异构农业监测物联网路由协议研究
农业是国民经济的基础，但由于我国农业信息化、自动化水平不高、生产方式相对落后，所以农业并没有形成规模效应，从而难以开展有效的农业合作化生产，导致农业生产总体规模小、经济效益差等一些问题。目前，农业信息化为实现精准农业，提高农业管理水平提供了坚实的信息基础，已经成为提升农业生产效率的重要手段。 物联网因其一定的泛在性、移动性和灵活性,更适合使用于较大地理范围,通过有线或无线的方式，从多种类型的农业作物生长场所、农业机具、移动终端及传感器收集数据，并对收集的数据进行整合。无线传感器网络具有无需布线、布置灵活、使用免费频段、节点成本不断下降及低能耗等特点，是物联网在感知层的重要组网方式与信息获取手段，正越来越多地被应用到农业生产智能组网中。 农业生产现场一方面常呈多“分块”分布形态，无线自组网络节点在分块内群集密集部署；另一方面分块间常存在较大的空间距离，并常会有道路、沿路照明、动力线路或有线通信等基础设施相联。然而随着调制解调的技术、信息传输的技术和信号处理等技术的持续发展，电力线通信正越来越多的受到应有。电力线无需重新布线，成本低廉，在农业现场广泛存在，因此正在越来越多的用于农业监测中。 传统的异构农业监测物联网通常是指网络中部署不同类型的节点，使得节点之间可能存在不同的初始能量、不同的感知能力、不同的数据传输能力等。本文在传统异构农业物联网的基础上，提出了一种有源电力线主干网与无线ZigBee子网混合、主干网静态网关和无线子网移动sink点结合的异构农业监测物联网。这种异构农业监测物联网主要由控制中心、有源电力线主干网和多个无线子网三部分组成：1）控制中心部署在离监测区域较远的区域，比如实验室，控制中心根据接收网关节点发送过来的数据，对各无线子网进行协调控制，最后将信息通过Internet传送给远程用户；2)有源电力线主干网由农业监测区域内无处不在的电力线以及部署在电力线附近的网关节点组成。3）无线子网部署在各个农业监测区 域中，通常由大量低功耗无线传感器节点组成，节点定时采集监测数据，经多跳将数据转发给内部网关节点，内部sink节点在无线子网沿着附近的电力线移动，将采集到的数据转发给外部网关节点。 对于子网间的互通互联，提出基于虚拟信道传输的模式，采用多机通讯的原理，在中心节点与各网关节点之间形成某种无线信道模式，无需考虑之间是什么物理介质即可完成子网间的信息管理。 对于无线子网内部，设计出适合农业监测的节点拓扑结构，分析异构农业网路由特点，对基于移动sink节点的路由算法进行研究，首先是单移动sink节点的路由协议，其次提出基于梯度和静电场力的多移动sink节点网络路由协议。最后，在TinyOS操作系统下，利用TOSSIM仿真器对上述协议能耗、网络寿命等方面仿真分析了协议的优越性。
农业监测;异构物联网;路由协议;无线传感器网络
上海海洋大学
硕士
计算机应用技术
陈明
2014
中文
TN915.04;TN925.93
70
2015-08-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）