本發明專利技術涉及一種可變時隙幀的水體溶解氧濃度無線測量方法，采用低功耗自適應分群分層協議，對水產養殖面積大的養殖池水體溶解氧濃度進行無線測量；根據養殖池水體溶解氧變化緩慢的特點和系統對測量精度的要求；對低功耗自適應分群分層協議中協議幀內時隙進行調度，把需要向簇首發送數據的節點調度到幀內前面時隙發送，增加了簇首休眠時間，節省了能量消耗，延長了網絡的有效生命周期。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種利用無線傳感網絡對水體溶解氧濃度的測量方法，特指面積較大的高密度水產養殖中水體溶解氧濃度測量。
技術介紹
我國是世界上最大的水產養殖國，水產養殖技術相比改革開放前基本依靠自然條件養殖有了很大的發展，但主要還是一種粗放型水產養殖。為了提高產量許多采用高密度水產養殖，基本上都采用了增氧技術，但主要是人工依靠經驗增氧，一方面浪費了日趨昂貴的人力資源，另一方面稍有不慎容易引起魚蝦的大面積缺氧死亡。為進一步節約人力資源和提高水產養殖安全系數，必須對水體溶解氧濃度進行實時測量，當濃度低于警戒值時，自動啟動增氧機。在對水體溶解氧進行無線測量時，給測量節點供電的鋰電池能量耗盡后頻繁更換提高了人力成本。為此，開發了一種可變時隙幀的節約型水體溶解氧濃度無線測量方法。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是:提出，通過時隙幀的調節，主要增加簇首的休眠時間，節省簇首的能耗，延長實時監控水產養殖水體溶解氧濃度的無線傳感網絡系統的有效周期，達到減少頻繁更換節點供電電池次數和節省人力成本的目的。本專利技術所采用的技術方案為:，包括以下步驟:1)將養殖池分為多個區域，每個區域由多個測量節點組成一個簇；2)每個節點輪流擔任簇首完成一輪的工作周期；每一輪由簇首的形成階段、調度階段和多個幀組成；3)擔任簇首的節點接收到基站的信號后，向簇內其他節點發送本輪的簇首信號；簇首在調度階段安排其他節點向簇首發送數據的時序；節點在每一幀內輪流向簇首發送數據；4)簇首根據各節點需要發送數據的請求，把需要發送數據的節點調度到前面時隙依次發送，不需要發送數據的節點則提前進入休眠，各節點數據發送完畢后，簇首和節點都進入休眠狀態，在下一個幀喚醒。進一步的說，由于簇首能耗大，為了使各節點能量消耗均衡，本專利技術所述的步驟2)中，簇首由基站按照順序指定各節點擔任簇首. 再進一步的說，本專利技術所述的步驟3)中，每一幀被分成η個時隙，每個節點對應一個時隙，時隙的個數與節點數相同。在每一個時隙內，節點根據測量值與上次發送值的差值判斷是否需要繼續發送數據；需要發送時，先在簇首監聽時間內發送需要發送數據請求，然后發送數據，數據發送完畢后該節點則進入休眠狀態，簇首由于下一個時隙繼續工作，則進入空閑狀態，不適合進入休眠狀態；當差值小于0.lmg/L時，節點向簇首發送不需要發送數據的信號后，簇首進入空閑狀態。本專利技術的有益效果是:在水體溶解氧濃度無線測量網絡中，通過時隙幀的調節，大幅增加了簇首的休眠時間，減少了簇首能耗；在大部分幀中，普通節點的休眠時間略微增加，減少了節點能耗。【附圖說明】下面結合附圖和實施例對本專利技術進一步說明。圖1是本專利技術無線傳感節點硬件結構圖；圖2是本專利技術節點分布示意圖；圖3是本專利技術低功耗自適應分群分層協議幀結構圖；圖4是本專利技術幀內時隙調度前后對比圖；圖中:1、測量節點；2、簇首；3、基站；4、S7-224PLC ;5、葉輪增氧機。【具體實施方式】現在結合附圖和優選實施例對本專利技術作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本專利技術的基本結構，因此其僅顯示與本專利技術有關的構成。如圖1所示，傳感器信號經調理后從CC2430內置的8通道AD轉換器輸入給CPU。當電池供電電壓低于2.2V時，該節點CPU自動停止工作。節點分布如圖2所示，系統硬件結構包括:測量節點1、簇首2、基站3、S7-224PLC4、葉輪增氧機5。本系統無線傳感網絡采用低功耗自適應分群分層協議，適用于面積較大水產養殖池溶解氧含量的測量，大的養殖池被分成若干個區域，每個區域由若干測量節點組成一個簇，由于簇首能耗大，為了使各節點能量消耗均衡，各個節點輪流擔任簇首。如圖3所示，每個節點輪流擔任簇首完成一輪的工作周期，每一輪由簇首的形成階段、調度階段和多個幀組成。