本发明专利技术公开了一种农业无线传感器网络系统，主要包括传感器网络和云存储网络，所述的传感器网络主要包括终端结点、路由节点和协调器，传感器网络协议将终端结点数据通过在路由结点之间转发，所述的终端结点采用电池供电，终端结点和路由节点收发数据进入全功耗模式，完成后转入休眠模式；所述的云存储网络包括云存储服务器、云监控软件、以及传感器监控软件。本发明专利技术使终端结点的数据通过不同路径到达目的结点，并有效的降低功耗，采用集群技术设计的云存储网络具有很好的扩展性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种农业无线传感器网络系统，具体地说，是一种基于近程通信的农业无线传感器网络以及后端数据的存储和分析处理。
技术介绍
标准近程无线ZigBee协议是为低成本，低功耗，低数据流量设计的无线标准。标准ZigBee协议规范中主要包含三类设备协调器，路由和裁减功能的端节点。图I为标准ZigBee拓扑结构，其中协调器负责组织所在网络，并维护路由表；路由负责与所在网络协调器通信，并与该网络其它路由及裁减功能端节点通信；具有裁减功能的端节点负责与所在网络的路由和协调器通信，但端节点间不进行通信。一般电池供电节点为了延长电池寿命和降低电池消耗，端节点大部分时间都处于休眠状态，只有在通信时被唤醒，通信完成后立即再进入休眠。而在标准ZigBee协议规范中由于路由和协调器无法休眠，因此不能采用电池进行长期供电，必须有线供电，实施现场完全受限于有线电源能否放置到位，大大降低了组网的灵活性。一般数据存储采用局域网内设置一台数据存储服务器，分配其一固定IP并设置用于数据通信的端口号，服务器端数据采集器将采集到的数据发送到指定服务器的固定端口，服务器端使用服务程序不断地扫描接收端口收到的数据，从而实现采集终端数据的服务器端存储，但一般存储方式不能实现分布式数据的异地存储，数据安全性不高，如果存储数据量较大，不易实现多存储设备或介质间的负载平衡，不能保证存储设备或介质出现异常时自动迁移异常设备或介质上数据，不能实现应用服务不停机扩容。
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无线传感器网络系统，该系统能有效降低传感器节点功耗，实现传感器数据的实时无线传输，具有传感器节点功耗低、无线信号传输距离远等特点，而且能异地大容量传感器或现场数据的存储和分析。为了实现本专利技术目的，本专利技术采用如下技术解决方案 为实现传感器数据实时传输的具体办法使用一种改良型的近程无线通信协议，使得终端结点A能够通过路由节点B，将终端结点A数据进行转发，并且路由节点B的数据还可以由它路由节点C继续转发，从而实现一子结点数据可经多个路由输送至目标结点D，同时解决了实际应用中无线信号传输距离小于实际需要传输距离问题。为了便于调整传感器的网络状况，使传感器网络更具灵活性，各传感器结点都使用电池供电，电池的使用寿命亦成为传感器网络需要解决的核心问题之一。传感器消耗电能主要为无线收发部分和传感器部分，其中无线收发部分，仅在收发无线信号时功耗较大；而传感器部分，在对物理量进行采样时功耗较大。为了延长电池使用寿命，使用如下机制来降低传感器的整体功耗终端结点只有在数据收发时进入全功耗模式，完成无线数据收发后立即进入休眠模式、以降低功耗； 路由结点在自身没有数据发送，亦无其它节点需要数据路由的情况下，也进入休眠模式，但当有它节点需要数据路由时，使用无线信号触发处理器唤醒位将路由节点从休眠模式下唤醒，将相应数据由路由后再进入休眠模式； 终端结点即前端传感器尽可能选择低功耗传感器，针对某些功耗较大的传感器，采用调整采样频度方式来降低功耗。 为解决异地大容量传感器或现场数据存储分析问题，本专利技术通过云存储方案解决大容量数据存储问题。该云储存方案由云存储服务器、云监控软件、以及传感器监控软件三部分形成云存储。系统利用普通PC机群构造一个海量的云存储服务器，使用大型数据库保存云存储服务器所需的数据结构信息，在应用层的层次上实现对传感器数据和现场视频流媒体数据的云存储，同时通过开发云监控软件来实现云服务器的控制和管理。为了保证云服务器节点的负载均衡，云存储服务器采用基于多因素综合加权的节点调度算法，将节点分为两类，一类是云服务器控制节点，另一类是云服务器存储节点。