[发明专利]一种基于移动协调节点与数据暂存机制的猪舍监控方法

说明书

技术领域

本发明涉及嵌入式技术、无线传感网技术，具体涉及具有移动协调节点与数据暂存机 制的无线簇型路由算法的猪舍环境监控方法。

背景技术

目前我国养猪业正向着大型化的趋势发展，猪舍的信息化管理日益重要。目前猪舍环 境的监控与调节大多都采用人工现场控制，不仅占用大量的人力，在实时性、可操作性等 方面也存在着明显的不足。而且传感器与处理器之间一般都以有线接入为主，导致猪舍里 线路复杂，维护更新很困难。所以急需设计出一种智能化的信息管理系统来解决这些问题。 而无线传感器网络因其体积小、造价便宜、安装方便、便于检测环境信息等优点，使其在 现代大规模的动物养殖生产中广泛应用。

节点的能量有限是无线传感器网络的一个显著不足之处，所以我们要尽可能的减少节 点的能量消耗。目前，在节点能量优化算法方面，国内外已经做了大量研究。如王莹莹等 针对均匀分簇所造成的能耗不均问题，提出了一种能耗均衡的非均匀分簇算法E-BUCA， 加入一个节点密度函数，增大高密度区域节点成为簇头的概率，减少低密度区域节点成为 簇头的概率，使簇头根据节点的分布情况相对均匀的分布在网络中；PratyayKuilan等人 提出一种基于能量有效性分簇的粒子群优化算法，此算法分为路由算法和分簇算法两部分， 路由算法由高效的粒子编码方案和多目标适应度函数发展而来，分簇算法是通过负载平衡 来考虑节点的剩余能量而提出的；SaeidMottaghi等人提出了一种加入移动协调节点和汇 合节点的LEACH优化算法，通过协调节点的移动，缩短通信的距离，降低了网络的总能 耗。但其加入汇合节点使得整个算法略显繁琐；RitwikBanerjee等人提出了一种加入移动 基站的优化路由算法，解决了各簇的负载平衡问题和固定基站引起的能量空洞的问题。但 其只是平均了簇头能量的消耗，而没有减少网络整体的能量消耗；已有的协议对无线传感 网络都有不同程度的优化，但均没有充分考虑到减少簇头的能量消耗，所以本发明在总结 前人的基础上，在各个簇头与移动协调节点(小车)之间的传输距离上做了优化处理，通 过簇头数据暂存机制和协调节点的移动来缩短协调节点与簇头的通讯距离，从而解决了通 讯距离较远的簇头能量消耗过快的问题，形成了一个适合运用到猪场环境监控系统中的新 算法。

发明内容

本发明目的：为了实现猪舍环境监控系统良好运行，设计出一种基于移动协调节点与 数据暂存机制的猪舍监控系统，重点对其中的无线传感网络进行优化。通过加入一个移动 的协调节点(小车)，对无线传感网络的簇头节点与协调节点之间的传输距离进行优化，从 而降低系统的能量消耗，延长网络的寿命，保证系统的良好运行。

本发明设计了基于移动协调节点与数据暂存机制的猪舍环境监控方法，实现对养猪场 环境的智能化调控。本发明采用的技术方案是：一种基于移动协调节点与数据暂存机制的 猪舍监控方法，包括以下步骤：

步骤1，构建基于移动协调节点与数据暂存机制的猪舍监控系统，该系统主要由信息 采集系统、信息管理系统以及远程监控端三部分组成；信息采集系统主要由终端节点、簇 头节点和协调节点组成的无线传感网络构成，终端节点和簇头节点采集猪舍内的环境信息， 通过ZigBee无线技术把信息发送至协调节点。协调节点负责信息的整合处理，然后再把信 息发送到信息管理系统；信息管理系统中，在tiny6410平台上移植数据库和web服务器， 通过wifi技术使tiny6410连接入互联网；远程监控端是用户通过互联网访问现场控制器的 终端。

步骤2，基于移动协调节点与数据暂存机制的路由算法设计：包括根据网络节点的阈 值T(n)选择出簇头节点；选择好簇头节点后，其他节点根据自己与簇头节点的距离来选择 要加入的簇；簇头节点根据自己与协调节点间的距离来选择不同的传输方式；根据协调节 点与簇头节点的通信距离是否大于d₀，选择不同的能量消耗模型。

进一步，所述步骤1中，终端节点上安装有传感器、摄像头和zigbee模块，协调节点 和现场控制器都被安放在实际应用中的一台巡迹机器人小车上，同时小车上还安装有音频 传感器、摄像头和多种环境传感器等装置，且这些部件直接与现场控制器tiny6410有线连 接。