一種多路徑路由算法的保育豬舍監控系統技術方案

本發明專利技術提供一種多路徑路由算法的保育豬舍監控系統。包括信息采集系統、信息管理系統、互聯網子系統和遠程控制中心；信息采集系統包括協調節點、路由節點和終端節點；信息管理系統包括現場控制器ARM+Linux；互聯網子系統包括網絡接入點和無線網卡；遠程控制中心包括電腦。本發明專利技術通過優化設計無線傳感網絡的路由算法，增加數據傳輸速率和系統吞吐量，減少傳輸延時和數據包的丟失，同時避免死亡節點過早的出現，延長網絡的生存時間，使整個信息傳輸高效暢通，實現保育豬舍視頻監控系統良好運行。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及機器視覺技術，具體涉及一種多路徑路由算法的保育豬舍監控系統。
技術介紹
傳統的養豬模式都是依靠人工飼養和管理，這種養殖模式養殖人員的勞動強度大、費時費力，效率低、人力成本大，且養殖場環境條件差，臭味難聞，對工作人員的身心健康會帶來嚴重影響。隨著計算機和控制技術的發展，一些規模大的養殖場在環境控制和精細養殖等方面在不同程度上實現了自動檢測與控制，有少數先進的養殖場還將無線傳感技術應用于環境控制中。但是，由于養殖場的飼養員的文化程度和專業技術水平普遍較低，因此，研制讓養殖戶用得起、用得好、經濟高效、穩定可靠、維護簡單的控制設備就成為急需。在基于無線傳感網絡技術的監控系統中，為了盡量減少節點的能量損耗，延長無線傳感網絡的使用時間，是數據通信和傳輸高效暢通，從而確保整個系統可靠穩定運行，無線傳感網絡中的路由算法得到了業內的重視。目前使用無線傳感網絡技術在進行養殖場環境監控時，廣泛使用的算法都是基于單路徑協議，在進行大數據傳輸時，控制包的開銷和網絡延時都比較大。當負載較大時，將面臨節點能量快速消耗、網絡擁塞等問題，尤其是在傳輸視頻信息時，較大的網絡傳輸延時將不能保證視頻的服務質量。
技術實現思路
為了克服現有的監控系統會出現網絡擁塞、不能保證視頻的服務質量的不足，本專利技術提出一種多路徑路由算法的保育豬舍監控系統，本系統能有效地增加網絡的傳輸帶寬，提高數據的傳輸速率，實現保育豬舍的良好運行。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是：一種多路徑路由算法的保育豬舍監控系統，包括信息采集系統、信息管理系統、互聯網子系統和遠程控制中心；信息采集系統包括協調節點、路由節點和終端節點；信息管理系統包括現場控制器ARM+Linux；互聯網子系統包括網絡接入點和無線網卡；遠程控制中心包括電腦；終端節點和路由節點采用ZigBee無線網絡技術組成一個無線網絡，通過ZigBee協議棧，將采集到的數據匯聚到協調節點；協調節點通過串行通信接口與信息管理系統實現數據交換；信息管理系統通過互聯網子系統與遠程控制中心連接。進一步地，終端節點包括傳感器、攝像頭以及ZigBee模塊；通過傳感器與攝像頭，可采集豬舍內的環境數據；通過ZigBee模塊發送采集到的環境數據。進一步地，ZigBee無線網絡技術采用一種基于節點能量均衡消耗的多路徑路由算法，一種基于節點能量均衡消耗的多路徑路由算法包括如下步驟：(1)統計每一個節點的父子節點以及相鄰節點，生成該節點動態的鄰居節點列表；(2)設計多路徑轉發決策機制；(3)節點能量閾值的設定和路由策略。進一步地，鄰居節點列表包括鄰居節點標識、節點關系類型、和用來判斷鄰居節點是否被其他路徑所使用的flag集。進一步地，多路徑轉發決策機制為通過路徑數Pn值來判斷其具體的路徑；當源節點通過多路徑傳輸機制開始傳輸數據時，通過在數據包DP中添加一個字段作為標志位flag來判斷路徑所使用的路由方式，若flag＝1時，則使用樹路由算法進行數據的傳輸；flag＝0時，則選擇新的多路徑轉發機制。進一步地，節點能量閾值的設定和路由策略為，在ZigBee網絡中設定節點能量閾值a和b(a>b)來保護能量偏低的節點；當節點剩余能量大于a時，若有新節點加入網絡時，可優先選擇此節點作為父節點；若節點剩余能量大于b小于a時，此類節點可作為中繼節點；如果節點剩余能量小于b時，則此類節點不作為路由節點，也不接收新的節點為子節點，只轉發信息至其子節點。本專利技術的有益效果是：通過優化設計無線傳感網絡的路由算法，增加數據傳輸速率和系統吞吐量，減少傳輸延時和數據包的丟失，同時避免死亡節點過早的出現，延長網絡的生存時間，使整個信息傳輸高效暢通，實現保育豬舍視頻監控系統良好運行。附圖說明下面結合附圖和具體實施方式對本專利技術作進一步詳細說明。圖1是本專利技術所應用的豬舍環境監控系統結構圖。圖2是溫、濕度及CO2等現場數據的采集以及設備控制的執行圖。圖3是源節點的中繼節點的選擇示意圖。圖4是中間節點的中繼節點的選擇示意圖。圖5是多路徑路由的具體示意圖。具體實施方式以下結合附圖1、2、3、4進一步說明本專利技術的技術方案。一種多路徑路由算法的保育豬舍監控系統，包括信息采集系統、信息管理系統、互聯網子系統和遠程控制中心；信息采集系統包括協調節點、路由節點和終端節點；信息管理系統包括現場控制器ARM+Linux；互聯網子系統包括網絡接入點和無線網卡；遠程控制中心包括電腦；終端節點和路由節點采用ZigBee無線網絡技術組成一個無線網絡，通過ZigBee協議棧，將采集到的數據匯聚到協調節點；協調節點通過串行通信接口與信息管理系統實現數據交換；信息管理系統通過互聯網子系統與遠程控制中心連接。終端節點包括傳感器、攝像頭以及ZigBee模塊；通過傳感器與攝像頭，可采集豬舍內的環境數據；通過ZigBee模塊發送采集到的環境數據。ZigBee無線網絡技術采用一種基于節點能量均衡消耗的多路徑路由算法，一種基于節點能量均衡消耗的多路徑路由算法包括如下步驟：(1)統計每一個節點的父子節點以及相鄰節點，生成該節點動態的鄰居節點列表；(2)設計多路徑轉發決策機制；(3)節點能量閾值的設定和路由策略。鄰居節點列表包括鄰居節點標識、節點關系類型、和用來判斷鄰居節點是否被其他路徑所使用的flag集。多路徑轉發決策機制為通過路徑數Pn值來判斷其具體的路徑；當源節點通過多路徑傳輸機制開始傳輸數據時，通過在數據包DP中添加一個字段作為標志位flag來判斷路徑所使用的路由方式，若flag＝1時，則使用樹路由算法進行數據的傳輸；flag＝0時，則選擇新的多路徑轉發機制。節點能量閾值的設定和路由策略為，在ZigBee網絡中設定節點能量閾值a和b(a>b)來保護能量偏低的節點；當節點剩余能量大于a時，若有新節點加入網絡時，可優先選擇此節點作為父節點；若節點剩余能量大于b小于a時，此類節點可作為中繼節點；如果節點剩余能量小于b時，則此類節點不作為路由節點，也不接收新的節點為子節點，只轉發信息至其子節點。本專利技術的實施實例為通過ZigBee終端節點上的攝像頭、各種傳感器和執行設備來實現保育豬舍環境參數和視頻監控，并針對無線傳感網中的能耗問題提出一種能量均衡的多路徑路由算法，保證信息的傳遞更加流暢。本監控系統采用分布式控制集中管理的模式，主要由信息采集系統、信息管理系統、互聯網子系統和遠程控制中心等部分組成。其中，信息采集系統主要是由分布在各個豬本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種多路徑路由算法的保育豬舍監控系統，其特征在于，包括信息采集系統、信息管理系統、互聯網子系統和遠程控制中心；所述信息采集系統包括協調節點、路由節點和終端節點；所述信息管理系統包括現場控制器ARM+Linux；所述互聯網子系統包括網絡接入點和無線網卡；所述遠程控制中心包括電腦；所述終端節點和路由節點采用ZigBee無線網絡技術組成一個無線網絡，通過ZigBee協議棧，將采集到的數據匯聚到所述協調節點；所述協調節點通過串行通信接口與信息管理系統實現數據交換；所述信息管理系統通過所述互聯網子系統與所述遠程控制中心連接。

