专利名称：一种基于主动诱导式的农业物联网通讯方法
技术领域：
本发明涉及一种农业物联网通讯方式，尤其涉及一种基于主动诱导式的农业物联网通讯方法。
背景技术：
我国人口众多，农业耕地面积有限。自改革开放30多年来，中国传统农业走过了一条高投入、高产出的以资源换产量的粮食增产道路。但是，随着过量的农药化肥投入农业生产，不仅仅导致资源浪费，更可能导致农田生态环境恶化。我国农业的发展将要面临资源短缺、生态恶化、基础薄弱、科技含量不足等问题。要保障我国农产品供给，又要保证农产品的食物安全，生态安全、环境安全和农村的可持续性发展，必须要瞄准世界农业科技前沿，围绕农业发展的实际需求，突破农业领域关键科学技术，加快发展现代化与信息化农业，尤其是要大力发展信息化与自动化农业技术，集成先进物联网技术和自动控制等高新技术，实现农业生产管理过程中对动植物、土壤、环境的实时监测和控制，获取动植物生长发育状·态、病虫害、水肥状况以及相应生态环境的实时信息并反馈控制信号，通过对农业生产过程的动态模拟和对生长环境因子的科学调控，达到合理使用农业资源、降低生产成本、改善生态环境、提闻农广品广量和品质的目的。因此，以农业传感器设备、无线通信网络、互联网和智能控制技术为核心的农业物联网必将在发展现代农业过程中发挥重要作用，将在未来农业领域得到广泛应用。农业物联网的主要特点有大规模农田物联网采集设备布置稀疏，农业传感节点要求传输距离远，功耗低，农业物联网设备面临的环境恶劣，尽量免维护，农业物联网设备位置不会经常大范围变动。综上所述，农业物联网技术应用特点及环境与工业物联网有明显区别。工业组网规则不一定能满足农业物联网组网要求和应用要求。因此，开展专门针对农田大规模物联网信息采集的信息节点低功耗工作、智能化自组网通信协议意义非常重大。公开号为CN202179006U的实用新型专利，公开了一种基于物联网的农业大棚自动化系统，属于农业生产技术领域，包括信息采样系统、装有组态软件的计算机和自动化控制系统；信息采样系统和装有组态软件的计算机之间通过其中的无线发射器和无线接收器无线连接，装有组态软件的计算机与自动化控制系统之间通过工业可编程控制器电连接；有益效果是可以达到远程控制的目的，大大的降低了人力成本，用户可以将本品来进行自动化的、绿色节能环保的农业生产，可达到节能减排的目的，计算机可自动控制水阀和进行温湿度采样，从而进行科学的管理，为实现社会主义现代化新农村打下基石。公开号为CN101930662A的发明专利申请，公开了一种基于远程监控的农田信息实时监测系统及方法，包括信息采集前端将实时采集的气象、土壤、农田环境要素多路信息及视频图像信息集成为单路信息通过无线传输设备及传输网络传输给服务器端；由服务器端将接收到的单路信息解析还原成气象、土壤、农田环境要素多路信息以及视频图像信息，并进行保存及管理；根据客户端的命令将解析还原的实时信息和/或保存的历史信息通过互联网发送给客户端进行显示观测及分析。该发明通过实现对农作物的可视化实时监测，为农业专家及决策管理者等提供直观、可信的参考信息和数据。现有技术的不足是耗能高，传播速度慢，维护成本高。
发明内容
本发明公开了一种基于主动诱导式的农业物联网通讯方法，解决了耗能高，传播速度慢，维护成本高的问题。一种基于主动诱导式的农业物联网通讯方法，包括根据节点地理位置生成节点通信路径图，在所述节点通信路径图中，通过坐标标定法确定当前节点与相邻的前向节点之间的距离，以及该当前节点与相邻的后向节点之间的距离，找出与当前节点距离最小的前 向节点和后向节点；历遍所有节点，建立最短路径通信图；所述当前节点为任意一个节点，由于整个网络中，所有节点需要依次的按照网络架构将数据传送至上位机；相邻的前向节点是指当前节点向上位机传送数据时,沿数据传输方向的下一个节点，根据传输的需要与当前节点相邻的前向节点一般有多个，因此要分别计算与当前节点的距离并进行比较；同理，后向节点为上位机向当前节点传送数据时，沿数据传输方向的下一个节点。当前节点发送信息时，根据最短路径通信图与目标节点之间建立最短路径链接，并将信号发送给目标节点。建立路径时每一个节点的前向节点可能有若干个，而本发明通过最短路径通信图仅选取距离最短的那个前向节点建立链接，并以此原则在需要发送信息的当前节点与目标节点之间建立所述的最短路径链接。