一种农业环境参数无线网络采集系统的采样周期节能算法技术方案

本发明专利技术公开了一种农业环境参数无线网络采集系统的采样周期节能算法，属于农业环境参数无线网络采集技术领域。包括以下步骤：a.设定环境参数变化时间段；b.设定各环境参数变化时间段内基准时长Δt；c.获得温度变化趋势k；d.计算第一个环境参数变化时间段内的环境参数采集周期；e.计算第二个及以后各环境参数变化时间段内的环境参数采集周期；它能对系统的数据采集时间进行合理地安排，在确保对数据变化能及时、可靠的采集的同时，还降低了能耗，从而延长了设备的维护时间。

An energy-saving algorithm of sampling period for wireless network acquisition system of agricultural environmental parameters

【技术实现步骤摘要】
一种农业环境参数无线网络采集系统的采样周期节能算法
本专利技术涉及农业环境参数无线网络采集

技术介绍
随着农业现代化程度的提高以及精细农业和智慧农业的发展，农业环境监测变得越来越重要，比如温室内部环境监测、畜禽舍内部环境监测等。现阶段环境监测网络已经逐渐向无线监控网络转变，即通过构建无线传感器网络实现农业环境监测。构建无线传感器网络需要考虑传感器和无线网络的供电问题，目前，一般采用电池供电，那么数据采集和传输的功率消耗必须要进行优化，以节约电能，尽量延长电池的使用时间。无线传感器网络中的电能消耗分为两部分：传感器用电消耗和无线网络数据传输用电消耗。现在对于无线传感器网络的电源节能控制主要通过控制数据采集的频率来实现，比如对传感器连接的感知设备(如单片机)设定一个时间，例如30分钟给传感器供电一次采集一次环境信号，同时将信号通过无线网络传输到服务器。但是这种固定时间采集信息的方式存在一定的弊端，比如在30分钟内环境参数变化不大，那么每30分钟采集并传输一次数据就没有太大的必要，反而造成了电能的额外消耗；假如30分钟内环境参数发生了比较剧烈的变化，需要及时采取应对措施，但是由于固定时间的设置，有可能错过环境调控的最佳时机，对动物或植物造成一定的伤害。因此，根据实际环境变化情况动态控制传感器的开启来采集环境参数，在温度变化较快的情况下，增加信息采集频率，在温度变化较慢的情况下，降低信息采集频率，以实现电量的节约非常有必要。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种农业环境参数无线网络采集系统的采样周期节能算法，它能对系统的数据采集时间进行合理地安排，在确保对数据变化能及时、可靠的采集的同时，还降低了能耗，从而延长了设备的维护时间。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种农业环境参数无线网络采集系统的采样周期节能算法，包括以下步骤：a.设定环境参数变化时间段，根据环境参数类型变化速率的周期性规律，确定环境参数变化时间周期，设定环境参数变化时间段划分阈值,根据环境参数变化时间段划分阈值将环境参数变化时间周期分为多个环境参数变化时间段，环境参数变化时间段划分阈值是指在各环境参数变化时间段内，环境参数升高或降低一个计量单位所需时间的最大偏差值；b.设定各环境参数变化时间段内基准时长Δt，分别设定各环境参数变化时间段的基准时长Δt，各基准时长Δt为其所处环境参数变化时间段内平均升高或降低一个计量单位所需时间的两倍以上；c.获得温度变化趋势k，令第一个环境参数变化时间段的初始时刻为t0，令初始时刻t0间隔一个基准时长Δt后的时刻为t1；在t0时刻给环境参数采集传感器供电启动一次，使环境参数采集传感器采集并传输一次数据，令t0时刻所采集的数据为T0，然后在t1时刻再给环境参数采集传感器供电启动一次，使环境参数采集传感器采集并传输一次数据，令t1时刻所采集的数据为Tstart，依据下述公式：获得第一个环境参数变化时间段内的温度变化趋势k；d.计算第一个环境参数变化时间段内的环境参数采集周期，令第一个环境参数变化时间段的环境参数变化步长为t'，依据下述公式：获得第一个环境参数变化时间段内的环境参数变化步长t'；第一个环境参数变化时间段内的环境参数变化步长t'即为第一个环境参数变化时间段内的环境参数采集周期tup；e.计算第二个及以后各环境参数变化时间段内的环境参数采集周期，在第一个环境参数变化时间段内采集数据时，判断下一个采样周期是否会进入第二个环境参数变化时间段内，令当前采集数据时刻为tD，令第二个环境参数变化时间段的初始时刻为t2，如果tD+tup<t2，则表明下一个数据采集周期在第一个环境参数变化时间段内，按照第一个环境参数变化时间段内的环境参数采集周期tup采集数据；如果tD+tup>t2，则表明下一个数据采集周期已经进入第二个环境参数变化时间段内，在t2时刻给环境参数采集传感器供电启动一次，使环境参数采集传感器采集并传输一次数据，依据步骤c和步骤d中对第一个环境参数变化时间段内的环境参数采集周期tup的算法，获得第二个环境参数变化时间段内的环境参数采集周期tup；以此类推，获得环境参数变化时间周期内的环境参数采样时间点，并在各环境参数采样时间点给环境参数采集传感器供电启动一次，使环境参数采集传感器采集并传输一次数据。本专利技术进一步改进在于：环境参数类型为温度，环境参数变化时间周期为一天，各环境参数变化时间段分别为：0～6点；6～10点；10～14点；14～18点；18-24点。环境参数升高或降低一个计量单位是指环境温度升高或降低1℃。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本专利技术通过算法对传感器供电时间进行动态调整，根据环境参数类型变化情况动态给传感器供电。也就是在环境参数发生变化的关键时刻给传感器供电，采集信息，可以实现传感器供电时间间隔动态调整，并且能够保证准确的测量参数变化的情况，便于及时对环境进行调控。克服了固定时长开启传感器方式下，间隔时间长虽然省电，但是会错过环境参数发生变化的关键点；间隔时间短虽然能够相对准确的捕捉环境参数变化情况，但是耗电量大的缺点。它能对系统的数据采集时间进行合理地安排，在确保对数据变化能及时、可靠的采集的同时，还降低了能耗，从而延长了设备的维护时间。附图说明图1是本专利技术方法的流程图。具体实施方式下面将结合附图和具体实施例对本专利技术进行进一步详细说明。本专利技术中使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接、粘贴等常规手段，在此不再详述。一种农业环境参数无线网络采集系统的采样周期节能算法，包括以下步骤：a.设定环境参数变化时间段，根据环境参数类型变化速率的周期性规律，确定环境参数变化时间周期，设定环境参数变化时间段划分阈值,根据环境参数变化时间段划分阈值将环境参数变化时间周期分为多个环境参数变化时间段，环境参数变化时间段划分阈值是指在各环境参数变化时间段内，环境参数升高或降低一个计量单位所需时间的最大偏差值；b.设定各环境参数变化时间段内基准时长Δt，分别设定各环境参数变化时间段的基准时长Δt，各基准时长Δt为其所处环境参数变化时间段内平均升高或降低一个计量单位所需时间的两倍以上；c.获得温度变化趋势k，令第一个环境参数变化时间段的初始时刻为t0，令初始时刻t0间隔一个基准时长Δt后的时刻为t1；在t0时刻给环境参数采集传感器供电启动一次，使环境参数采集传感器采集并传输一次数据，令t0时刻所采集的数据为T0，然后在t1时刻再给环境参数采集传感器供电启动一次，使环境参数采集传感器采集并传输一次数据，令t1时刻所采集的数据为Tstart，依据下述公式：获得第一个环境参数变化时间段内的温度变化趋势k；d.计算第一个环境参数变化时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种农业环境参数无线网络采集系统的采样周期节能算法，其特征在于,所述算法包括以下步骤：/na.设定环境参数变化时间段，根据环境参数类型变化速率的周期性规律，确定所述环境参数变化时间周期，设定环境参数变化时间段划分阈值,根据所述环境参数变化时间段划分阈值将所述环境参数变化时间周期分为多个环境参数变化时间段，所述环境参数变化时间段划分阈值是指在各所述环境参数变化时间段内，环境参数升高或降低一个计量单位所需时间的最大偏差值；/nb.设定各环境参数变化时间段内基准时长Δt，分别设定各所述环境参数变化时间段的基准时长Δt，各所述基准时长Δt为其所处环境参数变化时间段内平均升高或降低一个计量单位所需时间的两倍以上；/nc.获得温度变化趋势k，令第一个所述环境参数变化时间段的初始时刻为t

