[发明专利]一种农业环境参数无线网络采集系统的采样周期节能算法

说明书

本发明公开了一种农业环境参数无线网络采集系统的采样周期节能算法，属于农业环境参数无线网络采集技术领域。包括以下步骤：a.设定环境参数变化时间段；b.设定各环境参数变化时间段内基准时长Δt；c.获得温度变化趋势k；d.计算第一个环境参数变化时间段内的环境参数采集周期；e.计算第二个及以后各环境参数变化时间段内的环境参数采集周期；它能对系统的数据采集时间进行合理地安排，在确保对数据变化能及时、可靠的采集的同时，还降低了能耗，从而延长了设备的维护时间。

技术领域

本发明涉及农业环境参数无线网络采集技术领域。

背景技术

随着农业现代化程度的提高以及精细农业和智慧农业的发展，农业环境监测变得越来越重要，比如温室内部环境监测、畜禽舍内部环境监测等。现阶段环境监测网络已经逐渐向无线监控网络转变，即通过构建无线传感器网络实现农业环境监测。

构建无线传感器网络需要考虑传感器和无线网络的供电问题，目前，一般采用电池供电，那么数据采集和传输的功率消耗必须要进行优化，以节约电能，尽量延长电池的使用时间。无线传感器网络中的电能消耗分为两部分：传感器用电消耗和无线网络数据传输用电消耗。现在对于无线传感器网络的电源节能控制主要通过控制数据采集的频率来实现，比如对传感器连接的感知设备(如单片机)设定一个时间，例如30分钟给传感器供电一次采集一次环境信号，同时将信号通过无线网络传输到服务器。但是这种固定时间采集信息的方式存在一定的弊端，比如在30分钟内环境参数变化不大，那么每30分钟采集并传输一次数据就没有太大的必要，反而造成了电能的额外消耗；假如30分钟内环境参数发生了比较剧烈的变化，需要及时采取应对措施，但是由于固定时间的设置，有可能错过环境调控的最佳时机，对动物或植物造成一定的伤害。

因此，根据实际环境变化情况动态控制传感器的开启来采集环境参数，在温度变化较快的情况下，增加信息采集频率，在温度变化较慢的情况下，降低信息采集频率，以实现电量的节约非常有必要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种农业环境参数无线网络采集系统的采样周期节能算法，它能对系统的数据采集时间进行合理地安排，在确保对数据变化能及时、可靠的采集的同时，还降低了能耗，从而延长了设备的维护时间。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种农业环境参数无线网络采集系统的采样周期节能算法，包括以下步骤：

a.设定环境参数变化时间段，根据环境参数类型变化速率的周期性规律，确定环境参数变化时间周期，设定环境参数变化时间段划分阈值,根据环境参数变化时间段划分阈值将环境参数变化时间周期分为多个环境参数变化时间段，环境参数变化时间段划分阈值是指在各环境参数变化时间段内，环境参数升高或降低一个计量单位所需时间的最大偏差值；

b.设定各环境参数变化时间段内基准时长Δt，分别设定各环境参数变化时间段的基准时长Δt，各基准时长Δt为其所处环境参数变化时间段内平均升高或降低一个计量单位所需时间的两倍以上；

c.获得温度变化趋势k，令第一个环境参数变化时间段的初始时刻为t₀，令初始时刻t₀间隔一个基准时长Δt后的时刻为t₁；在t₀时刻给环境参数采集传感器供电启动一次，使环境参数采集传感器采集并传输一次数据，令t₀时刻所采集的数据为T₀，然后在t₁时刻再给环境参数采集传感器供电启动一次，使环境参数采集传感器采集并传输一次数据，令t₁时刻所采集的数据为T_start，依据下述公式：

获得第一个环境参数变化时间段内的温度变化趋势k；

d.计算第一个环境参数变化时间段内的环境参数采集周期，令第一个环境参数变化时间段的环境参数变化步长为t'，依据下述公式：