一种面向智能大棚的网格化定位方法技术

本发明专利技术属于农业大棚环境监测应用技术领域，具体涉及一种面向智能大棚的网格化定位方法，采用IPv6的无线传感器网络，包括数个传感器节点，还包括接入节点、汇聚节点和普通节点，将无线传感网络中监测大棚区域网格化，使每一个网格中具有一个汇聚节点和数个普通节点，将汇聚节点与接入节点构建成树的星型结构，汇聚节点通过加入树结构获得全球路由前缀；汇聚节点通过接入节点获得传感器节点地址；普通节点通过汇聚节点和网格坐标获取传感器节点地址；通过汇聚节点和普通节点获得的传感器节点地址的定位信息对大棚进行控制；本发明专利技术实现了对大棚内各传感器的智能控制，精确对植物生长环境的控制，降低了成本，促进了增产增收。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于农业大棚环境监测应用
，具体涉及。
技术介绍
数无线传感器网络具有结构紧凑、易于布置、易于维护、价格便宜、测量精度高等优点，非常适合农业大棚的监测和控制。近些年，国内外研究人员对于基于无线传感网络的农业监测系统进行了相关研究，并取得一定的研究成果。但目前的基于无线传感网的农业监测系统存在很多不足。目前，基于无线传感器网络的监测系统采用的是以数据为中心的工作机制，无法实现传感器节点与用户的点到点通信，即用户无法与某一特定传感器节点进行通信以监测此传感器节点所采集的数据。实际应用中的无线传感器网络具有网络规模大，传感器节点的能量、计算能力、通信能力和感知能力有限的特点。由于网络拓扑动态变化，导致信息获取的不完整，从而影响传感器节点的自身定位，导致无法对特定传感器节点进行监测。针对现有技术的不足，本专利技术提出了，以实现用户对农业大棚各传感器的实时监测。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提出了:采用IPv6的无线传感器网络，包括数个传感器节点，所述每个传感器节点拥有全球唯一的IP地址，与用户进行点到点通信；无线传感器网络还包括接入节点、汇聚节点和普通节点，其特征在于包括以下步骤:步骤I)将无线传感网络中监测大棚区域网格化，使每一个网格中具有一个汇聚节点和数个普通节点，将汇聚节点与接入节点构建成树的星型结构，汇聚节点通过加入树结构获得全球路由前缀。步骤2)汇聚节点通过接入节点获得传感器节点地址；步骤3)普通节点通过汇聚节点和网格坐标获取传感器节点地址；步骤4)农户使用手机或电脑客户端，通过汇聚节点和普通节点获得的传感器节点地址的定位信息对大棚进行控制；所述接入节点是边界路由器，连接WSN与IPv6网络，负责向WSN其他节点提供网络iu缀；所述汇聚节点是能够为本网格内普通节点分配IPv6地址的节点；所述普通节点是采集大棚数据的监测传感器节点和调节装置开关的控制传感器节点。各传感器节点的IPv6地址由三个部分构成:第一部分是全局路由前缀，即接入节点的IP地址，无限传感器网络中所有传感器节点的全局路由前缀都相同；第二部分是各传感器节点的网格坐标，即对监测区域进行分区后的横坐标和纵坐标；第三部分为网格内传感器节点的ID，当传感器节点ID=O时，表示该网格，当传感器节点ID=I时，表示本网格中的汇聚节点；采用该地址格式的配置方案，既可以查询某一个区域内的数据，也可以单独寻址某一个传感器节点。所述步骤2)还包括:步骤201)开始；步骤202)每一个传感器节点向同一网格内的相邻的传感器节点广播其适应值；步骤203)当每一个传感器节点都知道其相邻传感器节点的适应值后，则适应值最小的传感器节点为本网格的汇聚节点；步骤204)当某传感器节点X成为汇聚节点后，设置自己的传感器节点ID为1，并向接入节点发送加入树数据包，其中包含所在网格的横、纵坐标；步骤205)接入节点收到该数据包时，向汇聚节点X返回一个应答控制包，内容为该WSN的全球路由前缀；步骤206)汇聚节点X接收到该数据包后，将全局路由前缀与所在网格的坐标以及传感器节点ID组合构建成IPv6地址；步骤207)结束。