[发明专利]基于Hadoop的作物生长监控云平台及其实现方法

权利要求书

1.一种基于Hadoop的作物生长监控云平台，其特征在于包括：

数据采集终端，用于采集作物生长过程中的环境指标,由作为结点控制器的STC89C52RC微控制器分别与传感器阵列、ZB-GPS模块连接构成；多个数据采集终端通过SMAC协议自组织成的无线传感器网络WSN；

Hadoop平台，包括主机NameNode和从机DataNodes，主机NameNode上运行网络上位机，接收来自WSN的不同位置的作物生长环境数据，拆包并将当日数据存储到主机NameNode上的关系型数据库，前日数据导出为文件提交给HDFS由从机DataNodes进行存储。

2.    根据权利要求1所述的基于Hadoop的作物生长监控云平台，其特征在于：在主机NameNode上建立网站，用于查询HDFS存储的历史数据、关系型数据库中存储的当日数据和各项环境数据指标的历史数据走势图。

3.一种权利要求1所述的基于Hadoop的作物生长监控云平台实现方法，其特征在于步骤如下：

第一步：作为结点控制器的STC89C52RC微控制器分别与传感器阵列、ZB-GPS模块连接构成作物生长监控云平台的数据采集终端；

第二步：多个数据采集终端通过SMAC协议自组织成无线传感器网络WSN，数据采集终端采集不同位置的作物生长环境数据，这些数据通过WSN内中继结点转发到云平台的主机NameNode上；

第三步：云平台的主机NameNode上运行网络上位机，接收来自WSN的不同位置的作物生长环境数据，拆包并将当日数据存储到主机NameNode上的关系型数据库，前日数据导出为文件提交给Hadoop的HDFS进行存储；

第四步：在主机NameNode上建立网站，用于查询HDFS存储的历史数据、关系型数据库中存储的当日数据和各项环境数据指标的历史数据走势图。

4.根据权利要求3所述的基于Hadoop的作物生长监控云平台实现方法，其特征在于第二步所述的不同数据采集终端通过SMAC协议自组织成WSN无线传感器网络的方法如下：

当增加一个采集终端时，该终端向WSN内广播一条包含终端号的wake-up消息；

中继结点始终处于侦听状态，接收到陌生的采集终端号，认为动态加入了新结点，并开始持续侦听网络内所有终端；

当掉电一个采集终端时，该终端向WSN网络中广播一条power-off指令，中继结点除了wake-up指令之外，不再接受来自该终端号的转发请求。

5.根据权利要求3所述的Hadoop的作物生长监控云平台实现方法，其特征在于：采集终端和中继结点的ZB-GPS模块使用MC13213芯片作为SMAC协议的支持核心，实现SMAC协议。

6.根据权利要求3所述的Hadoop的作物生长监控云平台实现方法，其特征在于：第一步所述的传感器阵列搭载光照传感器、空气温湿度传感器和土壤温湿度传感器,分别采集作物生长过程的环境指标，包括光照度、空气温度、空气湿度、土壤温度和土壤湿度五项。

7.根据权利要求3所述的基于Hadoop的作物生长监控云平台实现方法，其特征在于第二步所述的中继结点由STC89C52RC微控制器分别与支持SMAC协议的ZB-GPS模块和支持TCP/IP协议的GPRS模块连接组成，用于将WSN中采集到的传感器数据从WSN转发到云平台主机NameNode上，供上位机进行接收。

8.根据权利要求3所述的基于Hadoop的作物生长监控云平台实现方法，其特征在于实现所述第三步的具体方法如下：

步骤6.1：主机NameNode的网络上位机负责接收数据采集终端通过TCP/IP协议发送的数据包，并解析获取各传感器采集终端的数据信息；

步骤6.2：网络上位机将接收到的数据信息存入关系型数据库，并将前日的数据输出为文本文件；

步骤6.3：主机NameNode将文本文件提交给HDFS存储，HDFS将其作为元数据划分为不同的镜像块，并将其索引存储到主机中；这些镜像块被均衡存储到不同的从机；

步骤6.4：删除这些数据在关系型数据库内的数据记录。