[发明专利]一种面向大田无线传感网的作物生长信息自适应传输方法

说明书

技术领域

本发明属于农业物联网领域，涉及大田信息实时获取,尤其涉及基于无线传感网技术的大田作物生长信息获取方法，具体地说是一种面向大田无线传感网的作物生长信息自适应传输方法，

技术背景

作物精确管理对于发展优质、高产、高效、生态、安全的农业生产尤为重要。其实施过程包括作物生长信息获取、管理与决策和田间实施。其中，作物生长信息的获取是作物生产精确管理的依据，然而目前实施的最大障碍仍然是在农田信息高密度、大范围、低成本、长期获取技术的研究上。无线传感网技术的快速发展，使作物生长信息高密度、大范围、低成本、长期地获取成为可能。但现有的无线传感器网络在信息传输方法上过于简单，对无线传感器节点的控制没有考虑到农田信息的本身特征，导致感知节点工作频繁、能耗高、信息冗余、传输效率低，不利于在野外大田供电设施不足环境下应用。因此，依据大田作物生长信息特征结合无线传感器节点功耗模型，提出一种适合于大田环境下作物生长信息无线传感网自适应传输方法，降低网络节点能耗，延长网络生存周期，无需增加硬件设备。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的缺陷,结合大田作物生长信息变化缓慢特征，提供一种适合于大田环境下作物生长信息无线传感网自适应传输方法，降低网络节点能耗，延长网络生存周期。

本发明为了解决上述问题采用以下技术方案：

一种适合于大田环境下作物生长信息无线传感网自适应传输方法，采用如下步骤：

步骤（1），在农田中按需布置若干个多光谱作物生长传感器节点和一个网关，当启动每个多光谱作物生长传感器节点电源模块时，各传感器节点请求加入自组织网络，并等待网关响应，如果网关发出连接应答，则传多光谱作物生长感器节点联网成功；否则继续等待响应；

步骤（2），作物生长信息无线传感网中各个多光谱作物生长传感器节点以单跳的形式连续发送n帧数据至网关，其中n≥3；

步骤（3），网关监听各个多光谱作生长传感器节点信号强度，寻求信号强度极大值的节点作为工作节点，其余传感器节点进入深度休眠状态；

步骤（4），工作节点在每个工作周期，定时向网关发送采集数据，并记录连续发送次数N；网关收集到工作节点的数据，与上一个周期数据进行差值比较，若差值结果没有超过网关设定的第一阈值ε，网关则采用灰色预测算法预测深度休眠节点的方式采集数据；

步骤（5），若差值结果超过网关设定的第一阈值ε，则网关向无线传感网络中休眠节点发出激活命令，各节点连续采集n帧作物生长信息数据发送至汇聚节点；同时，同时，根据各节点信号强度，寻求信号强度极大值的节点，转换工作节点，其余节点进入深度休眠状态；

步骤（6），若预测次数N超过网关设定的第二阈值θ，则网关向作物生长信息无线传感网络中休眠节点发出激活命令，各节点连续采集n帧作物生长信息数据发送至网关；同时，根据各节点信号强度，寻求信号强度极大值的节点，转换工作节点，其余节点进入深度休眠状态；

步骤（7），重复步骤（4）-（6），直至遍历作物生长信息无线采集网络中所有多光谱作物生长传感器节点。

进一步的，一种适合于大田环境下作物生长信息无线传感网自适应传输方法，所述步骤（4）中第一阈值ε由多光谱作物生长传感器监测的作物种类、品种、生育期决定；对于稻麦作物，ε取值范围为2%-5%。

进一步的，一种适合于大田环境下作物生长信息无线传感网自适应传输方法，所述步骤（4）中网关灰色预测深度休眠节点采集数据，包括如下步骤：

（401）根据多光谱作物生长传感器节点初始发送的N帧采集数据，构建一阶累加灰序列；

原始样本数据序列X₀={X₀（1）,X₀（2）,X₀（3）,…,X₀（n）},为，由X₀的元素进行一阶累加生成AGO序列

X₁（k）={X₁（1）,X₁（2）,X₁（3）,…,X₁（n）}