[发明专利]基于传感器网络的土壤水分监测系统及土壤水分监测方法

摘要

本发明适用于软件领域，提供了基于传感器网络的土壤水分监测系统及土壤水分监测方法，系统包括多个土壤水分监测节点和汇聚节点，汇聚节点给土壤水分监测节点发送汇总数据包获取请求；土壤水分监测节点向汇聚节点上报汇总数据包；汇聚节点采用土壤水分监测节点可靠系数生成模型、土壤水分监测节点编号、土壤水分监测数据包转发率、土壤水分监测数据包发送时长以及接收信号强度，生成土壤水分监测节点当前的可靠系数，如果当前的可靠系数小于预设阈值，向不可靠土壤水分监测节点发送定位坐标获取请求，接收定位坐标，向预设终端发送通知数据包，通知数据包携带土壤水分监测节点编号、定位坐标。本发明有利于提高土壤水分监测节点的修复效率。

主权项

1.一种基于传感器网络的土壤水分监测系统，其特征在于，所述土壤水分监测系统包括已接入无线传感器网络的多个土壤水分监测节点和汇聚节点，所述汇聚节点与其通信范围内的多个土壤水分监测节点进行通信；所述土壤水分监测节点包括土壤水分传感器、连于所述土壤水分传感器的微处理器、连于所述微处理器，用于产生所述土壤水分监测节点的定位坐标的定位模块、连于所述微处理器，用于接入所述无线传感器网络并进行无线数据收发的ZigBee模块，所述微处理器通过AD转换模块，获取所述土壤水分传感器产生的土壤水分数据，所述ZigBee模块以及所述定位模块通过异步串口模块与所述微处理器进行通信；所述土壤水分监测节点通过所述定位模块获取自身的定位坐标；所述汇聚节点给所述土壤水分监测节点发送汇总数据包获取请求；所述土壤水分监测节点接收所述汇总数据包获取请求后，向所述汇聚节点上报汇总数据包，所述汇总数据包携带自身的土壤水分监测节点编号、土壤水分监测数据包转发率、剩余能量、能量利用率、接收信号强度以及时间戳，所述接收信号强度表示接收到汇聚节点信号的强度，所述时间戳表示产生所述汇总数据包的时间；所述汇聚节点接收所述土壤水分监测节点上报的所述汇总数据包，在所述汇总数据包中，提取所述土壤水分监测节点编号、土壤水分监测数据包转发率、剩余能量、能量利用率、接收信号强度以及时间戳，获取所述汇总数据的接收时间，获取所述时间戳和所述接收时间之间的时间差值，判断所述时间差值是否处于预设范围内，倘若所述时间差值处于预设范围内，则采用预设的土壤水分监测节点可靠系数生成模型、所述土壤水分监测节点编号、土壤水分监测数据包转发率、剩余能量、能量利用率、接收信号强度以及时间戳，生成所述土壤水分监测节点当前的可靠系数，判断所述土壤水分监测节点当前的可靠系数是否小于预设阈值，如果所述土壤水分监测节点当前的可靠系数小于预设阈值，就识别所述土壤水分监测节点为不可靠土壤水分监测节点，向所述不可靠土壤水分监测节点发送定位坐标获取请求，接收所述不可靠土壤水分监测节点返回的所述定位坐标，按无线传感器网络数据包的格式，将所述不可靠土壤水分监测节点自身的土壤水分监测节点编号、所述定位坐标进行封装，生成通知数据包，向预设终端发送通知数据包，以使所述预设终端接收并显示所述通知数据包，所述通知数据包携带所述不可靠土壤水分监测节点自身的土壤水分监测节点编号；其中，所述土壤水分监测节点可靠系数生成模型，具体为：其中，Ki表示土壤水分监测节点i当前的可靠系数，N表示土壤水分监测节点的数量，i表示土壤水分监测节点编号，Fi表示土壤水分监测节点i的土壤水分监测数据包转发率，表示N个土壤水分监测节点的土壤水分监测数据包转发率均值，表示土壤水分监测节点i的土壤水分监测数据包转发率的相对偏差，用于描述土壤水分监测节点i的土壤水分监测数据包转发率对于土壤水分监测数据包转发率均值的偏离程度，Ri表示土壤水分监测节点i的接收信号强度，Ri表示N个土壤水分监测节点的接收信号强度均值，表示土壤水分监测节点i的接收信号强度的相对偏差，用于描述土壤水分监测节点i的接收信号强度对于接收信号强度均值的偏离程度，E(i)表示土壤水分传感器i的剩余能量，S(i)表示土壤水分传感器i的能量使用率，T1表示接收到所述汇总数据的时间，T2为时间戳，用于表示产生所述汇总数据包的时间，T3表示监测一次土壤水分需要的时间，表示土壤水分监测节点i的剩余监测次数，用于描述土壤水分传感器i在剩余能量下能够监测土壤水分的次数。