【技术特征摘要】
1.一种农业环境参数无线网络采集系统的采样周期节能算法，其特征在于,所述算法包括以下步骤：
a.设定环境参数变化时间段，根据环境参数类型变化速率的周期性规律，确定所述环境参数变化时间周期，设定环境参数变化时间段划分阈值,根据所述环境参数变化时间段划分阈值将所述环境参数变化时间周期分为多个环境参数变化时间段，所述环境参数变化时间段划分阈值是指在各所述环境参数变化时间段内，环境参数升高或降低一个计量单位所需时间的最大偏差值；
b.设定各环境参数变化时间段内基准时长Δt，分别设定各所述环境参数变化时间段的基准时长Δt，各所述基准时长Δt为其所处环境参数变化时间段内平均升高或降低一个计量单位所需时间的两倍以上；
c.获得温度变化趋势k，令第一个所述环境参数变化时间段的初始时刻为t0，令所述初始时刻t0间隔一个基准时长Δt后的时刻为t1；在t0时刻给环境参数采集传感器供电启动一次，使所述环境参数采集传感器采集并传输一次数据，令t0时刻所采集的数据为T0，然后在t1时刻再给环境参数采集传感器供电启动一次，使所述环境参数采集传感器采集并传输一次数据，令t1时刻所采集的数据为Tstart，依据下述公式：



获得第一个所述环境参数变化时间段内的温度变化趋势k；
d.计算第一个环境参数变化时间段内的环境参数采集周期，令第一个所述环境参数变化时间段的环境参数变化步长为t'，依据下述公式：



获得第一个所述环境参数变化时间段内的环境参数变化步长t'；
第一个所述环境参数变化时间段内的环境参数变化步长t'...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁洪波，程曼，蔡振江，
申请(专利权)人：河北农业大学，
类型：发明
国别省市：河北;13