[发明专利]一种面向精细农业的WSN结构与组网方式

说明书

本发明公开了一种面向精细农业的WSN结构与组网方式,所述方法包括以下步骤：第一步，介绍ZigBee的协议框架和网络拓扑，并介绍Mesh网络拓扑和网络协议；第二步，针对农业应用环境，介绍面向精细农业的WSN结构，并设计面向精细农业WSN的方案；第三步，设计分簇有限自组网的组网方式；第四步，在分簇有限自组网的方式下，对采用直链和交叉双链两种通信方式下的网络能耗和丢包率进行测试比对。本发明的面向精细农业的WSN结构与组网方式，结合精细农业的特点，对组网方式进行研究，并对这种组网方式下的网络能耗和丢包率做了相关测试。

技术领域

本发明涉及一种面向精细农业的WSN结构与组网方式，属于农业信息化技术领域。

背景技术

精细农业需要高密度、高速度、高准确度的农田信息作为实施依据；然而，在精细农业中，远程信息的获取是目前需要攻克的一个难题；利用WSN技术解决农田信息采集与管理问题已经成为研究热点之一；但目前，主要的研究集中于温室蔬菜大棚和水文检测领域内的传感器网络设计，而对于无线传感器网络在大规模农田种植领域的应用及其组织结构、节点定位、路由协议、节能策略与数据融合等均缺少系统深入的研究；在这类应用中，监测面积大、农作物生长周期长、传感器节点数量多、各节点往往配置多源信息(各种土壤属性、环境属性与作物生长信息等)、作物类型与地势多样、天气状况复杂，这些特点为面向农业的大规模无线传感器网络系统的应用带来了挑战；本发明在以低成本、低功耗与良好的环境适应性为目标，设计面向农业的大规模无线传感器网络的组织结构，并研究相应的节点定位与数据融合技术；本发明在大田和设施农两个应用环境领域建立典型的应用示范技术，将WSN理论研究与实际应用结合起来。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种面向精细农业的WSN结构与组网方式，结合精细农业的特点，对组网方式进行研究，并对这种组网方式下的网络能耗和丢包率做了相关测试。

本发明的面向精细农业的WSN结构与组网方式，所述方法包括以下步骤：

第一步，介绍ZigBee的协议框架和网络拓扑，并介绍Mesh网络拓扑和网络协议；

第二步，针对农业应用环境，介绍面向精细农业的WSN结构，并设计面向精细农业WSN的方案；

第三步，设计分簇有限自组网的组网方式，若有簇首节点不能正常工作，进行自组网，将数据发往临近的簇首节点进行传输；并采用交叉双链通信方式，保证网络的低功耗与通信的可靠性；

第四步，在分簇有限自组网的方式下，对采用直链和交叉双链两种通信方式下的网络能耗和丢包率进行测试比对。

作为优选的实施方案，所述第四步中的测试对比结果表明，采用交叉双链通信方式，交叉双链通信的网络能耗大于直链，而丢包率有很大程度的降低，从而保证通信的稳定性。

本发明与现有技术相比较，本发明的面向精细农业的WSN结构与组网方式，首先对WSN的结构进行介绍，重点介绍ZigBee的网络结构以及Mesh网络结构，并对WSN的组网方式进行研究，针对精细农业的实际应用环境，设计面向精细农业的WSN系统方案。

具体实施方式

本发明的面向精细农业的WSN结构与组网方式，所述方法包括以下步骤：

第一步，介绍ZigBee的协议框架和网络拓扑，并介绍Mesh网络拓扑和网络协议；

第二步，针对农业应用环境，介绍面向精细农业的WSN结构，并设计面向精细农业WSN的方案；

第三步，设计分簇有限自组网的组网方式，若有簇首节点不能正常工作，进行自组网，将数据发往临近的簇首节点进行传输；并采用交叉双链通信方式，保证网络的低功耗与通信的可靠性；

第四步，在分簇有限自组网的方式下，对采用直链和交叉双链两种通信方式下的网络能耗和丢包率进行测试比对。