所述步骤3还包括:步骤301)开始；步骤302)普通节点X向所在网格的汇聚节点Y发送获取IPv6地址的数据包；步骤303)汇聚节点Y采用哈希函数除留余数法为节点X分配一个传感器节点ID ；步骤304)汇聚节点Y判断所述传感器节点ID是否具有唯一性；步骤305)是转步骤206，否则汇聚节点Y用线性探测法再产生一个传感器节点ID，然后转步骤204 ；步骤306)汇聚节点Y将所述传感器节点ID与自己所在的网格坐标ID及全局路由前缀相结合形成IPv6地址，将IPv6地址封装成一个控制包，将此控制包返回给节点X ；步骤307)节点X将控制包中的IPv6地址作为自己的IPv6地址；步骤308)结束。所述步骤4)还包括:步骤401)用户向服务器发送查询农业大棚内所有传感器节点IP地址的命令。步骤402)所有传感器通过接入节点将IP地址发送到服务器数据库。步骤403)服务器通过IP地址选择一个监测传感器节点发送采集数据的命令，查询命令通过接入节点转发至汇聚节点到达指定的监测传感器节点。步骤404)目的监测传感器将采集的数据通过汇聚节点和接入节点返回到服务器。步骤405)服务器判断接收到数据是否超过设定值，是则转步骤406)，否则转步骤408)。步骤406)服务器通过IP地址向大棚相应的控制节点发送调节装置命令。步骤407)目的控制传感器控制相应的状态开关，并将执行结果返回到服务器。步骤408)结束。所述监测传感器节点包括三个部分:无线收发器、微处理器和传感单元；所述微处理器通过无线收发器接收来自互联网用户的数据包，微处理器对数据包中的命令进行解释和处理，并将传感单元采集的数据通过无线收发器发送到互联网用户。所述控制传感器节点包括三个部分:无线收发器、微处理器和控制单元；所述微处理器通过无线收发器接收来自互联网节点的数据包，微处理器对数据包中的命令进行解释和处理，控制单元启动或关闭调节装置的开关，用于控制农业大棚的环境。本专利技术的益处在于:将大棚区域分割成多个正方形区域，传感器节点随机散布在大棚内并根据正方形区域的地址位置信息自动实现IPv6地址的定位。因为本专利技术中的每个传感器节点的IPv6地址包括其所在区域的坐标信息，因此每个传感器节点可以很好的传递其所在的地址位置信息，这样大棚监测人员通过传感器节点的IPv6地址判断出此传感器节点所在的地理位置，从而访问位于特定大棚区域内的传感器节点，获取温度、湿度、光照强度等参数，即使掌握大棚环境，这是目前传统的无线传感器网络无法做到的。由于传感器节点具有体积小、价格低廉、易于维护等特点，IPv6地址资源充足，能够保证所有节点全球地址唯一，既满足传感器网络大规模应用的需求，又便于未来实现传感器节点的统一远程管理和控制，本专利技术有利于节约能源、延长设备使用寿命，并且管理方便、维护开销有限。因此本方法具有良好的发展前景，具有很高的推广价值。【附图说明】图1为本专利技术的定位步骤流程图；图2为本专利技术所述的基于网格的树结构拓扑模型示意图；图3为本专利技术所述的监测区域网格化示意图；图4为本专利技术所述节点地址结构示意图；图5为本专利技术所述的汇聚节点获取IPv6地址流程示意图；图6为本专利技术所述的普通节点获取IPv6地址流程示意图；图7为本专利技术所述的对农业大棚控制流程示意图。【具体实施方式】当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本专利技术以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和【具体实施方式】对本专利技术作进一步详细的说明。实施例1:如图1至图7所示，将无线传感网监测的区域栅格化，每个网格中产生一个汇聚节点，网格中其余节点将数据直接传送给汇聚节点聚合。节点重复地址检测仅在本网格进行，且各网格可同时进行地址配置过程，缩短了 IPv6地址配置的延迟时间。