CN103379503A - 用于农产品物流的无线传感网络的信道分配系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于农产品物流的无线传感网络的信道分配系统及方法。它包括一个通信信息交换网关、多个信道接入点、多条无线通讯信道以及多个无线传感器。无线通讯信道受通信信息交换网关管理和分配，通信信息交换网关利用无线通讯信道来实现对无线传感器上公共参数的设置、各无线通讯信道空闲情况广播以及无线传感器的数据传输请求功能。当无线传感器有数据发送请求时，通信信息交换网关会对各无线通讯信道的优先级和数据传输速率做出判断，选择优先级和传输速率较高的无线通讯信道完成数据传输，从而实现多种无线传感器同时连接到通信信息交换网关时，保证数据的同步传输和信息交互。
Description
技术领域
本发明涉及农产品物流智能监控设备研制的技术领域，特别是一种用于农产品物流的无线传感网络的信道分配系统及方法。
背景技术
当前我国农产品冷链物流的全供应链存在能耗大、损耗大、质量安全问题突出、智能化信息化程度低等突出问题。农产品的冷链物流环境通常多为冷藏运输车的车厢或冷藏仓库，为了实现同一物流环境内的多点同步监控及兼顾农产品堆放数量多的特点，需要在贮运农产品的车厢或仓库环境中采集各个位置的环境参数，再上传至中央监控系统。由于采集环境参数的无线传感器数量较大，传统的通讯方式在无线传感器和网关联通的时候存在通讯信道竞争、数据碰撞等现象，导致数据传输效率低下，甚至造成无线传感器网络瘫痪。
发明内容
为了克服现有通讯方式中数据传输效率低下而导致的监控数据缺失，本发明公开了一种用于农产品物流的无线传感网络的信道分配系统及方法，其通信信息交换网关可同时管理多个无线通讯信道和多个无线传感器，实现数据的高效传输，避免了网络瘫痪。
一种用于农产品物流的无线传感网络的信道分配系统，它包括一个通信信息交换网关、多条无线通讯信道以及多个无线传感器，该无线传感网络的信道分配系统主要用于农产品物流过程中，位于各个检测点位的无线传感器与中央监控系统之间的数据传输与交互通信。
当所述的无线通讯信道为十条、无线传感器为五个时，所述的通信信息网关上装载有十个信道接入点，单个无线传感器上转载有两个信道接入点，所述的信道接入点负责向通信信息交换网关上行传输数据和下行接收通信信息交换网关的数据。
所述的无线通讯信道受通信信息交换网关管理和分配，通信信息交换网关利用无线通讯信道来实现对无线传感器上公共参数的设置、各无线通讯信道空闲情况广播以及无线传感器的数据传输请求功能。
一种用于农产品物流的无线传感网络的信道分配方法，当无线传感器有数据请求、开始准备数据发送时，通信信息交换网关会首先检查无线通讯信道是否为空闲状态，如果被占用，进行随机延时退避处理，随后再次检查无线通讯信道是否为空闲状态；当无线通讯信道为空闲状态时，马上向通信信息交换网关发送数据请求命令，得到通信信息交换网关的回应之后，通信信息交换网关会根据目前信道的使用情况和无线传感器的优先级来为其分配可用的数据传输信道，并在对应的无线通讯信道表中标记该信道，无线传感器接收到自己可以传输数据的通讯信道编号之后，会把无线设备切换到该信道上来，完成自数据传输，然后释放信道，等待下一次数据传输。
在数据传输之前，各个无线传感器的优先级根据数据带宽从高到底被提前进行分配，由于每一次数据传输的传输量和传输频率是一定的，因此任意时刻各条无线通讯信道的占用情况及数据传输速率都不相同，通信信息交换网关能根据无线传感器的级别和无线通讯信道的占用情况进行分配，数据带宽高的无线传感器被分配高数据速率的无线通讯信道、低数据带宽的无线传感器被分配低数据速率的无线通讯信道。
所述的通信信息交换网关上面装载着多通道的通讯信道接入点，可满足多个无线传感器通过多个相互不干扰的独立无线通讯信道来连接到网关；同时，通信信息交换网关可统一管理多个相互不干扰的独立通讯信道和多个无线传感器，确保数据在传输的时候避开繁忙的通讯信道，选择最优的信道，快速传输数据。
本发明的有益效果：各个无线传感器可根据数据带宽被分为不同的级别，各条无线通讯信道又具有不同的数据速率，高数据带宽的无线传感器被分配高数据速率的无线通讯信道、低数据带宽的无线传感器被分配低数据速率的无线通讯信道。因此，无线传感器在向通信信息交换网关传输数据的时候只占用其中的一个无线通讯信道进行数据传输，通信信息交换网关可以保证无线传感器避开繁忙的信道，选择最优的信道，快速传输数据，从而极大的提升无线网络的利用率。
附图说明
附图1是以十条无线通讯信道、五个无线传感器为例的通讯信道分配系统结构示意图。
