本发明涉及农业技术领域，具体涉及果园种植监测系统。
背景技术：
在果树种植过程中，微气象信息对对果树生长发育、生产管理决策以及病虫害发生发展与预防等具有重要的影响。传统的信息获取主要依靠人工来完成，这样不仅费时费力而且效率很低。
无线传感器网络是一种新型的信息获取技术，由众多具有感知、处理和无线通信能力的微型化传感器节点相互通信、相互协作形成一个自组织网络，完成特定的应用任务。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明提供果园种植监测系统。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
提供了果园种植监测系统，包括环境监测无线传感器网络、数据处理中心和用户终端，所述的环境监测无线传感器网络、用户终端分别与数据处理中心通信连接；所述的环境监测无线传感器网络包括基站和多个部署于设定的果园种植果园环境监测区域内的传感器节点，多个传感器节点通过自组织方式构成一个用于感知和采集果园环境监测数据的无线传感器网络；传感器节点采集的果园环境监测数据最终传送到基站，进而由基站将接收到的果园环境监测数据传送到数据处理中心；所述的数据处理中心用于存储果园环境监测数据和其他果园信息数据，并用于对果园环境监测数据进行分析处理。
本发明的有益效果为：基于无线传感器网络技术设计了果园监控系统，使得用户能够利用用户终端访问数据处理中心以实时获取果园的相关信息，减少了传统信息获取过程中受时间和空间等因素的限制。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1本发明一个实施例的结构示意框图；
图2是本发明一个实施例的数据处理中心的结构示意框图。
附图标记：
环境监测无线传感器网络1、数据处理中心2、用户终端3、数据存储单元10、数据处理单元20、通信单元30。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
参见图1，本实施例提供的果园种植监测系统，包括环境监测无线传感器网络1、数据处理中心2和用户终端3，所述的环境监测无线传感器网络1、用户终端3分别与数据处理中心2通信连接。
环境监测无线传感器网络1包括基站和多个部署于设定的果园种植果园环境监测区域内的传感器节点，多个传感器节点通过自组织方式构成一个用于感知和采集果园环境监测数据的无线传感器网络。传感器节点采集的果园环境监测数据最终传送到基站，进而由基站将接收到的果园环境监测数据传送到数据处理中心2。可选地，传感器节点包括传感器、信号调理电路、微处理器、存储器、射频无线模块和电源模块，电源模块为微处理器供电，传感器连接到信号调理电路的输入端，信号调理电路的输出端与微处理器的i/o接口相连接，该微处理器还通过i/o接口与射频无线模块和存储器相连接。
数据处理中心2用于存储果园环境监测数据和其他果园信息数据，并用于对果园环境监测数据进行分析处理。
其中，用户终端3可以通过访问数据处理中心2查看果园环境监测数据以及对果园环境监测数据的分析处理结果。
在一个实施例中，如图2所示，所述的数据处理中心2包括数据存储单元10、数据处理单元20、通信单元30；所述的数据存储单元10用于存储果园环境监测数据和其他果园信息数据；所述的数据处理单元20用于将果园环境监测数据与预设的标准阈值进行比较，输出异常的果园环境监测数据；所述通信单元30用于实现数据处理中心2与用户终端3、环境监测无线传感器网络1之间的数据通信。其中，果园环境监测数据为异常指的是该果园环境监测数据超出预设的标准阈值。
可选地，所述果园环境监测数据包括果园的空气温湿度、土壤温度、土壤湿度、风速、二氧化碳浓度或光照强度。
本发明上述实施例基于无线传感器网络技术设计了果园监控系统，使得用户能够利用用户终端访问数据处理中心以实时获取果园的相关信息，减少了传统信息获取过程中受时间和空间等因素的限制。
在一个实施例中，基站按照设定的休眠机制对确定为冗余节点的传感器节点进行休眠，其余传感器节点开始采集感知范围内的果园环境监测数据。
相关技术中，随机部署传感器节点通常会出现大量冗余节点的情况，带来信息冗余过度、能量过度浪费的问题。为解决该问题，本实施例通过对冗余节点进行休眠的方式来优化传感器节点的部署，有利于降低果园环境监测数据采集和传输的能耗，延长无线传感器网络的生命周期，从而提高系统运行的可靠性。