由于在实际农业生产中，目前普通农作物收益并不高，农田面积大、投入成本有限，决定了在大规模农田里很难密集布置传感节点，另外，大面积地在农田里铺设传感节点不仅对农业作业带来许多干扰，特别对农业机械化作业形成较大的阻碍，也会给传感节点的维护带来诸多不便，导致传感网络维护成本过高，因此在大规模农田里，可以根据实际情况将农田划分成若干个小规模的小区，每个小区里可以近似地认为环境相同、土质、土壤养分含量基本相同，在每一个小区里铺设一个节点可以满足实际需要；因此，在大规模农田里，节点与节点之间的距离往往会比较大，但因为布置在农田中，节点一般无人维护，因此，农业物联网中的各个节点之间必须要求低功耗通信和远距离传输，采用最短路径方式进行组网可尽量减少传输距离，降低功耗；在每个节点中一般至少包括采集农田信息的传感器以及匹配的路由设备，所有节点之间通过相互匹配的无线路由设备以及服务器等组成农业物联网。其中，若无特殊说明，本发明中目标节点表示接收信息的节点，可以为前向节点或后向节点，根据实际通讯情况而定。所述根据节点地理位置生成节点通信路径图的过程如下有GIS地图情况下，将节点布置于农田中，利用GPS位置测定仪测量该节点处的卫星定位数据；将节点的卫星定位数据转化为相应的图纸坐标；
获得所有节点的图纸坐标，并将图纸坐标叠加在GIS地图上，得到所述节点通信路径图。所述根据节点地理位置生成节点通信路径图的过程如下无GIS地图情况下，在农田中确定一已知地理位置参照点；在平面地图中确定待设置的节点与参照点之间的地理位置偏移；根据所述地理位置偏移将待设置的节点布置在农田中。节点通信路径图为本发明中建立最短路径通信图的基础，根据有GIS地图及无GIS地图两种情况，利于按实际情况建立节点通信路径图。所述坐标标定法为
权利要求
1.一种基于主动诱导式的农业物联网通讯方法，包括根据节点地理位置生成节点通信路径图，其特征在于，在所述节点通信路径图中，通过坐标标定法确定当前节点与相邻的前向节点之间的距离，以及该当前节点与相邻的后向节点之间的距离，找出与当前节点距离最小的前向节点和后向节点；历遍所有节点，建立最短路径通信图； 当前节点发送信息时，根据最短路径通信图与目标节点之间建立最短路径链接，并将信号发送给目标节点。
2.如权利要求I所述的基于主动诱导式的农业物联网通讯方法，其特征在于，所述根据节点地理位置生成节点通信路径图的过程如下将节点布置于农田中，利用GPS位置测定仪测量该节点处的卫星定位数据； 将节点的卫星定位数据转化为相应的图纸坐标； 获得所有节点的图纸坐标，并将图纸坐标叠加在GIS地图上，得到所述节点通信路径 图。
3.如权利要求I所述的基于主动诱导式的农业物联网通讯方法，其特征在于，所述根据节点地理位置生成节点通信路径图的过程如下 在农田中确定一已知地理位置参照点； 在平面地图中确定待设置的节点与参照点之间的地理位置偏移； 根据所述地理位置偏移将待设置的节点布置在农田中。
4.如权利要求I所述的基于主动诱导式的农业物联网通讯方法，其特征在于，所述坐标标定法为L = ^iyll - yh Y+(xa - \ Y ； L为两个节点之间的距离； xa、ya为前向或后向节点在通信路径图中的横、纵坐标； xb、yb为当前节点在通信路径图中的横、纵坐标。
5.如权利要求4所述的基于主动诱导式的农业物联网通讯方法，其特征在于，所述农业物联网分三级网络架构，其中一级网络仅接收到二级网络发送出来的信息，二级网络仅接收二级网络的"[目息。
6.如权利要求5所述的基于主动诱导式的农业物联网通讯方法，其特征在于，所述三级网络架构中，三级网络为星形拓扑结构，二级网络为网状网结构，一级网络为点对点结构。
全文摘要
本发明公开了一种基于主动诱导式的农业物联网通讯方法，包括根据节点地理位置生成节点通信路径图，在所述节点通信路径图中，通过坐标标定法确定当前节点与相邻的前向节点之间的距离，以及该当前节点与相邻的后向节点之间的距离，找出与当前节点距离最小的前向节点和后向节点；历遍所有节点，建立最短路径通信图；任一节点发送信息时，根据最短路径通信图与目标节点之间建立最短路径链接，并将信号发送给目标节点。主动诱导式的通信路径使通信距离最短，通信功率消耗最小，传播速度加快。上位机通过最短路径通信图，可以及时了解各个区域的农作物生长情况，便于管理和操作，降低了维护成本。
文档编号H04L29/08GK102752386SQ20121022603
公开日2012年10月24日 申请日期2012年6月29日 优先权日2012年6月29日
发明者何勇, 刘飞, 吴迪, 聂鹏程 申请人:浙江大学