[发明专利]一种基于巡检小车与借地址路由算法的养猪场环境监控方法

说明书

本发明公开了一种基于巡检小车与借地址路由算法的养猪场环境监控方法，首先构建基于巡检小车与借地址路由算法的养猪场环境监控系统，包括：ZigBee无线通信技术组建的具有移动协调器节点的养猪场无线传感网络、养猪场嵌入式现场控制中心和用户远程控制中心；其次，针对ZigBee协议传输范围有限造成的网络孤点问题，采用一种新的基于两跳邻居的网络借地址路由算法，通过优化设计现有的借地址路由算法，将父节点的借址范围设为两跳邻居节点，同时优先考虑向同枝子孙节点借址，一方面使得网络孤点问题得以缓解，提高了网络节点的入网率，降低了组网耗时和能量损耗，另一方面实现了协调器作为移动节点的养猪场环境监控系统下网络孤立节点的高效入网。

技术领域

本发明涉及嵌入式技术、无线传感网络技术，具体涉及具有巡检小车和借地址路由算法的养猪场环境方法。

背景技术

国内养猪产业正处在快速发展阶段，并向规模化、现代化发展，以高效的生产来应对日益增长的生产成本和波动的市场行情。然而，对于智能养殖仍存在着饲养设备自动化水平低、劳动强度大、环境设备简陋、缺乏智能性、满足不了信息化养殖需求和生产效率低下等问题。

养猪场环境监控系统是基于无线传感网络来实时监测各类环境指标，并智能化控制各类设备。将无线传感网络应用到生猪环境监测中大大提高了生产效率，通过外界环境条件来改善生猪健康和提高生产力，利用无线网络节点对养猪场设备的控制，以及MT-AR机器人巡检小车上的声音探测器、各类环境参数传感器和摄像头对养猪场内部环境的实时监控，来智能调控养猪场环境，以达到一个适宜生猪健康快速生长的养猪场内部环境。本发明将协调器节点和现场控制器安装在小车上，一方面便于安装在小车上和现场的摄像头将采集到的影音信息实时的传送到现场控制器中，同时，由于安装在小车上的协调器节点为可移动节点，提高了树型网络就地组网的灵活性。并且，协调器节点可由小车上的蓄电池直接供电，它具有充足的能源，可以延长该节点的寿命。由于ZigBee协议传输范围一般介于10～100m之间，所以当超出传输范围时直接与协调器节点相连的路由节点将进行节点断开处理。当路由节点与网络断开时，该路由节点的所有子树包含的节点都成为孤立节点。为保证养猪场现场环境参数的实时采集，孤立节点需要重新加入树型网络。然而，无线传感网络采用的ZigBee通信协议默认使用分布式地址分配机制来分配地址。传统的分布式地址分配算法使得孤立节点加入网络的成功率降低。

目前，对于网络孤点问题，国内外已有了相关研究。YANG等人通过将终端设备转换成路由节点的方法，增加树路由的网络深度，该算法扩展了网络覆盖域，但增加了原终端节点的复杂度和成本，可扩展的范围有限，仅适合于少数网络深度不深的终端节点。Giri等人提出一种借地址算法，即没有空闲地址的父节点可向网络协调器借址，然后父节点将借来的地址分配给子节点，减少了网络孤点，但网络协调器可借用的地址空间有限，该算法仅适合于节点较少的场合。姚玉坤等人提出一种基于借地址的高效地址分配算法，把路由孤节点的借址范围首选为同枝节点来改善绕路问题，但可借址范围较小，节点加入网络的成功率降低。现有的基于分布式地址分配机制的借地址路由算法默认路由节点的借址范围为一跳邻居节点，在选择借址节点时未考虑到拓扑优化问题，从而造成网络深度的浪费，而且路由节点很难找到合适的借址节点，而本发明将路由节点的借址范围设为两跳邻居节点，父节点可以获取两跳通信范围内的邻居节点的地址信息，并且会优先考虑向同枝子孙节点借址。因此，本发明提出的借地址算法通过扩大借址范围提高了节点间地址分配的效率，有效的优化网络拓扑，避免网络深度的浪费，适用于协调器作为移动节点的养猪场无线传感网络。

发明内容