在一个实施例中，通过对传感器节点进行冗余分析来确定冗余节点，具体为：
(1)在设定的果园环境监测区域内部署多个传感器节点后，将果园环境监测区域平均划分为多个子区域，计算每个子区域中心到基站的距离；
(2)定义邻居节点为位于传感器节点通信范围内的其余传感器节点，对各传感器节点进行冗余分析，若传感器节点满足下列冗余关系，则将该传感器节点视为冗余节点：
式中，h(i)表示传感器节点i的邻居节点集合，a(∪j∈h(i)j∩i)表示传感器节点i的感知范围与其所有邻居节点感知范围的重合部分，a(i)为传感器节点i的感知范围；wmax表示设定的最大冗余度，di-o表示传感器节点i所在子区域中心到基站的距离，dmax表示子区域中心到基站的最大距离；
(3)根据确定的冗余节点构建冗余节点列表并将冗余节点列表发送至基站。
可选地，可通过计算机进行上述的冗余分析。
本实施例进一步设定了传感器节点的冗余分析机制，提供了一个衡量传感器节点冗余情况的指标，提高了对传感器节点进行冗余分析的效率和精度，以实现传感器节点部署的快速优化，由于靠近基站的传感器节点需要消耗更多的能量，本实施例设定的冗余分析机制中，根据与基站的距离设定不同的冗余度阈值，使得距离基站更近的区域能够拥有更多的传感器节点，有助于均衡该区域的能耗，从而延长环境监测无线传感器网络1的寿命。
在一个实施例中，设定休眠机制为：
(1)基站根据冗余节点列表向各冗余节点发送休眠判定信息；
(2)收到休眠判定信息的冗余节点通过节点交互获取邻居节点的信息，并根据邻居节点的信息进行休眠判定，冗余节点在满足下列条件时向基站反馈并将自身状态转变为休眠模式：
式中，sp表示传感器节点p的感知距离，spq表示传感器节点p的第q个未休眠的邻居节点的感知距离，v(p)表示传感器节点p的未休眠的邻居节点数量，tw为设定的覆盖度阈值。
如果把冗余节点的状态设置为休眠，那么会降低无线传感器网络的覆盖率，若对多个冗余节点的状态同时设置为休眠，将会出现大量的感知盲点。本实施例基于这个问题，设定了一种针对冗余节点的休眠机制。
该机制通过冗余节点自身进行休眠判定，由于每个冗余节点接收休眠判定信息的时间存在差别，且冗余节点在进行休眠判定时需要重新获取未休眠邻居节点的信息，从而使得冗余节点的休眠决定能够根据未休眠的邻居节点的变化而改变，使得休眠的判定更具灵活性，避免因为同时休眠带来感知盲点的问题，保障一定的网络覆盖率，确保果园环境监测数据感知的全面性。
在一个实施例中，基站根据冗余节点的反馈信息构建已休眠冗余节点列表。
由于传感器节点在剩余能量低于设定的最小能量值时，容易失效，传感器节点的失效将会降低网络覆盖率。本实施例中，任意传感器节点a在自身能量低于设定的能量阈值时向基站发送能量预警信息，基站在收到能量预警信息后，触发传感器节点h通信范围内的已休眠冗余节点进入工作，具体为：
(1)基站在收到能量预警信息后，根据已休眠冗余节点列表构建传感器节点h通信范围内的已休眠冗余节点集合；
(2)若该已休眠冗余节点集合不为空集，进一步确定传感器节点a的邻居节点中是否存在自身能量低于设定的能量阈值的邻居节点；
(3)若传感器节点a的邻居节点中不存在自身能量低于设定的能量阈值的邻居节点，基站直接在所述的已休眠冗余节点集合中选择距离传感器节点a最近的已休眠冗余节点进入工作，若存在，基站选择所述的已休眠冗余节点集合中权值最大的已休眠冗余节点进入工作；
其中，权值的计算公式为：
式中，rρ表示已休眠冗余节点集合中第ρ个已休眠冗余节点的权值，daρ为所述第ρ个已休眠冗余节点与传感器节点a之间的距离，dbρ表示所述第ρ个已休眠冗余节点与自身能量低于设定的能量阈值的第b个邻居节点之间的距离，ma为传感器节点a的自身能量低于设定的能量阈值的邻居节点数量，c1、c2为设定的权重系数，c1+c2＝1。
可选地，该已休眠冗余节点集合为空集时，基站不作任何操作。
本实施例基站在收到传感器节点的能量预警信息后，触发传感器节点通信范围内的已休眠冗余节点进入工作，能够填补传感器节点在失效时可能会带来的感知盲点，从而保证网络的覆盖质量，提高果园环境监测数据采集和传输的稳定性。
本实施例设定了冗余节点的选择策略，基于该策略唤醒具有位置优势的冗余节点，有利于使得唤醒的冗余节点能够更优化地填补感知盲点，实现果园种植监测系统中资源较优化的布置。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。