[实用新型]面向农业数字信息采集的层次型无线传感器网络系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种无线数据采集网络，尤其涉及一种面向农业数字信息采集的层次型无线传感器网络系统。

背景技术

在大规模精准农业信息检测中，不同地块作物类型、环境或土壤信息有较大的差异。针对农业无线传感器网络监测面积大、农作物生长周期长、传感器节点数量多、各节点往往配置多源信息(各种土壤属性、环境属性与作物生长信息等)、作物类型与地势多样、天气状况复杂等特点，在不同地块布置的传感器节点的类型和密度将会不同，因此适合布置不同的无线传感器网络形式。面积较小的地方，适合用简洁的星型网，而中心节点组成网状网。星型网简洁、易控，但能耗较高，并且由于节点通信距离近，会监测到相似甚至相同的信息，这些冗余信息将大大增加网络的负载。网状网是多跳结构，节点间相互通信，并具有自组织、自配置和自愈的特性，其相近节点间通信距离短的特点有利于节省能量，但同时多跳传输带来中间各节点路由和数据处理的开销。

本实用新型专利就旨在以低成本、低功耗与良好的环境适应性为目标，构建星型网与网状网相结合的混合拓扑结构，使其兼具星状网的简洁、易控以及网状网的多跳和自愈的优点。

实用新型内容

为解决目前现有网络系统功耗高、成本大，不适用于农业大规模田间的信息采集的问题，本实用新型提供一种面向农业数字信息采集的层次型无线传感器网络系统。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种面向农业数字信息采集的层次型无线传感器网络系统，星型网结构的网络是各工作站以星形方式连接起来的，网中的每一个节点设备都以中心节点为中心，通过无线与中心节点相连，如果一个传感器节点需要传输数据，它首先必须通过中心节点。由于在这种结构的网络系统中，中心节点是控制中心，任意两个节点间的通信最多只需两步，所以能够传输速度快，并且网络构形简单、建网容易、便于控制和管理。利用无线能实时监测农场中温度、湿度、光照数据等。

另外，一种面向农业数字信息采集的层次型无线传感器网络系统，包括由若干个星型网和网关构成的无线网状网络、控制中心通过网关与无线网状网络连接。

星型网包括接收和发射信号的路由器和若干与所述的接收和发射信号的路由器通信的无线传感器。

若干个所述的接收和发射信号的路由器构成无线网状网络。无线网状网络的结构为网状多跳结构。

控制中心还包括网络管理器和安全管理器。

本实用新型实现的有益效果：

本实用新型所述的一种面向农业数字信息采集的层次型无线传感器网络系统，由星型网与网状网相结合组成混合拓扑结构，使其兼具星型网的简洁、易控以及网状网的多跳和自愈的优点。其中，星型网具有简洁、易控的特点，但能耗较高，并且由于节点通信距离近，会监测到相似甚至相同的信息，这些冗余信息将大大增加网络的负载。网状网是多跳结构，节点间相互通信，并具有自组织、自配置和自愈的特性，其相近节点间通信距离短的特点有利于节省能量，但同时多跳传输带来中间各节点路由和数据处理的开销。

本实用新型实现了农田的低成本、低功耗与良好的环境适应性等方面的管理，使农户获得最大利益。

附图说明

图1是本实用新型面向农业数字信息采集的层次型无线传感器网络系统一实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下详细描述本实用新型的技术方案。本实用新型实施例仅供说明具体方法，该方法的其规模不受实施例的限制。

实施例

如图1所示，描述了本实用新型无线传感器网络系统的结构组成，它是由星型网1和无线网状网2相结合的两层拓扑结构。控制中心5包括网络管理器51和安全管理器52。第一层是网状结构，由网关21及路由设备3构成，用于控制中心5对网络和安全的管理；第二层是星型网1，由路由设备3及无线传感器11构成，无线传感器如：现场采集设备或手持设备。

在无线传感器网络区域中，每个节点和传感器板相连接，构成一个监测点，把监测到的数据传送给无线传感器节点，数据经过处理后，以无线形式把数据发给路由器。由于无线通信范围有限，路由器接收到的数据包并非直接到达网关，而是采用跳频的方式在路由器之间由远及近传输，最后由网关接收。网关通过串口和服务器相连接，负责把网络中监测到的数据上传到服务器。服务器端的监控软件将会对这些数据经过统计方法处理后显示。系统能保护历史数据，方便农场的科研人员建立历史数据库。系统通过节点连接的拓扑结构，观察监测农场中的节点工作情况。