本发明专利技术公开了一种基于小世界网络的果类农产品溯源方法及系统，各无线传感器节点均参与构建临近耦合规则网络模型I，对未能与果场数据集中器连接的各无线传感器网络节点进行多次局部重连，构建出小世界网络动态模型，最终构建出小世界网络，保证各无线传感器节点稳定地向果场数据集中器发送数据；在每颗树处设置一个无线传感器节点，各无线传感器节点直接与果场数据集中器无线连接，或者经其它无线传感器节点与果场数据集中器无线连接，各无线传感器节点组成一个无线传感器网络，无线传感器网络将各无线传感器节点检测到的数据汇聚至果场数据集中器，进而为管理者和消费者提供整个果场中果类农产品的全方位信息。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及物联网领域，具体涉及一种基于小世界网络的果类农产品溯源方法及 系统。
技术介绍
食品安全事故频发，果类农产品的质量与安全监测引发监管部门和广大消费者的 深切关注。实现果类农产品产地的环境信息检测、传输和查询，是实施对安全果类农产品产 地环境质量严格、持续、科学监控、全程追溯以及品质安全的重要基础。现有果类农产品溯 源系统和方法，为监管部门对果类农产品的生产实施有效的监控和管理提供便利，为消费 者追溯其购买的果类农产品的生长过程各阶段的数据提供平台，从而建立果类农产品的安 全事故防御机制。然而，现有的果类农产品溯源系统，受限于通信成本，通常只能在果场中 选取样本区，仅检测该样本区的相关信息，作为管理者和消费者追溯的信息源，从而无法实 现果类农产品的全方位信息追溯；当果场中存在多个样本区时，现有的果类农产品溯源方 法受限于通信距离，无法保证多个样本区的数据均能稳定地提供给管理者和消费者。
技术实现思路
本专利技术提供一种基于小世界网络的果类农产品溯源方法及系统，解决现有果类农 产品溯源方法及系统不能为外部用户端提供稳定的全方位信息的问题。 本专利技术通过以下技术方案解决上述问题： -种基于小世界网络的果类农产品溯源方法，通过以下步骤构建小世界网络： 1)各无线传感器节点自行尝试与果场数据集中器建立连接，将能与果场数据集中 器建立连接的各无线传感器节点的集合定义为第1已连接节点集，将未能与果场数据集中 器建立连接的各无线传感器节点的集合定义为第1未连接节点集，将第1已连接节点集与第 1未连接节点集的并集定义为第1总节点集;执行步骤2); 2)以第1总节点集为基础，构建度为D的临近耦合规则网络模型，所述临近耦合规 则网络模型的親合矩阵为C n。为：当i关j时，c i j = c j i = 1或c i j = c j i = 0 ;当i = j时， 式中，N为大于等于1的正整数，N表示第1总节点集中各无线传感器节点的数量总 和;i为小于等于N的正整数，i表示第i个无线传感器节点；j为小于等于N的正整数，j表示第 j个无线传感器节点；cij = cji=l表示第i个无线传感器节点与第j个无线传感器节点无线 连接，cij = cji = 0表示第i个无线传感器节点与第j个无线传感器节点断开;执行步骤3); 3)从第1未连接节点集中选取相互连接的第i个无线传感器节点和第j个无线传感 器节点，断开第i个无线传感器节点和第j个无线传感器节点，随机从第1已连接节点集中选 取与第i个无线传感器节点断开的第j'个无线传感器节点，连接第i个无线传感器节点和第 j '个无线传感器节点；其中，j '为小于等于N的正整数，j '表示第j '个无线传感器节，j '矣i， j矣j' ；执行步骤4); 4)第1未连接节点集中与第1已连接节点集中的无线传感器节点建立连接的各无 线传感器节点为第2已连接节点集;第1未连接节点集中其余的各无线传感器节点为第2未 连接节点集;若第2未连接节点集为零，则结束本次构建小世界网络的进程，否则，执行步骤 5)； 5)进行至少一次局部重连，所述局部重连为:第m-1次局部重连结束时，第m-1未连 接节点集中与第m-1已连接节点集中的无线传感器节点建立连接的各无线传感器节点为第 m已连接节点集;第m-Ι未连接节点集中其余的各无线传感器节点为第m未连接节点集;进行 第m次局部重连，从第m已连接节点集选取相互连接的第i个无线传感器节点和第j个无线传 感器节点，断开第i个无线传感器节点和第j个无线传感器节点，随机从第m已连接节点集中 选取与第i个无线传感器节点断开的第j '个无线传感器节点，连接第i个无线传感器节点和 第j'个无线传感器节点;m为大于等于2的正整数;上述局部重连连续进行，直至第m未连接 节点集为零，结束本次构建小世界网络的进程。上述方案中，步骤3)中，从第1未连接节点集中选取cij = cji = l的第i个无线传感 器节点和第j个无线传感器节点，以第〇设定概率PQ将Cij和Cji修改为Cij = Cji = 0,即针对第1 未连接节点集中的各相互连接的无线传感器节点，以第1设定概率PQ将Cij和Cji修改为Cij = Cji = 〇,另一部分以Ι-ρο的概率仍保持为Cij = cji = l;随机从第1已连接节点集中选取与第i 无线传感器节点相互断开的无线传感器节点Υ，此时ciy =cyi = 0,将其修改为ciy =cyi = 1，其中 0<p〇< 1。