[发明专利]基于DSP的ZigBee网络的农田数据流处理系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种农田数据流处理系统，尤其是一种应用于精准农业领域的农田信息采集与无线传输，实现对农田信息实时监测的系统。

背景技术

目前，我国的精细农业方面研究起步于90年代中期。由中国农业大学率先开展了精细农业的研究，并于1998年成立了我国第一个“精细农业研究中心”，对GPS定位试验、谷物产量传感器、土壤水分测试和水果图像分级等方面进行研究。浙江大学也是国内较早开展精细农业研究的单位之一，从国外引进了高精度的农用差分GPS接收机Ag132，平板式数字化仪，遥感处理软件、远程无线通讯模块等，对农田信息的移动化采集进行了一定研究，但在通讯中尚未能实现图像信息的采集。

中科院合肥智能机械化所的刘原与中科大的宋良图对基于Zigbee技术的农业信息无线传输的硬件进行了相关研究，他们提出用AvR单片机Atlnega8L和芯片CC2420构成无线嵌入式传输智能控制器的设计方法；以及由首都师范大学回楠木等提出的主要是以Jennic公司生产的Zigbee无线微型控制器JN5121-M02模块为核心的无线农田采集控制系统的设计方案。但仅仅实现了定点采集功能，没有进行移动化开发，不能实现农田信息的定点化和移动化采集相结合。

对于农业信息发布的研究上李秀红等提出以ARM CPU为硬件核心，通过μC/OS-II嵌入式操作系统的调度与管理，实现农业现场数据的实时采集与处理，然后经由CDMA/GPRS无线移动通信模块将其发送至数据库服务器。在服务器端，采用ASP.NET技术实现动态WEB发布，用户可以通过INTERNET网络随时浏览和下载各种农业信息数据。但此方案在可靠性、集成性、稳定性和扩展性等方面都有待提高，不能完全适应远程条件下农业环境信息监测与管理的各种需要。

综上所述，可以看出目前我国在农田信息采集和ZigBee无线传感器网络的数据流处理系统存在以下不足：

1.尚未实现基于ZigBee网络的图像的实时监测

目前基于ZigBee网络的温度，湿度等数据监测的研究国内已经有相关报道，但基于ZigBee网络的图像实时监测的研究国内未见相关文献、成果及专利报道。

2.ZigBee无线传感器网络的数据流处理系统速度较慢

关于Zigbee网络技术运用到农田信息定点采集的研究国内已有相关报道，但多数都是采用单片机、ARM处理器为硬件核心，关于结合数字信号处理器DSP开发，实现ZigBee无线传感器网络的数据流快速、高效、安全处理的研究国内未见相关文献、成果及专利报道。

3.无线传感器网络能量利用率低

由于无线传感器网络不依赖固定的基础设施，当节点数目比较大，网络规模太大的时候，高效率的路由算法显得尤为重要。现在国内外流行的一种解决办法就是采用分级结构将网络划分成若干个簇，在分簇的基础上进行路由。LEACH算法是无线传感器网络分簇算法的典型代表，其他如TEEN、APTEEN、PEGASIS等算法都由此而来。由于簇头节点所承担任务远多于簇内成员节点，所以必须由簇内成员轮流当选簇头节点以避免簇头节点因能耗过多而提早失效。现有的分簇算法在簇头轮换时仅依靠随机性进行能源负载的平衡，没有充分考虑到备选节点的剩余能量，会导致某些节点过快耗尽电池能量而缩短系统寿命，簇头节点的选举方式有待于改进。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足而提供一种能够对精准农业领域的农田信息进行实时监测的基于数字信号处理器DSP的ZigBee无线传感器网络的农田数据流处理系统。

为了解决上述的技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：