[发明专利]基于无线传感器网络的农作物生长环境监测系统及方法

权利要求书

1.基于无线传感器网络的农作物生长环境监测系统，其特征是，包括环境监测装置、基站和监测中心，其中环境监测装置包括多个位于待测点的传感器节点，所述传感器节点用于采集待测点的环境信息，并将环境信息发送至基站；基站与监测中心无线连接，用于接收和处理传感器节点发送的环境信息，并将处理后的环境信息发送至监测中心；多个位于待测点的传感器节点通过拓扑演化机制构建成一个用于感测和采集待测点的环境信息的无线传感器网络；拓扑演化机制具体包括：

S001初始时刻，基站与其附近的传感器节点一同构成初始拓扑；

S002每过一个时间步长，向当前拓扑中加入一个传感器节点；

S003新加入的传感器节点根据当前剩余能量调节自身的通信半径，并确定当前拓扑的位于其通信半径范围内的传感器节点，归入邻居节点集；

S004新加入的传感器节点计算邻居节点集中每一个传感器节点被选择连接的概率；

S005根据计算出的概率由大到小的顺序从邻居节点集中选出m₀个传感器节点进行连接，其中m₀m，其中m为邻居节点集中包含的传感器节点个数；

S006继续执行步骤S002到S005，直到N₁个传感器节点加入拓扑，其中N₀+N₁＝N，其中N₀为初始拓扑包含的传感器节点个数，N为部署在设定的监测区域内的传感器节点个数；

传感器节点被选择连接的概率根据下列公式计算：

式中，Λ_z表示新加入的传感器节点z的邻居节点集，∏(x)表示邻居节点集中第x个传感器节点被选择连接的概率，D_x为所述第x个传感器节点的节点度，W_x为所述第x个传感器节点的当前剩余能量，B(x,z)为所述第x个传感器节点与新加入的传感器节点z之间的距离，B(x,sink)为所述第x个传感器节点到基站的距离，y表示邻居节点集中第y个传感器节点，D_y为所述第y个传感器节点的节点度，W_y为所述第y个传感器节点的当前剩余能量，B(y,z)为所述第y个传感器节点与新加入的传感器节点z之间的距离，B(y,sink)为所述第y个传感器节点到基站的距离，a₁、a₂为预设的权重系数；

基站与其附近的传感器节点一同构成初始拓扑，具体为：

(1)基站确定各附近节点的效用值，其中附近节点为距离基站小于B_T的传感器节点；

其中，设R_p表示附近节点p的效用值，R_p的计算公式为：

式中，W_p为附近节点p的当前剩余能量，B(p,sink)为附近节点p到基站的距离，W_elec为射频传输系数，ε_amp为传感器节点的发送电路的放大系数，B_p-max为附近节点p与其相距最远的邻居节点的距离；

(2)设置效用值阈值R_T，将满足R_pR_T的附近节点与基站一同构成初始拓扑。

2.根据权利要求1所述的基于无线传感器网络的农作物生长环境监测系统，其特征是，所述的监测中心连接有信息收发器。

3.根据权利要求2所述的基于无线传感器网络的农作物生长环境监测系统，其特征是，所述监测中心包括数据存储模块、数据分析模块、控制模块，其中数据存储模块用于将从基站接收到的环境信息存储到内置的数据库中；所述的数据分析模块用于将环境信息与其预设的对应门限值进行比较；所述控制模块用于在环境信息超过对应门限值时控制信息收发器向用户终端发送报警短信。