一种多路径路由算法的保育猪舍监控系统技术方案

本发明专利技术提供一种多路径路由算法的保育猪舍监控系统。包括信息采集系统、信息管理系统、互联网子系统和远程控制中心；信息采集系统包括协调节点、路由节点和终端节点；信息管理系统包括现场控制器ARM+Linux；互联网子系统包括网络接入点和无线网卡；远程控制中心包括电脑。本发明专利技术通过优化设计无线传感网络的路由算法，增加数据传输速率和系统吞吐量，减少传输延时和数据包的丢失，同时避免死亡节点过早的出现，延长网络的生存时间，使整个信息传输高效畅通，实现保育猪舍视频监控系统良好运行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机器视觉技术，具体涉及一种多路径路由算法的保育猪舍监控系统。
技术介绍
传统的养猪模式都是依靠人工饲养和管理，这种养殖模式养殖人员的劳动强度大、费时费力，效率低、人力成本大，且养殖场环境条件差，臭味难闻，对工作人员的身心健康会带来严重影响。随着计算机和控制技术的发展，一些规模大的养殖场在环境控制和精细养殖等方面在不同程度上实现了自动检测与控制，有少数先进的养殖场还将无线传感技术应用于环境控制中。但是，由于养殖场的饲养员的文化程度和专业技术水平普遍较低，因此，研制让养殖户用得起、用得好、经济高效、稳定可靠、维护简单的控制设备就成为急需。在基于无线传感网络技术的监控系统中，为了尽量减少节点的能量损耗，延长无线传感网络的使用时间，是数据通信和传输高效畅通，从而确保整个系统可靠稳定运行，无线传感网络中的路由算法得到了业内的重视。目前使用无线传感网络技术在进行养殖场环境监控时，广泛使用的算法都是基于单路径协议，在进行大数据传输时，控制包的开销和网络延时都比较大。当负载较大时，将面临节点能量快速消耗、网络拥塞等问题，尤其是在传输视频信息时，较大的网络传输延时将不能保证视频的服务质量。
技术实现思路
为了克服现有的监控系统会出现网络拥塞、不能保证视频的服务质量的不足，本专利技术提出一种多路径路由算法的保育猪舍监控系统，本系统能有效地增加网络的传输带宽，提高数据的传输速率，实现保育猪舍的良好运行。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多路径路由算法的保育猪舍监控系统，包括信息采集系统、信息管理系统、互联网子系统和远程控制中心；信息采集系统包括协调节点、路由节点和终端节点；信息管理系统包括现场控制器ARM+Linux；互联网子系统包括网络接入点和无线网卡；远程控制中心包括电脑；终端节点和路由节点采用ZigBee无线网络技术组成一个无线网络，通过ZigBee协议栈，将采集到的数据汇聚到协调节点；协调节点通过串行通信接口与信息管理系统实现数据交换；信息管理系统通过互联网子系统与远程控制中心连接。进一步地，终端节点包括传感器、摄像头以及ZigBee模块；通过传感器与摄像头，可采集猪舍内的环境数据；通过ZigBee模块发送采集到的环境数据。进一步地，ZigBee无线网络技术采用一种基于节点能量均衡消耗的多路径路由算法，一种基于节点能量均衡消耗的多路径路由算法包括如下步骤：(1)统计每一个节点的父子节点以及相邻节点，生成该节点动态的邻居节点列表；(2)设计多路径转发决策机制；(3)节点能量阈值的设定和路由策略。进一步地，邻居节点列表包括邻居节点标识、节点关系类型、和用来判断邻居节点是否被其他路径所使用的flag集。进一步地，多路径转发决策机制为通过路径数Pn值来判断其具体的路径；当源节点通过多路径传输机制开始传输数据时，通过在数据包DP中添加一个字段作为标志位flag来判断路径所使用的路由方式，若flag＝1时，则使用树路由算法进行数据的传输；flag＝0时，则选择新的多路径转发机制。进一步地，节点能量阈值的设定和路由策略为，在ZigBee网络中设定节点能量阈值a和b(a>b)来保护能量偏低的节点；当节点剩余能量大于a时，若有新节点加入网络时，可优先选择此节点作为父节点；若节点剩余能量大于b小于a时，此类节点可作为中继节点；如果节点剩余能量小于b时，则此类节点不作为路由节点，也不接收新的节点为子节点，只转发信息至其子节点。本专利技术的有益效果是：通过优化设计无线传感网络的路由算法，增加数据传输速率和系统吞吐量，减少传输延时和数据包的丢失，同时避免死亡节点过早的出现，延长网络的生存时间，使整个信息传输高效畅通，实现保育猪舍视频监控系统良好运行。附图说明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说明。图1是本专利技术所应用的猪舍环境监控系统结构图。图2是温、湿度及CO2等现场数据的采集以及设备控制的执行图。图3是源节点的中继节点的选择示意图。图4是中间节点的中继节点的选择示意图。图5是多路径路由的具体示意图。具体实施方式以下结合附图1、2、3、4进一步说明本专利技术的技术方案。一种多路径路由算法的保育猪舍监控系统，包括信息采集系统、信息管理系统、互联网子系统和远程控制中心；信息采集系统包括协调节点、路由节点和终端节点；信息管理系统包括现场控制器ARM+Linux；互联网子系统包括网络接入点和无线网卡；远程控制中心包括电脑；终端节点和路由节点采用ZigBee无线网络技术组成一个无线网络，通过ZigBee协议栈，将采集到的数据汇聚到协调节点；协调节点通过串行通信接口与信息管理系统实现数据交换；信息管理系统通过互联网子系统与远程控制中心连接。终端节点包括传感器、摄像头以及ZigBee模块；通过传感器与摄像头，可采集猪舍内的环境数据；通过ZigBee模块发送采集到的环境数据。ZigBee无线网络技术采用一种基于节点能量均衡消耗的多路径路由算法，一种基于节点能量均衡消耗的多路径路由算法包括如下步骤：(1)统计每一个节点的父子节点以及相邻节点，生成该节点动态的邻居节点列表；(2)设计多路径转发决策机制；(3)节点能量阈值的设定和路由策略。邻居节点列表包括邻居节点标识、节点关系类型、和用来判断邻居节点是否被其他路径所使用的flag集。多路径转发决策机制为通过路径数Pn值来判断其具体的路径；当源节点通过多路径传输机制开始传输数据时，通过在数据包DP中添加一个字段作为标志位flag来判断路径所使用的路由方式，若flag＝1时，则使用树路由算法进行数据的传输；flag＝0时，则选择新的多路径转发机制。节点能量阈值的设定和路由策略为，在ZigBee网络中设定节点能量阈值a和b(a>b)来保护能量偏低的节点；当节点剩余能量大于a时，若有新节点加入网络时，可优先选择此节点作为父节点；若节点剩余能量大于b小于a时，此类节点可作为中继节点；如果节点剩余能量小于b时，则此类节点不作为路由节点，也不接收新的节点为子节点，只转发信息至其子节点。本专利技术的实施实例为通过ZigBee终端节点上的摄像头、各种传感器和执行设备来实现保育猪舍环境参数和视频监控，并针对无线传感网中的能耗问题提出一种能量均衡的多路径路由算法，保证信息的传递更加流畅。本监控系统采用分布式控制集中管理的模式，主要由信息采集系统、信息管理系统、互联网子系统和远程控制中心等部分组成。其中，信息采集系统主要是由分布在各个猪本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多路径路由算法的保育猪舍监控系统，其特征在于，包括信息采集系统、信息管理系统、互联网子系统和远程控制中心；所述信息采集系统包括协调节点、路由节点和终端节点；所述信息管理系统包括现场控制器ARM+Linux；所述互联网子系统包括网络接入点和无线网卡；所述远程控制中心包括电脑；所述终端节点和路由节点采用ZigBee无线网络技术组成一个无线网络，通过ZigBee协议栈，将采集到的数据汇聚到所述协调节点；所述协调节点通过串行通信接口与信息管理系统实现数据交换；所述信息管理系统通过所述互联网子系统与所述远程控制中心连接。

