[发明专利]一种基于无线传感器网络的水稻精准灌溉测控系统

权利要求书

1.一种基于无线传感器网络的水稻精准灌溉测控系统，其特征是，包括农田水位监测装置、基站设备、数据服务器、水泵控制器、水泵以及与水泵连接的多个电磁阀；所述农田水位监测装置包括多个随机部署于设定的农田水位监测区域内的传感器节点，多个传感器节点通过自组织方式构成一个用于感知和采集农田水位信息的无线传感器网络；传感器节点采集的农田水位信息最终传送到基站设备，进而由基站设备将接收到的农田水位信息传送到数据服务器；所述的数据服务器存储有根据水稻栽培的要求设定的农田水位阈值，数据服务器根据接收到的农田水位信息判断各农田水位是否在设定的农田水位阈值范围之内，如果一田块的水位低于农田水位阈值下限，数据服务器发送水泵开启指令给水泵控制器以开启所述水泵，同时给对应该田块的电磁阀发送开启指令，实现农田水位的精准控制。

2.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的水稻精准灌溉测控系统，其特征是，当传感器节点采集到田块的水位达到农田水位阈值上限时，所述数据服务器给对应该田块的电磁阀发送关闭指令，关闭对应该田块的电磁阀。

3.根据权利要求2所述的一种基于无线传感器网络的水稻精准灌溉测控系统，其特征是，当所有电磁阀关闭时，所述数据服务器向水泵控制器发送水泵关闭指令以关闭水泵。

4.根据权利要求1所述的一种基于无线传感器网络的水稻精准灌溉测控系统，其特征是，多个传感器节点构成的无线传感器网络为双层无线传感器网络：传感器节点的角色包括簇头节点和普通成员节点，其中普通成员节点将感知到的农田水位信息发送至自己的簇头节点，进而由簇头节点对簇内各普通成员节点发送的农田水位信息进行融合并发送至基站设备。

5.根据权利要求4所述的一种基于无线传感器网络的水稻精准灌溉测控系统，其特征是，传感器节点通过改进的LEACH分簇协议确定自身的角色，具体包括：

(1)在每一轮分簇时，基站设备向所有传感器节点发送广播信号，每个传感器节点收到广播信号后应用安全加密随机数产生器生成一个0和0.5之间的随机数并计算随机阈值，如果传感器节点生成的随机数小于计算出的随机阈值，则该传感器节点成为临时簇头节点；

设Y(T_i)表示传感器节点T_i的随机阈值，Y(T_i)的计算公式为：

式中，E_i为传感器节点T_i成为簇头节点的概率，r是当前分簇的轮次，Q是有资格成为簇头节点的传感器节点集合，若传感器节点在最近的轮内没有担任过簇头节点，则该传感器节点属于Q；P_i为传感器节点T_i的当前剩余能量，为传感器节点T_i的初始能量，为传感器节点T_i在上一次成为簇头节点时消耗的能量，当传感器节点T_i没有当过簇头节点时

(2)若两个临时簇头节点间距小于其中任意一个传感器节点的通信半径，则该两个传感器节点互为邻居临时簇头节点，当选为临时簇头节点的传感器节点在对应的通信半径范围内广播当选消息，并接收其他临时簇头节点的广播消息，若一个临时簇头节点的剩余能量大于其所有的邻居临时簇头节点，则自动成为真正的簇头节点，否则恢复到普通成员节点状态。