[发明专利]基于云平台的林业物联网系统

摘要

本发明公开了一种基于云平台的林业物联网系统，其包括云平台、云网关和无线传感器网络。无线传感器网络负责对林区的数据进行采集，云网关对无线传感器进行统一的管理及数据的收割，通过有线或者无线的方式将数据传输至云平台，最后云平台以云服务的模式将数据提供给用户。本系统结合林地用地类型，根据传感器网络的部署覆盖策略及网络拓扑组织结构，提出了有林地、灌木林地及疏林地无线传感器网络的组建方式。针对不同的网络组建方式，云网关设计了不同的数据收割算法及基于统一的时间列表的网络管理办法。同时，通过提供云平台访问接口，在云平台层对云网关进行虚拟化，向用户提供基于IaaS服务的透明访问。

主权项

一种基于云平台的林业物联网系统，其特征在于，包括：无线传感器网络、云网关和云平台，其中：所述无线传感器网络包括多个传感器节点，各传感器节点的信息在所述云平台注册，并同步至所述云网关，该信息包括节点的编号、名称、MAC地址、节点的位置和传感器属性，所述云网关根据注册的信息，对各传感器节点进行统一管理及数据收割，传感器节点在接收到所述云网关的唤醒命令后进行林业数据的采集，并将采集到的数据聚合到汇聚节点，通过汇聚节点发送给所述云网关；所述云网关包括核心控制模块、数据采集模块、数据通信模块和电源管理模块，所述核心控制模块存储有系统管理配置信息和数据管理配置信息，按照预定的时间唤醒所述云网关，根据用户的控制命令或自动与所述云平台的任务列表进行同步更新，并根据任务列表中任务的执行时间，开启所述数据采集模块或所述数据通信模块的功能；所述数据采集模块启动后，以启发式的节点唤醒方式将所述云网关管理下的所述无线传感器网络中的各传感器节点进行唤醒，接收所述无线传感器网络中的各传感器节点采集的数据，并将所接收的数据进行存储；所述数据通信模块启动后，通过无线通信方式将所述数据采集模块存储的采集数据发送到所述云平台；所述电源管理模块用于判断当前任务与下一条任务的时间间隔是否大于设定阈值，若大于设定阈值，则当前任务结束后所述云网关进入休眠状态，否则所述云网关继续保持工作状态，等待执行下一条任务；所述云平台用于提供一个数据处理、数据共享以及控制和管理所述云网关、所述无线传感器网络的平台，通过统一接口获取所述云网关采集到的监测数据，并通过数据的统一管理和共享机制，按照数据对应的节点位置和传感器属性将接收的监测数据整编入库，并接受用户的查询使用；所述云平台还存储有可供用户编辑的任务列表，接收用户的控制信息或任务信息，并将所述控制信息或任务信息发送给所述云网关，通过所述云网关对所述无线传感器网络中的传感器节点进行控制管理；当林区为有林地时，无线传感器节点以菱形网格部署，拓扑组织结构采用分级网络结构，传感器节点组成网络下层，每个菱形网格四角布置一个传感器节点，簇头节点组成网络上层，每隔一个菱形网格，中心放置一个簇头节点，每个簇头节点管理4个普通节点，汇聚节点管理该有林地区域的簇头节点，在网络下层，分布在菱形网格的4个普通传感器节点以簇头节点为聚合节点，普通传感器节点将数据传输给簇头节点，簇头节点之间根据最小生成树Prim算法构建树形路由，以多跳的方式进行通信，簇头节点收到周围4个普通节点的数据后，根据聚合函数进行数据聚合，并最终由汇聚节点传输给所述数据采集模块。