【技术特征摘要】
1.一种多路径路由算法的保育猪舍监控系统，其特征在于，包括信息采集系统、
信息管理系统、互联网子系统和远程控制中心；
所述信息采集系统包括协调节点、路由节点和终端节点；所述信息管理系统包
括现场控制器ARM+Linux；所述互联网子系统包括网络接入点和无线网卡；所
述远程控制中心包括电脑；
所述终端节点和路由节点采用ZigBee无线网络技术组成一个无线网络，通过
ZigBee协议栈，将采集到的数据汇聚到所述协调节点；所述协调节点通过串行
通信接口与信息管理系统实现数据交换；所述信息管理系统通过所述互联网子系
统与所述远程控制中心连接。
2.根据权利要求1所述的一种多路径路由算法的保育猪舍监控系统，其特征在
于所述终端节点包括传感器、摄像头以及ZigBee模块；通过所述传感器与摄像
头，可采集猪舍内的环境数据；通过所述ZigBee模块发送采集到的环境数据。
3.根据权利要求1或2所述的一种多路径路由算法的保育猪舍监控系统，其特征
在于所述ZigBee无线网络技术采用一种基于节点能量均衡消耗的多路径路由算
法，所述一种基于节点能量均衡消耗的多路径路由算法包括如下步骤：
(1)统计每一个节点的父子节点以及相邻节点，生成该节点动态的邻居节点列

【专利技术属性】
技术研发人员：朱伟兴，王爱平，梅秀义，黄鹏，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32