【技術特征摘要】
1.一種多路徑路由算法的保育豬舍監控系統，其特征在于，包括信息采集系統、
信息管理系統、互聯網子系統和遠程控制中心；
所述信息采集系統包括協調節點、路由節點和終端節點；所述信息管理系統包
括現場控制器ARM+Linux；所述互聯網子系統包括網絡接入點和無線網卡；所
述遠程控制中心包括電腦；
所述終端節點和路由節點采用ZigBee無線網絡技術組成一個無線網絡，通過
ZigBee協議棧，將采集到的數據匯聚到所述協調節點；所述協調節點通過串行
通信接口與信息管理系統實現數據交換；所述信息管理系統通過所述互聯網子系
統與所述遠程控制中心連接。
2.根據權利要求1所述的一種多路徑路由算法的保育豬舍監控系統，其特征在
于所述終端節點包括傳感器、攝像頭以及ZigBee模塊；通過所述傳感器與攝像
頭，可采集豬舍內的環境數據；通過所述ZigBee模塊發送采集到的環境數據。
3.根據權利要求1或2所述的一種多路徑路由算法的保育豬舍監控系統，其特征
在于所述ZigBee無線網絡技術采用一種基于節點能量均衡消耗的多路徑路由算
法，所述一種基于節點能量均衡消耗的多路徑路由算法包括如下步驟：
(1)統計每一個節點的父子節點以及相鄰節點，生成該節點動態的鄰居節點列

【專利技術屬性】
技術研發人員：朱偉興，王愛平，梅秀義，黃鵬，
申請(專利權)人：江蘇大學，
類型：發明
國別省市：江蘇;32