農業(yè)物聯網感知層的節(jié)能關鍵技術研究.pdf

1、農業(yè)是國民經濟的基礎產業(yè)。農業(yè)物聯網是我國發(fā)展綠色農業(yè)、智慧農業(yè)為代表的現代農業(yè)的必然要求和現實選擇，將對我國農業(yè)農村經濟發(fā)展產生日益重大而深遠的影響。農業(yè)物聯網由感知層、網絡層和應用層組成。其中感知層是農業(yè)物聯網中的基礎性環(huán)節(jié)，其主要作用是對農業(yè)現場環(huán)境信息進行監(jiān)測，為農業(yè)生產提供決策管理和應用支撐。因為無線感知網絡以其部署方式靈活、環(huán)境適應性強等優(yōu)點，成為農業(yè)物聯網感知層一種重要和主要實現方式，在農業(yè)生產中得到廣泛應用。由于農業(yè)生產

2、環(huán)境復雜多變，在無線感知網絡實際應用過程中，還存在諸多問題，如數據安全、技術標準、無線網絡能耗、通信協(xié)議等問題。其中無線感知網絡能耗控制尤為突出，如何優(yōu)化網絡傳輸效率、降低網絡功耗，延長網絡生存周期已經成為當前迫切需要解決的難題。
　　本文主要以農業(yè)無線感知網絡中的感知節(jié)點為研究對象，展開相關節(jié)能技術和方法的研究。主要研究內容為:
　　1、從感知節(jié)點硬件層面降低能耗。從感知節(jié)點集中供電機制、喚醒機制和自關斷開關機制三方面設計

3、并實現了節(jié)能感知節(jié)點硬件電路，并進行實驗測試，結果表明:能耗比傳統(tǒng)感知節(jié)點降低一倍，即生存周期提升100％。
　　2、從數據傳輸協(xié)議層面降低能耗。從農業(yè)感知數據自身特征出發(fā)，對比典型數據傳輸協(xié)議，分析其存在的能耗問題，設計了一種面向節(jié)能的數據傳輸協(xié)議。通過在基于字符串型數據傳輸協(xié)議中引入哈弗曼編碼，進行數據壓縮，在保證信息無損傳輸的前提下，有效減少網內傳輸數據量，從而實現節(jié)能效果。利用實測樣本數據對本文設計的數據傳輸協(xié)議進行評估，

4、結果表明:整體數據壓縮率可達58％，節(jié)能效果顯著。
　　3、從數據傳輸策略層面降低能耗。農業(yè)環(huán)境數據量大、冗余度高是導致無線網絡高能耗的一個主要原因。通過對比分析典型的數據融合傳輸算法，總結其不足之處，提出了一種非均勻間隔傳輸算法，較好地解決了數據冗余導致的能耗問題。實驗結果表明:對比典型算法，該算法在數據還原度提高下，能進一步減少數據冗余，降低平均發(fā)送次數41％，達到了節(jié)能效果，進而延長了整個網絡的生命周期。
　　基于以上