接入节点，连接无线传感网与IPv6网络，负责向无线传感网其他节点提供网络前缀；汇聚节点本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向智能大棚的网格化定位方法，采用IPv6的无线传感器网络，包括数个传感器节点，所述每个传感器节点拥有全球唯一的IP地址，与用户进行点到点通信；无线传感器网络还包括接入节点、汇聚节点和普通节点，其特征在于包括以下步骤：步骤1）将无线传感网络中监测大棚区域网格化，使每一个网格中具有一个汇聚节点和数个普通节点，将汇聚节点与接入节点构建成树的星型结构，汇聚节点通过加入树结构获得全球路由前缀。步骤2）汇聚节点通过接入节点获得传感器节点地址；步骤3）普通节点通过汇聚节点和网格坐标获取传感器节点地址；步骤4）农户使用手机或电脑客户端，通过汇聚节点和普通节点获得的传感器节点地址的定位信息对大棚进行控制；所述接入节点是边界路由器，连接WSN与IPv6网络，负责向WSN其他节点提供网络前缀；所述汇聚节点是能够为本网格内普通节点分配IPv6地址的节点；所述普通节点是采集大棚数据的监测传感器节点和调节装置开关的控制传感器节点。所述各传感器节点的IPv6地址由三个部分构成：第一部分是全局路由前缀，即接入节点的IP地址，无限传感器网络中所有传感器节点的全局路由前缀都相同；第二部分是各传感器节点的网格坐标，即对监测区域进行分区后的横坐标和纵坐标；第三部分为网格内传感器节点的ID，当传感器节点ID=0时，表示该网格，当传感器节点ID=l时，表示本网格中的汇聚节点；采用该地址格式的配置方案，既可以查询某一个区域内的数据，也可以单独寻址某一个传感器节点。...

【技术特征摘要】
1.一种面向智能大棚的网格化定位方法，采用IPv6的无线传感器网络，包括数个传感器节点，所述每个传感器节点拥有全球唯一的IP地址，与用户进行点到点通信；无线传感器网络还包括接入节点、汇聚节点和普通节点，其特征在于包括以下步骤: 步骤I)将无线传感网络中监测大棚区域网格化，使每一个网格中具有一个汇聚节点和数个普通节点，将汇聚节点与接入节点构建成树的星型结构，汇聚节点通过加入树结构获得全球路由前缀。 步骤2)汇聚节点通过接入节点获得传感器节点地址； 步骤3)普通节点通过汇聚节点和网格坐标获取传感器节点地址； 步骤4)农户使用手机或电脑客户端，通过汇聚节点和普通节点获得的传感器节点地址的定位信息对大棚进行控制； 所述接入节点是边界路由器，连接WSN与IPv6网络，负责向WSN其他节点提供网络前三双； 所述汇聚节点是能够为本网格内普通节点分配IPv6地址的节点； 所述普通节点是采集大棚数据的监测传感器节点和调节装置开关的控制传感器节点。所述各传感器节点的IPv6地址由三个部分构成:第一部分是全局路由前缀，即接入节点的IP地址，无限传感器网络中所有传感器节点的全局路由前缀都相同；第二部分是各传感器节点的网格坐标，即对监测区域进行分区后的横坐标和纵坐标；第三部分为网格内传感器节点的ID，当传感器节点ID=O时，表示该网格，当传感器节点ID=I时，表示本网格中的汇聚节点；采用该地址格式的配置方案，既可以查询某一个区域内的数据，也可以单独寻址某一个传感器节点。2.根据权利要求1所述的一种面向智能大棚的网格化定位方法，其特征在于所述步骤2)还包括: 步骤201)开始； 步骤202)每一个传感器节点向同一网格内的相邻的传感器节点广播其适应值； 步骤203)当每一个传感器节点都知道其相邻传感器节点的适应值后，则适应值最小的传感器节点为本网格的汇聚节点； 步骤204)当某传感器节点X成为汇聚节点后，设置自己的传感器节点ID为1，并向接入节点发送加入树数据包，其中包含所在网格的横、纵坐标； 步骤205)接入节点收到该数据包时，向汇聚节点X返回一个应答控制包，内容为该WSN的全球路由如缀； 步骤206)汇聚节点X接收到该数据包后，将全局路由前缀与所在网格的坐标以及传感器节点ID组合构建成IPv6地址； 步骤207)结束。3. 根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：郏东耀，邹胜雄，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京;11