[发明专利]基于无线传感网络的发酵床垫料监测系统和数据融合算法

说明书

本发明涉及一种基于无线传感网络的发酵床垫料监测系统，其特征在于：包括基站节点、簇首和若干个普通节点，各普通节点采集发酵床环境的各项参数、并将参数传输至簇首，簇首汇聚和融合各参数数据、并将其传输至基站节点，基站节点通过传输协议与PLC进行通讯；并提供一种对簇首与协调节点之间传输的数据进行处理的数据融合算法，该算法包括计算未发生故障普通节点的参数平均值，计算平均值的方差，计算最优加权因子以及计算发生故障的普通节点估计值步骤。上述技术方案中提供的基于无线传感网络的发酵床垫料监测系统和数据融合算法，能解决现有无线网络传感器数据采集准确性和效率低，数据传输功耗大以及容错率低的问题。

技术领域

本发明涉及无线传感器网络技术领域，具体涉及一种基于无线传感网络的发酵床垫料监测系统和数据融合算法。

背景技术

无线传感器网络是一项通过无线通信技术把数以万计的传感器节点以自由式进行组织与结合进而形成的网络形式。构成传感器节点的单元分别为：数据采集单元、数据传输单元、数据处理单元以及能量供应单元。其中数据采集单元通常都是采集监测区域内的信息并加以转换，比如光强度跟大气压力与湿度等；数据传输单元则主要以无线通信和交流信息以及发送接收那些采集进来的数据信息为主；数据处理单元通常处理的是全部节点的路由协议和管理任务以及定位装置等；能量供应单元为缩减传感器节点占据的面积，会选择微型电池的构成形式。无线传感器网络当中的节点分为两种，一个是汇聚节点，一个是传感器节点。汇聚节点主要指的是网关能够在传感器节点当中将错误的报告数据剔除，并与相关的报告相结合将数据加以融合，对发生的事件进行判断。汇聚节点与用户节点连接可借助广域网络或者卫星直接通信，并对收集到的数据进行处理。

目前利用现有无线网络传感器进行发酵床垫料管理装备智能控制系统的数据采集准确性低、效率低，数据传输功耗较大，耗电快，容错率低，难以保证发酵床网上肉鸭养殖的正常养殖。因此，亟需设计一种新的技术方案，以综合解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于无线传感网络的发酵床垫料监测系统和数据融合算法，能解决现有无线网络传感器数据采集准确性和效率低，数据传输功耗大以及容错率低的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用了以下技术方案：

一种基于无线传感网络的发酵床垫料监测系统，其特征在于：包括基站节点、簇首和若干个普通节点，各普通节点采集发酵床环境的各项参数、并将参数传输至簇首，簇首汇聚和融合各参数数据、并将其传输至基站节点，基站节点通过传输协议与PLC进行通讯；

其中，普通节点与簇首的通信过程如下：

(1)将协调节点放置在发酵床的翻耙机上，且协调节点随翻耙机运动轨迹进行运动，各普通节点采集发酵床环境的参数数据，同时设定临界流量E2和临界距离d⁰；

(2)判断普通节点的数据传输流量E1是否满足E1E2；若是，则普通节点选择单跳路由方式传输数据至簇首，进而判断簇首与协调节点之间的距离是否小于临界距离d⁰；若是，则簇首直接与协调节点进行数据传输；否则，簇首暂存数据，等待协调节点的到来，直至簇首与协调节点之间的距离小于临界距离d⁰时，簇首与协调节点进行数据传输；

若普通节点的数据传输流量E1不满足E1E2，则普通节点选择多跳路由方式传输数据至簇首，进而判断簇首与协调节点之间的距离是否小于临界距离d⁰；若是，则簇首直接与协调节点进行数据传输；否则，簇首暂存数据，等待协调节点的到来，直至簇首与协调节点之间的距离小于临界距离d⁰时，簇首与协调节点进行数据传输；

其中，基站节点根据各普通节点剩余能量的估算值选定簇首，且当普通节点采集的参数数据在预定范围内变动时，普通节点不向簇首发送数据。

同时提供一种数据融合算法，其是对上述簇首与协调节点的传输数据进行处理的，该数据融合算法包括以下步骤：