[发明专利]一种有效的土壤环境监测系统

权利要求书

1.一种有效的土壤环境监测系统，其特征是，包括传感器检测模块、无线传输模块和远程监控系统，所述传感器检测模块由传感器节点组成，用于布置在农业大棚的不同位置处采集土壤的参数信息，所述无线传输模块用于所述传感器检测模块和远程监控系统之间信息的交互，所述传感器检测模块采集得到的参数信息通过所述无线传输模块发送到远程监控系统，所述远程监控系统接收无线传输模块发送来的数据，实现对监测区域内土壤环境的全天候实时监测，并通过无线传输模块对传感器检测模块发送命令，控制传感器节点进行采样，所述无线传输模块包括路由设置单元和节点管理单元，所述路由设置单元采用改进的LEACH算法对传感器节点进行分簇，所述节点管理单元用于选择合适的中继节点实现数据的传输，定义簇首t_m到基站b的距离为l(t_m,b)，簇首t_m的所有邻居簇首到基站b的平均距离为则：

(1)当时，数据包由簇首t_m直接发送给基站b；

(2)当时，簇首t_m选用簇首t_n作为中继节点将数据包传输到基站b，定义中继节点t_n的支付函数为f(t_n)，当支付函数f(t_n)最小时，即选用簇首t_n作为中继节点，具体为：

式中，l(t_n,t_m)为簇首t_n到簇首t_m的距离值，l(t_n,b)为簇首t_n到基站的距离值，为簇首t_m到所有邻居簇首的平均距离值，为簇首t_m的所有邻居簇首到基站的平均距离值，n(t_n)为簇首t_n传输数据包到基站所消耗的单位能量值，为簇首t_m的所有邻居簇首传输数据包到基站所消耗的平均单位能量值，c(t_n)为簇首t_n发送的数据包数量，C(b)为基站b接收到的数据包数量，A、B和C为加权系数，且A+B+C＝1。

2.根据权利要求1所述的一种有效的土壤环境监测系统，其特征是，所述传感器检测模块包括温度传感器、有机质浓度传感器、水解氮传感器和湿度传感器。

3.根据权利要求2所述的一种有效的土壤环境监测系统，其特征是，路由设置单元采用改进的LEACH算法对传感器节点进行分簇，具体包括：

a.簇首的选择，通过改进LEACH算法中的阈值T(n)，从而确定路由算法中的簇首，具体为：

式中，p是所有传感器节点中成为簇首节点的百分率，是轮数间隔值，G是候选节点的集合，c_i是传感器节点的当前能量值，C_m是传感器节点的初始能量值，l_ib是传感器节点与基站之间的距离，是所有候选节点到基站之间距离的平均值；

b.传感器节点成簇，用于在确定簇首后，对非簇首的传感器节点进行分簇，定义传感器节点c_i成簇的代价函数为K(i,j)，则代价函数K(i,j)的计算公式为：

式中，d_ij是传感器节点c_i到簇首t_j的距离，d_max是传感器节点c_i到所有簇首距离的最大值，l_j是簇首t_j到基站的距离值，l_max是所有簇首到基站的距离最大值，e_i和E_j分别是传感器节点c_i和簇首t_j的剩余能量值,e₀和E₀分别是传感器节点c_i和簇首t_j的初始能量值，A和B分别是各项参数的权重，且A+B＝1；

当传感器节点c_i成簇的代价函数K(i,j)最小时，则令传感器节点c_i加入簇首t_j。