云服务器控制节点负责收集和监控所有存储节点的状态信息，并且对影响存储节点效率的主要因素进行综合加权计算后，再进行存储节点的调度。云服务器存储节点负责大量传感器数据和现场视频流媒体数据的储存与转发，将传感器数据及现场监控视频流存储为本地的数据和视频文件后再转发到传感器监控软件进行实时显示和回放。系统采用JSP网页开发技术开发基于B/S架构的云监控软件，用于实现云存储服务器设备之间的逻辑虚拟化管理、硬件设备的状态监控以及节点控制。传感器现场监控设备，支持H. 264硬件编解码器，可对采集的视频信息进行H. 264压缩编码，并且通过RTP协议发送到云服务器存储节点上。视频监控软件采用图形用户界面工具包软件开发基于C/S架构视频监控界面，通过对接收到的RTP视频流进行重组与软解码，实现视频的实时监控以及对历史视频信息的检索与播放。本专利技术具有下述优点 采用集群技术设计的云存储方案具有很好的扩展性，用户只须在与云服务器同一网段的任一台普通PC上安装相应的云存储应用程序，便可使其成为云存储服务器中的存储节点，快捷动态地扩大云服务器的存储容量以及分摊云服务器的负载处理；并且还可以动态增加新的传感网数量，而无需增加过多硬件投资。附图说明图I为本专利技术所述的标准ZigBee拓扑结构示意图。图2为本专利技术所述的路由节点间多跳转发机制示意图。图3为本专利技术所述的传感器网络结构示意图。图4为本专利技术所述的云存储架构示意图。具体实施例方式传感器网络结构如图3所示，每个大棚被分成若干个网络，如图中I. f I. 5是一组传感器网(I网络)，2. r2. 5是一组传感器网络(2网络)，3. r3. 5是一组传感器网络(3网络)。每一组网络中传感器数据可以相互路由，最终汇聚到本组网络的头节点即n. I结点，再由头节点将本组网络所有传感器数据发送到长距离中继器10。再由长距离中继10与服务器端长距离接收中继20进行通信，最终由服务器端长距离接收中继30将数据通过以太网30传送到用于存储数据云端40。云存储架构如图4所示，其中①表示传感器终端向云存储服务器的控制节点发出认证请求同时汇报在线情况，而云服务器控制节点响应相应的请求后，将该传感器网的信息保存到数据库中。②用户使用传感器监控软件向云服务器的控制节点请求对某个传感网的传感器数据和视频进行监控，云服务器的控制节点响应相应的请求后，会权衡当前云服务器各存储节点的负载情况，然后动态调度一台负载率最低的云服务器存储节点来为用户服务。③表示用户通过传感器监控软件同时实时监控传感网中传感器和视频监控实时数据 也可回朔相关历史数据。④表示传感网中传感器或监控视频数据传输到云服务器存储节点机群，并且将传感器或视频信息存储到存储节点后，在由存储节点转发给传感器监控软件。⑤表示云服务器控制节点定时监控存储服务器节点运行情况。⑥表示管理人员可以通过云监控软件配置或监控云存储服务器机群的工作状态。本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种农业无线传感器网络系统，其特征在于主要包括传感器网络和云存储网络，所述的传感器网络主要包括终端结点、路由节点和协调器，传感器网络协议将终端结点数据通过在路由结点之间转发，所述的终端结点采用电池供电，终端结点和路由节点收发数据进入全功耗模式，完成后转入休眠模式；所述的云存储网络包括云存储服务器、云监控软件、传感器监控软件。2.根据权利要求I所述的农业无线传感器网络系统，其特征在于所述的传感器网络中的路由结点使用无线信号触发处理器唤醒位将路由节点从休眠模式下转入全功耗模式。3.根据权利要求I所述的农业无线传感器网络系统，其特征在于所述的传感器网络中的终端结点通过调整采样频度方式调节功耗。4.根据权利要求I所述的农业无线传感器网络系统，其特征在于所述的云存储网络中云存储服务器由PC机群构成，使用大型数据库保存云存储服务器所需的数据结构信息，开发云监控软件控...
【专利技术属性】
技术研发人员：龚旅斌，马一飞，戚湧，王斌，
申请(专利权)人：南京理工大学常熟研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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