上述方案中，步骤5)中，进行第m次局部重连时，从第m已连接节点集选取相互连接 的第i个无线传感器节点和第j个无线传感器节点，以第m设定概率pm断开第i个无线传感器 节点和第j个无线传感器节点；即针对第m-Ι未连接节点集中的各相互连接的无线传感器节 点，第m设定概率以Pm将Cij和Cji修改为Cij = Cji = 0,另一部分以Ι-pm的概率仍保持为Cij = Cji =1;随机从第m已连接节点集中选取与第i个无线传感器节点断开的第j '个无线传感器节 点，连接第i个无线传感器节点和第j '个无线传感器节点，其中〇 < Pm < 1。 上述方案中，若局部重连次数m到预设的达阈值Nmax时，仍无法实现第m未连接节点 集为零，则进行初始化，执行步骤1)，直至以低于N max的局部重连次数实现第m未连接节点集 为零，否则，再次进行初始化，执行步骤1);若初始化次数达到预设的阈值Μ前，能实现第m未 连接节点集为零，则本次构建小世界网络进程结束，否则由果场数据集中器向中心服务器 发送故障信息;N max和Μ为正整数。 -种基于小世界网络的果类农产品溯源方法的系统，由无线传感器网络、果场数 据集中器以及中心服务器组成;所述无线传感器网络由至少一个无线传感器节点组成;在 每棵果树处设置一个无线传感器节点，所述无线传感器节点包括MCU控制模块、无线发送接 收模块和检测模块;所述检测模块检测数据，将数据输入至MCU控制模块，由MCU控制模块为 其所在果树生成一个ID号，将所述ID号和检测数据打包后直接发送至果场数据集中器，或 经至少一个无线传感器节点中转后发送至果场数据集中器;所述果场数据集中器将各无线 传感器节点发送来的打包数据汇聚后，发送至所述中心服务器;外部用户端访问所述中心 服务器的数据。 上述方案中，所述检测模块由土壤温湿度传感器、生长环境温湿度传感器和重金 属含量检测传感器组成;所述土壤温湿度传感器用于检测果树所在土壤的温湿度，所述生 长环境温湿度传感器用于检测果树所处的生长环境的温湿度，所述重金属含量检测传感器 用于检测果树所在土壤的重金属含量;所述各检测数据发送至MCU控制模块进行处理。 上述方案中，所述无线传感器节点进一步包括电源模块;所述电源模块包括辅助 电源、锂电池、柔性薄膜光伏电池阵列以及MPPT智能充电模块;所述柔性薄膜光伏电池阵列 将太阳能转换为电能;所述MPPT智能充电模块对所述柔性薄膜光伏电池阵列输出的电能进 行追踪，保证所述柔性薄膜光伏电池阵列以最大功率向所述锂电池供电；所述辅助电池用 于转接锂电池的电能至MCU控制模块、无线发送接收模块和检测模块的供电端口，还用于延 时或检测本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于小世界网络的果类农产品溯源方法，其特征在于，通过以下步骤构建小世界网络：1)各无线传感器节点自行尝试与果场数据集中器建立连接，将能与果场数据集中器建立连接的各无线传感器节点的集合定义为第1已连接节点集，将未能与果场数据集中器建立连接的各无线传感器节点的集合定义为第1未连接节点集，将第1已连接节点集与第1未连接节点集的并集定义为第1总节点集；执行步骤2)；2)以第1总节点集为基础，构建度为D的临近耦合规则网络模型，所述临近耦合规则网络模型的耦合矩阵为Cnc为：当i≠j时，cij＝cji＝1或cij＝cji＝0；当i＝j时，cii=-Σj=1j≠iNcij=-Σj=1j≠iNcji=-D]]>式中，N为大于等于1的正整数，N表示第1总节点集中各无线传感器节点的数量总和；i为小于等于N的正整数，i表示第i个无线传感器节点；j为小于等于N的正整数，j表示第j个无线传感器节点；cij＝cji＝1表示第i个无线传感器节点与第j个无线传感器节点无线连接，cij＝cji＝0表示第i个无线传感器节点与第j个无线传感器节点断开；执行步骤3)；3)从第1未连接节点集中选取相互连接的第i个无线传感器节点和第j个无线传感器节点，断开第i个无线传感器节点和第j个无线传感器节点，随机从第1已连接节点集中选取与第i个无线传感器节点断开的第j'个无线传感器节点，连接第i个无线传感器节点和第j'个无线传感器节点；其中，j'为小于等于N的正整数，j'表示第j'个无线传感器节，j'≠i，j≠j'；执行步骤4)；4)第1未连接节点集中与第1已连接节点集中的无线传感器节点建立连接的各无线传感器节点为第2已连接节点集；第1未连接节点集中其余的各无线传感器节点为第2未连接节点集；若第2未连接节点集为零，则结束本次构建小世界网络的进程，否则，执行步骤5)；5)进行至少一次局部重连，所述局部重连为：第m‑1次局部重连结束时，第m‑1未连接节点集中与第m‑1已连接节点集中的无线传感器节点建立连接的各无线传感器节点为第m已连接节点集；第m‑1未连接节点集中其余的各无线传感器节点为第m未连接节点集；进行第m次局部重连，从第m已连接节点集选取相互连接的第i个无线传感器节点和第j个无线传感器节点，断开第i个无线传感器节点和第j个无线传感器节点，随机从第m已连接节点集中选取与第i个无线传感器节点断开的第j'个无线传感器节点，连接第i个无线传感器节点和第j'个无线传感器节点；m为大于等于2的正整数；上述局部重连连续进行，直至第m未连接节点集为零，结束本次构建小世界网络的进程。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：廖志贤，覃军，唐晓虎，莫宏培，谭祖印，黄玺宁，
申请(专利权)人：广西师范大学，
类型：发明
国别省市：广西;45
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