土壤湿度传感器网络系统及其信息获取方法

摘要

本发明公开了一种土壤湿度传感器网络系统，包括：土壤湿度传感设备，用于通过与其连接的土壤湿度传感器获取其周围的土壤湿度值、空气温湿度，对所述土壤湿度值进行数据处理；数据汇集设备，用于接收来自传感节点的数据并将该数据打包后发送给数据远程传输设备；数据远程传输设备，用于将来自所述数据汇集设备的数据包传输到系统管理设备；系统管理设备，用于对传感器网络数据进行接收、存储和分析，对所述土壤湿度传感设备进行控制管理。本发明提供的土壤湿度传感器网络及其动态采样调度方法，在不损失传感器网络感知精度的前提下可大幅度降低传感器网络采样频率，实现传感器网络基于应用的优化。

主权项

一种应用土壤湿度传感器网络系统进行土壤湿度信息获取的方法，其特征在于，该方法基于土壤湿度变化进行动态调度传感器网络节点采样，控制传感器网络节点进入休眠状态或唤醒状态，其包括：A.传感器网络节点根据调度方法，动态调整传感器网络节点采样周期和工作‑休眠比；B.传感器网络节点根据调度方法，使得位于土壤湿度相同区域的传感器网络节点依次轮流进入休眠模式；所述土壤湿度传感器网络系统包括：土壤湿度传感设备，用于通过与其连接的土壤湿度传感器获取其周围的土壤湿度值、空气温湿度，对所述土壤湿度值进行数据处理，并与网络中数据汇集设备进行无线通信；数据汇集设备，用于接收来自传感节点的数据并将该数据打包后发送给数据远程传输设备，以及向所述土壤湿度传感设备发送指令信息；数据远程传输设备，用于将来自所述数据汇集设备的数据包传输到系统管理设备，所述数据远程传输设备与所述数据汇集设备一起组成网关；系统管理设备，用于对传感器网络数据进行接收、存储和分析，对所述土壤湿度传感设备进行控制管理；所述使得位于土壤湿度相同区域的传感器网络节点依次轮流进入休眠模式的调度方法包括如下步骤：步骤1：采用分簇路由算法，生成网络分簇，并产生簇头节点；步骤2：簇头节点收集簇内各子节点传感器数据，并按传感器数据值进行分组，传感器数据相同节点具有相同分组；步骤3：簇头节点在每个分组中选取一个节点，并将其设置为活跃状态，同一分组中其他节点设置为休眠状态，当执行N个采样周期后，簇头节点重新进行分组并重新选取每个分组中的活跃节点；所述动态调整传感器网络节点采样周期和工作‑休眠比的调度方法包括基于最近n次数据变化差方法、基于历史数据预测方法、基于同质参数变化方法、基于异质参数变化方法四种方法，其中，基于最近n次数据变化差方法为，当最近n次相邻采样数据差的绝对值有渐增趋势时，则减少节点休眠周期，增大采样频率；反之，若最近n次相邻采样数差有渐小趋势时，则适当降低采样频率；基于历史数据预测方法为，节点每次读取土壤湿度传感器数据并存储于本地或网络管理节点，并基于线性回归模型对历史数据进行建模，构建土壤湿度预测函数，预测土壤湿度变化趋势，并按照预测结果，判断增大或减少采样周期；基于同质参数变化方法为，根据传感器网络中所采集到的部分土壤湿度传感器输出数值的变化来动态调整其他土壤湿度传感器采样周期；基于异质参数变化方法为，根据传感器网络所采集到的非土壤水分参数变换来调整土壤水分采样周期。