簇首由基站按照順序指定各節點擔任簇首，擔任簇首的節點接收到基站的信號后，向簇內其他節點發送本輪的簇首信號；簇首在調度階段主要安排其他節點向簇首發送數據的時序；節點在每一幀內輪流向簇首發送數據。由于水產養殖中水體溶解氧含量變化緩慢，具有較大的滯后性。而且水產養殖中對溶解氧含量測量要求不是非常精確，因此系統中當測量到的水體溶解氧含量與上次發送值之差小于0.lmg/L時，則默認本次測量值與上次測量值一致，節點不再向簇首發送測量數據。如圖4所示，原有的幀被分成η(與節點數相同)個時隙，每個節點對應一個時隙，在每一個時隙內，節點根據測量值與上次發送值的差值，需要發送時，先在簇首監聽時間內發送需要發送數據請求，然后發送數據，數據發送完畢后該節點則進入休眠狀態，簇首由于下一個時隙繼續工作，則進入空閑狀態，不適合進入休眠狀態。當差值小于0.lmg/L時，節點向簇首發送不需要發送數據的信號后，簇首進入空閑狀態。在可變時隙幀內，幀內時隙被重新劃分，在時隙1內，簇首根據各節點需要發送數據的請求，把需要發送數據的節點調度到前面時隙依次發送，不需要發送數據的節點則提前進入休眠，各節點數據發送完畢后，簇首和節點都進入休眠狀態，在下一個幀喚醒。以上說明書中描述的只是本專利技術的【具體實施方式】，各種舉例說明不對本專利技術的實質內容構成限制，所屬
的普通技術人員在閱讀了說明書后可以對以前所述的【具體實施方式】做修改或變形，而不背離本專利技術的實質和范圍。【主權項】1.，其特征在于包括以下步驟: 1)將養殖池分為多個區域，每個區域由多個測量節點組成一個簇； 2)每個節點輪流擔任簇首完成一輪的工作周期；每一輪由簇首的形成階段、調度階段和多個幀組成； 3)擔任簇首的節點接收到基站的信號后，向簇內其他節點發送本輪的簇首信號；簇首在調度階段安排其他節點向簇首發送數據的時序；節點在每一幀內輪流向簇首發送數據； 4)簇首根據各節點需要發送數據的請求，把需要發送數據的節點調度到前面時隙依次發送，不需要發送數據的節點則提前進入休眠，各節點數據發送完畢后，簇首和節點都進入休眠狀態，在下一個幀喚醒。2.如權利要求1所述的，其特征在于:所述的步驟2)中，簇首由基站按照順序指定各節點擔任簇首。3.如權利要求1所述的，其特征在于:所述的步驟3)中，每一幀被分成η個時隙，每個節點對應一個時隙，時隙的個數與節點數相同。4.如權利要求3所述的，其特征在于:在每一個時隙內，節點根據測量值與上次發送值的差值判斷是否需要繼續發送數據；需要發送時，先在簇首監聽時間內發送需要發送數據請求，然后發送數據，數據發送完畢后該節點則進入休眠狀態，簇首由于下一個時隙繼續工作，則進入空閑狀態，不適合進入休眠狀態；當差值小于0.lmg/L時，節點向簇首發送不需要發送數據的信號后，簇首進入空閑狀??τ O【專利摘要】本專利技術涉及，采用低功耗自適應分群分層協議，對水產養殖面積大的養殖池水體溶解氧濃度進行無線測量；根據養殖池水體溶解氧變化緩慢的特點和系統對測量精度的要求；對低功耗自適應分群分層協議中協議幀內時隙進行調度，把需要向簇首發送數據的節點調度到幀內前面時隙發送，增加了簇首休眠時間，節省了能量消耗，延長了網絡的有效生命周期。【IPC分類】H04W4/00, G01N33/18【公開號】CN105353098【申請號】CN201510641263【專利技術人】蔣建明, 朱正偉, 范偉偉 【申請人】常州大本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種可變時隙幀的水體溶解氧濃度無線測量方法，其特征在于包括以下步驟：1)將養殖池分為多個區域，每個區域由多個測量節點組成一個簇；2)每個節點輪流擔任簇首完成一輪的工作周期；每一輪由簇首的形成階段、調度階段和多個幀組成；3)擔任簇首的節點接收到基站的信號后，向簇內其他節點發送本輪的簇首信號；簇首在調度階段安排其他節點向簇首發送數據的時序；節點在每一幀內輪流向簇首發送數據；4)簇首根據各節點需要發送數據的請求，把需要發送數據的節點調度到前面時隙依次發送，不需要發送數據的節點則提前進入休眠，各節點數據發送完畢后，簇首和節點都進入休眠狀態，在下一個幀喚醒。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：蔣建明，朱正偉，范偉偉，
申請(專利權)人：常州大學懷德學院，
類型：發明
國別省市：江蘇;32
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