[发明专利]一种应用于饲养环境监测的蓝牙网关优化方法

说明书

本发明属于无线通信领域，具体涉及一种应用于饲养环境监测的蓝牙网关优化方法。所述方法包括数据优先队列排队机制、缓存队列管理方法和采样频率自适应机制。所述方法通过队列机制和缓存管理方法优先发送对监测效果影响最大的关键信息，应用反馈机制结合监测参量异常程度对节点的采样周期进行自适应调控。所述方法显著缩短了关键信息的传输时延，大幅度降低了丢包率，提高了数据传输的实时性和可靠性。相较于传统方法，本发明更适用于参量类型多样、环境变化复杂的畜禽饲养环境监测中，所述方法处理异常数据更及时有效，降低了环境突变带来的损失。

【技术领域】本发明公开了一种应用于饲养环境监测的蓝牙网关优化方法，属于无线通信领域。

【背景技术】蓝牙是一种支持设备短距离通信的无线电技术，具有低功耗、低辐射、低成本的特点。低功耗蓝牙技术已在人们的日常生产生活中获得了广泛的应用，如消息推送，室内定位以及无线传感器网络。

在无线传感器网络领域中，蓝牙网关采用星型结构将多个载有蓝牙设备的传感器节点进行组网，可以最小化数据传输过程的功率。当网关与服务器距离较远时利用Wi-Fi等远距离通信协议实现网关内缓存数据与服务器之间的传输。蓝牙网关具有组网灵活、功耗低、鲁棒性强的优势，被广泛应用于辅助畜牧生产、环境参量监测等领域。

研究表明，猪、牛等畜禽所发生的大部分主要疾病都与饲养环境密切相关，因此监测并改善饲养环境对控制畜禽疾病起至关重要的作用。实时监测饲养环境中光照度、温湿度、氨气和二氧化碳的变化趋势，同时监测风机状态和卷帘状态可以及时发现并应对环境变化做出有效控制。

现有技术应用于饲养环境监测的蓝牙网关存在以下技术问题：

由于蓝牙“点对多点”通信效率的限制，蓝牙网关连接8个或以上设备时会因为数据高并发问题导致网关存储数据溢出、数据丢失等情况，需要设计缓存队列存储待转发至服务器的数据。

在饲养环境监测中，多类型传感器使用统一的数据采样频率难以适应实际要求，需要动态调整采样频率以实时掌握监测效果。

当前蓝牙技术的远程通信机制由于网络高复杂度、网络拥堵和网络故障多样，需要应用重传机制降低丢包率，这也意味着网关的缓存队列会因为不断的重传而面临数据量陡增的情况，同时重传带来的网络开销会导致时延增加。因此，需要提供一种蓝牙网关优化方法，使其在保证数据通信可靠性的同时降低时延敏感信息的延迟，提高蓝牙数据传输的实时性能。

【发明内容】鉴于上述蓝牙网关设计中存在的问题，本发明的目的在于将优先队列和反馈机制应用于饲养环境监测中的蓝牙网关构建过程，提出一种应用于饲养环境监测的蓝牙网关优化方法。

本发明所述的一种应用于饲养环境监测的蓝牙网关优化方法，所述方法包括：

(1)数据优先队列排队机制：对传输至蓝牙网关的多种类型传感器的数据使用一种根据参量类型和数值异常程度分配优先级的排序机制。所述排序机制是对于需求低时延性的数据帧，所述网关为其分配高优先级并存入缓存队列中，所述网关按照优先级由高至低的顺序依次向服务器转发信息。

(2)缓存队列管理方法：在缓存队列已满时，删除优先级低冗余度高的数据，将当前数据缓存至队列中。所述优先级是对数据进行优先度计算，并将所述数据的优先级与所述缓存队列中已有数据的优先级进行比较，删除所述缓存队列中优先级最低的数据。所述冗余度较高的数据，是指数据与相邻时刻数据部分相同，相同部分越多冗余度越高。

(3)采样频率自适应机制：对节点传输至所述蓝牙网关的多参量数据进行阈值判断，根据所述参量的异常程度确定传感器采样频率，并将反馈信息发送给所述节点，对所述节点传感器的采样频率实现自适应调控。所述反馈信息是包含所述节点编号和所述采集周期值的数据帧。

进一步地，所述内容(1)包括如下步骤：