以根据这个时序表，在自己不传输数据的时隙内， 关闭掉自身的无线电，从而减少自身的能量消耗，增加网络的寿命。
[0018]协调器节点可由小车上的蓄电池直接供电，它具有充足的能源，可以很大程度的 延长该节点的寿命。通过加入一个移动的协调节点（小车），对无线传感网络的簇头与协调 节点之间的传输距离进行优化，从而降低系统的能量消耗，延长网络的寿命。本算法中的的 分轮策略使所有节点消耗的能量更加均衡，同时还很好地解决了由于猪舍中一些设备节点 (比如摄像头)位置发生改变，而导致的网络重组问题。几者优点的结合使得本算法很适合 运用到实际应用中，实现智能猪舍监控系统的良好运行。
【附图说明】
[0019] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明。
[0020] 图1是本发明所应用的猪舍环境监控系统结构图。
[0021] 图2是现场数据的采集以及设备控制的执行图。
[0022]图3循迹机器人小车结构图
[0023] 图4是终端节点与协调节点之间的数据传输流程图。
【具体实施方式】
[0024] 以下结合附图和实施实例进一步说明本发明的技术发案。本发明的实施实例通过 无线传感网终端节点上的摄像头、各种传感器和执行设备来实现对猪舍环境的监控管理。 [0025]具体实施步骤：
[0026] 1、构建基于移动协调节点与数据暂存机制的猪舍监控系统
[0027]此系统主要由信息采集系统、信息管理系统以及远程监控端三部分组成。其中信 息采集系统主要由终端节点、簇头节点和协调节点组成的无线传感网络构成，终端节点采 集猪舍内的环境信息，然后把采集到的信息发送给簇头节点，簇头节点通过ZigBee无线技 术把信息发送至协调节点。协调节点负责信息的整合处理，然后再把信息发送到信息管理 系统中；信息管理系统即现场控制器tiny6410,在tiny6410平台上移植数据库和web服务 器，通过wifi技术使tiny6410连接入互联网，为用户远程访问提供条件;远程监控端是用户 通过互联网访问现场控制器的终端。用户可对信息管理系统中的数据进行远程访问与查 询，并且通过控制相关设备的工作使得生猪处于最佳的生长环境中。猪舍环境监控系统结 构示意图如图1所示。
[0028] 安装在各个猪栏的ZigBee终端节点是整个监控系统中信息采集的核心，通过终端 节点上的温湿度传感器、H2S传感器、NH 3传感器、摄像头、饮水阀门、加湿器、鼓风机等设备， 对猪舍的环境以及生猪的生活环境进行实时的监测和控制。当终端节点采集完数据以后， 通过zigbee无线网络技术最终把这些数据发送给协调节点，协调节点再通过串口把数据传 送给现场控制器。根据得到的环境参数值，用户可以通过网页远程操控一些设备来调节猪 舍的环境，比如当温度过低时，可开启猪栏内的热风炉。现场数据的采集以及设备控制的执 行图如图2所示。
[0029] 本系统中的协调节点和现场控制器都被安放在实际应用中的一台巡迹机器人小 车上，实现无线传感网中的移动协调节点能够移动的目的。同时小车上还安装有音频传感 器、摄像头和多种环境传感器等装置，且这些部件直接与现场控制器tiny6410有线连接。机 器人小车的构成如图3所示。通过控制小车的移动，实现对猪舍的循环移动监控，可以很好 的捕获生猪的活动状态，比如音频传感器就可以检测猪的咳嗽。或者是对某个区域的重点 监控，比如母猪生产期间，需要对其猪栏进行实时定点监视。同时由于小车的移动，缩短了 通信距离，减少了簇头节点的能量消耗。当然，小车(协调节点）要消耗大量的能量，但本发 明中的机器人小车是由大容量的蓄电池供电，充电很方便，不需要考虑小车的能量消耗问 题。
