[发明专利]基于无线传感器网络的自适应农业信息数据管理方法

说明书

技术领域

本发明提出一种基于无线传感器网络的农业信息管理方法。该方法主要解决 农业环境下，无线传感器网络信息管理在体系架构、自适应性、实时性、鲁棒性 方面存在的问题，属于无线传感器网络、互联网和数据库交叉技术领域。

背景技术

无线传感器网络具有重要的科研价值和广泛的应用前景，它的出现引起了全 世界的广泛关注。无线传感器网络综合了微电子技术、嵌入式计算技术、现代网 络及无线通信技术、分布式信息处理技术等先进技术，是由许多在空间上分布的 自动装置组成的一种计算机网络，这些装置能够协同地实时监测、感知和采集网 络覆盖区域中不同位置的物理或环境状况，并对其进行处理，处理后的信息通过 无线方式发送，并以自组多跳的网络方式传送给观察者。

无线传感器网络的研究领域存在着许多新的挑战，具体体现在以下方面：

(1)低能耗

传感器节点通常由电池供电，电池的容量一般不会很大。由于长期工作在无 人值守的环境中，通常无法给传感器节点充电或者更换电池，一日电池用完，节 点也就失去了作用。这要求在无线传感器网络运行的过程中，每个节点都要最小 化自身的能量消耗，获得最长的工作时间；因而无线传感器网络中的各项技术和 协议的使用一般都以节能为前提。

(2)实时性

无线传感器网络应用大多有实时性的要求。例如，目标在进入监测区域之后， 网络系统需要在一个很短的时问内对这一事件作出响应。其反应时间越短，系统 的性能就越好。又如，车载监控系统需要每10ms读1次加速度仪的测量值，否 则无法正确估计速度，导致交通事故。这些应用都对无线传感器网络的实时性设 计提出了很大的挑战。

(3)低成本

组成无线传感器网络的节点数量众多，单个节点的价格会极大程度地影响系 统的成本。为了达到降低单个节点成本的目的，需要设计对计算、通信和存储能 力均要求较低的简单网络系统和通信协议。此外，还可以通过减少系统管理与维 护的开销来降低系统的成本，这需要无线传感器网络系统具有自配置和自修复的 能力。

(4)安全和抗干扰

无线传感器网络系统具有严格的资源限制，需要设计低开销的通信协议，同 时也会带来严重的安全问题。如何使用较少的能量完成数据加密、身份认证、入 侵检测以及在破坏或受干扰的情况下可靠地完成任务，也是无线传感器网络研究 与设计面临的一个重要挑战。

(5)协作性

单个的传感器节点往往不能完成对目标的测量、跟踪和识别，而需要多个传 感器节点采用一定的算法通过交换信息，对所获得的数据进行加工、汇总和过滤， 并以事件的形式得到最终结果。数据的传递协作涉及网络协议的设计和能量的消 耗，也是目前研究热点之一。

由于无线传感器网络因为自身特点及其与现有网络的区别，导致已有网络中 的许多技术并不能直接应用到其中。无线传感器网络技术和Web技术的结合是无 线传感器网络的发展趋势，也是当前无线传感器网络实践应用中的薄弱环节。

网络技术的运用和发展有利于促进了社会各个产业的高速现代化进程。 Web2.0是当前网络技术发展的热点和方向，Web2.0是相对Web1.0的新的一类互 联网应用的统称。Web1.0的主要特点在于用户通过浏览器获取信息。Web2.0则 更注重用户的交互作用，用户既是网站内容的浏览者，也是网站内容的制造者。 所谓网站内容的制造者是说互联网上的每一个用户不再仅仅是互联网的读者，同 时也成为互联网的作者。Web 2.0的应用可以让人了解目前万维网正在进行的一种 改变——从一系列网站到一个成熟的为最终用户提供网络应用的服务平台。Web 2.0的特点是鼓励作为信息最终利用者通过分享，使得可供分享的资源变得更丰 盛；相反的，过去的各种网上分享方式则显得支离破碎。

从国内外的应用现状来看，无线传感网络和Web技术的联合应用已经涉及到 军事、环境、医疗、家庭、工业等领域，并将进一步促进相关领域的现代化程度。 本文针对无线传感器网络在现代农业中的应用，引入Web2.0网络技术，提出一种 先进的自适应、实时高效的现代农业信息管理方法。针对无线传感器网络本身的 局限性，本发明实现基于无线传感器网络的农业信息管理方法注重无线传感器网 络在低能耗、实时性、安全性方面的改善。