷新进行定位。各节点部署好后，启动所有模块便可组建无线网络，如图2，建立粮仓环境智能监测***模型。无线传感器设置定时采集数据，并将采集到的感知数据发送到附近的网络协调器，然后再传送到控制中心。
B.将监测区域内所有传感器节点进行分簇、分层设计，均衡各节点网络负载，减少能量损失；
（1）将监测区域内所有传感器节点进行分簇设计，每个粮仓内的传感器节点划分为一个簇，每个簇中有一个主节点，其他节点将采集的信息发送给主节点，主节点对数据进行预处理后发送至附近的网络协调器。主节点位于与该簇的其他所有节点距离和最小的位置，减少簇中网络能量的损失；
（2）将传感器网络***进行分层设计，划分为：数据层、控制层、维护层。数据层主要由传感器节点构成，负责在粮仓内采集数据、预处理，并进行传送。控制层主要包括控制中心，控制整个***的网络接入，提高服务接口。维护层包括传感器维护、数据传输、任务调度等，支持各类通信传输协议。通过对***分层，减缓数据量过大带来的网络负载，保证***安全。
C.根据传感器节点的不同通信负载为其分配时间片，调整时间调度，保证数据传输的可靠性（如图3所示）；
（1）主节点发送收集数据的命令，其他节点接收后计算其控制命令传输、接收数据和发送数据所需时间（公式见（2）），并向主节点汇报。主节点根据其他节点的不同通信负载为其分配合适的时间片，节点的活动时间T为：
其中，是命令数据包获取时间片，是命令数据包的发送时间片，是采集数据包的获取时间片，是采集数据包的发送时间片。从而调整时间调度，保证数据传输的可靠性。
（2）节点的控制命令传输所需的时间为：
其中，是节点的子节点集合，是子节点的控制命令传输所需时间，是发送一次控制命令所需时间。节点接收数据的时间为：
其中，表示节点接收数据进行融合的参数。节点发送数据的时间为：
其中，是节点发送自产数据的时间。
D.无线传感器网络为适应频繁变化的通信质量进行自适应修护设计，提高网络可靠性，完成粮仓环境智能监测***的设计。
对无线传感器网络进行自适应修护设计，检查所有邻域节点，若存在两相邻节点与其邻域节点构成网络，则对邻域的两个节点进行修护；若源节点在网络中某条路径的邻域的路径上，邻域路径上的节点包括目的节点，则对其邻域的两个节点之间的路径进行修护。节点在修复状态下将仅在活动时间中获取数据，其他时间进行休眠。网络传输的修复延时为：
其中，是节点的活动时间，是节点的工作周期，i是节点工作次数。通过自适应修护设计，提高网络可靠性，完成粮仓环境智能监测***的设计。
综上所述，便完成了本发明所述的一种粮仓环境智能监测***设计方法。该方法具有较强的可扩展性和鲁棒性，成本低、功耗低，能够实现粮仓长期持续性的环境监测，并通过无线网络传输，将粮仓状态及警报信息实时传输至控制中心，及时做出相关决策。

Claims (3)

1.一种粮仓环境智能监测***设计方法，其特征在于：组建无线传感器网络，保证数据传输和网络的可靠性；
所述方法包括以下步骤：
在粮仓中部署无线传感器节点，组建无线网络，建立粮仓环境智能监测***模型；
将监测区域内所有传感器节点进行分簇、分层设计，均衡各节点网络负载，减少能量损失；
根据传感器节点的不同通信负载为其分配时间片，调整时间调度，保证数据传输的可靠性；
无线传感器网络为适应频繁变化的通信质量进行自适应修护设计，提高网络可靠性，完成粮仓环境智能监测***的设计。
2.根据权利要求1所述的一种粮仓环境智能监测***设计方法，其特征在于：所述步骤C包括：主节点根据其他节点的不同通信负载为其分配合适的时间片，节点的活动时间T为：
。
3.根据权利要求1所述的一种粮仓环境智能监测***设计方法，其特征在于：所述步骤D包括：若存在两相邻节点与其邻域节点构成网络，则对邻域的两个节点进行修护；若源节点在网络中某条路径的邻域的路径上，邻域路径上的节点包括目的节点，则对其邻域的两个节点之间的路径进行修护。
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