[0030] 针对目前使用无线传感网络技术在进行养殖场环境监控时存在的能耗问题，本发 明在分析原因的基础上，提出一种基于移动协调节点的比较适合运用在猪场环境监控中的 路由算法，实现猪舍环境监控系统良好运行。
[0031] 2、基于移动协调节点与数据暂存机制的路由算法设计
[0032]本发明的无线传感网络中，所有的节点初始能量均为Eo,移动协调节点会沿着预 先设定的轨迹移动，由于本文的移动协调节点由小车上的蓄电池供电，所以我们假定其能 量是无限多的。该算法采用分轮策略，每一轮分为设置阶段和数据传输阶段，其中设置阶段 又分为簇头选择阶段和分簇阶段，在数据传输阶段中，簇头节点需建立时序表，其他节点根 据时序表传输数据。
[0033] (1)簇头节点选择
[0034]普通节点如果想要成为簇头节点，是由三个条件共同决定，分别为当前网络想要 得到簇头节点比例(通常在5%到10%之间）、此节点是否曾经成为簇头以及它剩余的能量 水平。如果该普通节点的能量大于或等于所有节点的平均能量，该节点才可以参与簇头的 选择。满足能量条件的节点将产生一个〇到1的随机数(R表示），如果这个数字小于阈值T (η)，则此节点在这一轮中成为簇头节点，且它将被贴上簇头的标签。如果一个节点曾经被 选为簇头节点，只要此节点还满足参与竞选簇头节点的条件，其在1/Ρ-1轮中还可以参与簇 头节点的竞选。阈值表示如下：
[0036]此处的p指的是期望得到的簇头节点比例（比如p = 5%)，r代表着当前轮数，而G是 指在之前的1/P-1轮中没有被选为簇头的节点的集合。
[0037] (2)簇的形成
[0038]当选择好簇头节点以后，簇头节点向整个无线传感网络广播自己成为簇头的信 息，此信息还要包含簇头节点的ID。其他节点根据自己与簇头节点的距离来选择要加入的 簇，其主要是通过判断广播信息的信号强度来实现。这些节点需要发出一个请求加入信号， 此信号要包含所要加入的簇头节点的ID，节点自身的ID以及自身的当前能量(Ecur)。通过 这些信息，计算出网络中所有节点的平均能量(Eave)，在下次选择簇头时，参与簇头选择的 节点的能量必须大于或等于此平均能量(Ecur>Ea Ve)。在整个分簇阶段，普通节点一定要 保持他们接收端是打开状态，来确保能够监听到所有簇头的广播。
[0039] (3)数据传输阶段
[0040] 当分簇完成以后，簇头节点接收到所有节点的节点信息，并根据这些信息基于 TDMA协议创建一张时序表。TDMA是一种分时多址复用技术，它将时间以帧为周期进行划分， 然后再将每一帧分为不同时隙供不同节点进行通信，每个普通节点只能在自己分配到的时 隙内传输数据到簇头节点。根据此时序表，在普通节点不发送数据的时隙内，其可以关闭掉 他们的无线电，从而降低节点的能量消耗。但在整个数据传输阶段，簇头节点都必须要保持 他们的接收端为打开状态。
[0041] 在时序表建立之后，就进入了数据传输阶段。假设节点在所有轮中都有数据生成， 且数据生成的速率都相同。在普通节点生成数据以后，首先把数据传输给簇头节点，簇头节 点整合收集到的所有数据，去除一些冗余的信息。然后簇头节点根据自己与协调节点间的 距离来选择不同的传输方式。当簇头节点距离协调节点较近时，簇头节点直接把数据传输 给协调节点。而当簇头节点距离协调节点较远时，簇头则把数据暂时存储起来，随着协调节 点的运动，如果协调节点移动到距离簇头节点较近时，簇头节点再把收集到的数据传输给 协调节点。普通节点与协调节点间的数据传输流程图如图4所示。
[0042] (4)能量模型
[0043]本算法根据最基本的无线网络传输的能源模型来计算在传输过程中或接收数据 时的能量消耗。在此模型中，一个节点发送1字节的信息给距离为d