基于巡检小车与借地址路由算法的养猪场无线网络监控系统

摘要

我国生猪养殖业正在迅速发展，为了提高猪场生产力，除了依靠科学的生猪养殖技术外，对养猪场内部环境参数的检测和调控也非常重要。目前，养猪场内部设备之间大多采用有线连接，该方式往往布线复杂且成本较高，本文在总结国内外相关研究的基础上，设计了一种基于巡检小车与借地址路由算法的养猪场无线网络监控系统。采用信息化的养猪场环境监控系统可以为管理人员提供精确的环境参数，提高养殖效率，降低生产成本。
　　为了解决保育猪舍内部检测节点众多和布线困难的问题，本文采用ZigBee技术将带有各类传感器的路由节点和终端节点组成一个树型无线传感器网络。传感器节点将采集到的各类环境参数信息通过ZigBee无线网络发送至协调器节点，再经由RS232串口将数据发送到现场嵌入式控制器S3C6410中。通过在S3C6410平台上移植SQLite数据库和BOA服务器，同时设计CGI控制程序，用户可以通过浏览器网页对养猪场内部环境、母猪的临产以及小猪的生活情况进行远程实时监测。
　　为了实现保育猪舍内部视频和音频信息的灵活采集，本文采用集成了声音探测器、各类环境参数传感器和摄像头的巡检小车。将协调器节点和现场控制器安装在小车上，使得摄像头采集到的视频和音频信息能够被实时的传送到现场控制器中，同时，这种可移动协调器节点可使在其传输范围内的网络孤点直接向其申请入网，提高了网络地址分配效率。
　　为了提高养猪场无线传感器网络中孤立节点的入网率，实现对保育猪舍内部环境参数的精确采集和设备的有效控制，本文提出了改进的借地址路由算法，将路由节点的借址范围设为两跳通信距离内的邻居节点，通过扩大父节点的借址范围来提高节点间地址分配的效率，同时会优先考虑向同枝子孙节点借址，降低了组网耗时。并且，在路由选择过程中，树路由首先对目的节点的类型进行判断，通过计算下一跳地址减少了数据包的传输延迟。
　　最后对所设计的系统进行了测试，系统测试结果表明，本文提出的借地址路由算法提高了网络节点的地址分配成功率，具有移动协调器节点的无线传感器网络提高了组网灵活性，可实现对保育猪舍内部温度、湿度和二氧化碳浓度等环境参数的精确可靠采集。本文设计的基于巡检小车与借地址路由算法的养猪场无线网络监控系统实现了对母猪和小猪生活环境的远程实时监控，在现代化的畜禽精细养殖业中有着很好的应用前景。