的一个目标的能量消耗 如下所示：
[0045] 这里的距离阈值do计算公式如下：
[0047] ETx是指通过无线电传输lbit信号所消耗的能量，Efs是功率放大器在自由空间模 型中的能量消耗，而Ea_是功率放大器在多路径模型下的能量消耗。而接收端接收1字节数 据需要的消耗的能量为：
[0048] Erx(1) = 1Etx (4)
[0049] 簇头节点与协调节点间的直接通信需要消耗大量能量，其严重的影响到了无线传 感网络的寿命。本文算法对此数据传输过程做了优化，根据协调节点与簇头节点之间的距 离的不同，簇头节点会把收集到的数据立即发送给协调节点，或者簇头节点把数据暂时存 储起来。如果簇头节点和协调节点之间的距离小于do,收集到的数据会直接的传输给协调 节点。如果这距离大于do,则簇头节点会把数据暂时存储起来，当协调节点移动到距离其小 于do时，簇头再把信息传送给协调节点。本发明之所以选择do作为临界距离，是因为如果传 输距离小于do,能量消耗与传输距离d的二次方成正比例关系。而如果传输距离大于do,则能 量消耗将与d的四次方成正比例关系。发送数据和接收数据的总的能量消耗是：
[0050] Et〇tai = ETx(l,d)+ERx(l) (5)
[0051 ]这里的是指一个节点在接收模式下的能量消耗。
[0052]实验结果表明，本发明的猪舍监控系统能够准确地获取猪舍的环境参数信息，并 能对生猪的生活状态进行实时的观察，具有准确性、稳定性等特点，有效实现了对猪舍环境 的监测与控制，在大型化的生猪养殖中起到较好的作用。
[0053]在本说明书的描述中，参考术语"一个实施例"、"一些实施例"、"示意性实施例"、 "示例"、"具体示例"、或"一些示例"等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结 构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的 示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特 点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0054]尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解:在不 脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本 发明的范围由权利要求及其等同物限定。
【主权项】
1. 一种基于移动协调节点与数据暂存机制的猪舍监控方法，其特征在于，包括以下步 骤： 步骤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，该系统主要由信息采 集系统、信息管理系统以及远程监控端三部分组成;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，终端节点和簇头节点采集猪舍内的环境信息，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；信息管理系统中，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；远程监控端是用户通过互联网访问现场控制器的终 端。 步骤2,基于移动协调节点与数据暂存机制的路由算法设计:包括根据网络节点的阈值 T (η)选择出簇头节点；选择好簇头节点后，其他节点根据自己与簇头节点的距离来选择要 加入的簇;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;根据协调节点 与簇头节点的通信距离是否大于do,选择不同的能量消耗模型。2. 根据权利要求1所述的基于移动协调节点与数据暂存机制的猪舍监控方法，其特征 在于，所述步骤1中，终端节点上安装有传感器、摄像头和zigbee模块，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，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。3. 根据权利要求1所述的基于移动协调节点与数据暂存机制的猪舍监控方法，其特征 在于，所述步骤2中，根据网络节点的阈值T(n)选择出簇头节点，普通节点成为簇头节点是 由当前网络中的簇头节点的比例、普通节点是否曾经成为簇头节点以及它剩余的能量这三 个条件共同决定的；满足能量条件的节点将产生一个〇到1的随机数;如果这个数字小于阈 值Τ(η)，则此节点在这一轮中成为簇头节点；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的条件，其在1/Ρ-1轮中还可以参与簇头节点的竞选。4. 根据权利要求1所述的基于移动协调节点与数据暂存机制的猪舍监控方法，其特征 在于，所述步骤2中，选择好簇头节点后，其他节点根据自己与簇头节点的距离来选择要加 入的簇的具体过程： 簇头节点向整个无线传感网络广播自己成为簇头节点的信息，其他节点根据自己与簇 头的距离来决定加入哪个簇，主要是通过判断广播信息的信号强度来实现;这些节点发出 一个请求加入信号，此信号包含了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;通过这些信息，计算出网络中所有节点的平均能量。5. 根据权利要求1所述的基于移动协调节点与数据暂存机制的猪舍监控方法，其特征 在于，所述步骤2中，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的具体 过程为： 分簇完成以后，簇头节点基于TDMA协议创建一张时序表，通过此时序表，在不发送数据 的时间内，普通节点可以关闭他们的接收端，从而降低节点的能量消耗;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数据，去除一些冗余的信息；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，簇头节点则把数据暂时存储起来，随着协调节点的移动，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。6.根据权利要求1所述的基于移动协调节点与数据暂存机制的猪舍监控方法，其特征 在于，所述步骤2中，根据协调节点与簇头节点的通信距离是否大于do,选择不同的能量消 耗模型的具体内容为： 如果传输距离小于do,能量消耗与传输距离d的二次方成正比例关系；而如果传输距离 大于do,则能量消耗将与d的四次方成正比例关系； 如果簇头节点和协调节点之间的距离小于do,簇头节点直接把数据传输给协调节点；如 果簇头节点和协调节点之间的距离大于do,簇头则把数据暂时存储起来，当协调节点移动 到距离其小于do时，簇头再把信息传送给协调节点。
【专利摘要】本发明公开了一种基于移动协调节点与数据暂存机制的猪舍监控方法，包括以下步骤：构建基于移动协调节点与数据暂存机制的猪舍监控系统，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；然后对其中的无线传感网络进行优化，本发明的方法是根据网络节点的阈值T(n)选择出簇头节点；选择好簇头节点后，其他节点根据自己与簇头节点的距离来选择要加入的簇；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；根据协调节点与簇头节点的通信距离是否大于d0，选择不同的能量消耗模型。本算法引入移动协调节点，对簇头节点与协调节点之间的传输距离进行优化，从而降低簇头节点的能量消耗，延长网络的寿命，保证系统的良好运行。
【IPC分类】H04L29/08, H04W84/18, H04W52/02, G08C17/02, H04W40/32
【公开号】CN105682179
【申请号】CN201610095085
【发明人】朱伟兴, 卢耀, 李新城
【申请人】江苏大学
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年2月22日