图中，通信信息交换网关1、一号信道接入点2、二号信道接入点3、三号信道接入点4、四号信道接入点5、五号信道接入点6、六号信道接入点7、七号信道接入点8、八号信道接入点9、九号信道接入点10、十号信道接入点11、一号无线通讯信道12、二号无线通讯信道13、三号无线通讯信道14、四号无线通讯信道15、五号无线通讯信道16、六号无线通讯信道17、七号无线通讯信道18、八号无线通讯信道19、九号无线通讯信道20、十号无线通讯信道21、一号无线传感器22、二号无线传感器23、三号无线传感器24、四号无线传感器25、五号无线传感器26、十一号信道接入点27、十二号信道接入点28、十三号信道接入点29、十四号信道接入点30、十五号信道接入点31、十六号信道接入点32、十七号信道接入点33、十八号信道接入点34、十九号信道接入点35、二十号信道接入点36。
附图2是无线传感网络的信道分配方法的流程图。
具体实施方式
如附图1所示，以十条无线通讯信道、五个无线传感器为例，一种用于农产品物流的无线传感网络的信道分配系统，其中，一号信道接入点2、二号信道接入点3、三号信道接入点4、四号信道接入点5、五号信道接入点6、六号信道接入点7、七号信道接入点8、八号信道接入点9、九号信道接入点10、十号信道接入点11这十个信道接入点装载在通信信息交换网关1上，十一号信道接入点27和十二号信道接入点28装载在一号无线传感器22上、十三号信道接入点29和十四号信道接入点30装载在二号无线传感器23上、十五号信道接入点31和十六号信道接入点32装载在三号无线传感器24上、十七号信道接入点33和十八号信道接入点34装载在四号无线传感器25上、十九号信道接入点35和二十号信道接入点36装载在五号无线传感器26上，所有信道接入点负责向通信信息交换网关1上行传输数据和下行接收通信信息交换网关1的数据。
图示的无线通讯信道与信道接入点并不存在一一对应的关系，虚线箭头只示意信道的数据传输方向是根据实际数据传输需求可上行或下行双向传输，任意一个无线传感器的数据可利用装载在无线传感器上的信道接入点，通过任意一条无线通讯信道将数据传输给通信信息交换网关1的信道接入点，同时也可接收任意一条信道传输的来自通信信息交换网关1的指令。无线传感器与通信信息交换网关之间进行数据传输的流程图如附图2所示：当一号无线传感器22、二号无线传感器23、三号无线传感器24、四号无线传感器25、五号无线传感器26中的任意一个无线传感器有数据传输请求时，通信信息交换网关1会首先检查十条无线通讯信道是否为空闲状态，如果某个无线通讯信道被占用，则自动进行随机延时退避处理，随后通信信息交换网关1会再次检查无线通讯信道是否为空闲状态。当某条无线通讯信道为空闲状态时，其会立即向通信信息交换网关1发送数据请求命令信号，得到通信信息交换网关1的回应之后，通信信息交换网关1会根据目前这十条无线通讯信道的使用情况和这五个无线传感器的优先级来为其分配可用的数据传输信道，并在对应的无线通讯信道表中标记该信道。一号无线传感器22、二号无线传感器23、三号无线传感器24、四号无线传感器25、五号无线传感器26中任意一个有数据发送请求的无线传感器接收到自己可以传输数据的通讯信道编号之后，会把无线设备切换到该信道上来，利用信道接入点完成数据传输，然后释放信道，等待下一次数据传输。
Claims (7)
1.一种用于农产品物流的无线传感网络的信道分配系统，其特征在于，它包括一个通信信息交换网关、多个信道接入点、多条无线通讯信道以及多个无线传感器，该无线传感网络的信道分配系统主要用于农产品物流过程中，位于各个检测点位的无线传感器与中央监控系统之间的数据传输与交互通信。
2.根据权利要求1所述的信道分配系统，其特征在于，所述的无线传感器的数量、根据粮食堆放环境区域内的实际检测需求作增减。
3.根据权利要求1所述的信道分配系统，其特征在于，所述的信道接入点负责向通信信息交换网关上行传输数据和下行接收通信信息交换网关的数据。
4.根据权利要求1所述的信道分配系统，其特征在于，所述的无线通讯信道受通信信息交换网关管理和分配，通信信息交换网关利用无线通讯信道来实现对无线传感器上公共参数的设置、各无线通讯信道空闲情况广播以及无线传感器的数据传输请求功能。
5.一种根据权利要求3所述的用于农产品物流的无线传感网络的信道分配方法，其特征在于，步骤如下：
1）信道空闲判断：当无线传感器有数据请求、开始准备数据发送时，通信信息交换网关会首先检查无线通讯信道是否为空闲状态，如果被占用，进行随机延时退避处理，随后再次检查无线通讯信道是否为空闲状态；当无线通讯信道为空闲状态时，进入步骤2）；
2）发送数据请求命令：无线通讯信道向通信信息交换网关发送数据请求命令，得到通信信息交换网关的回应之后，进入步骤3）；
3）信道分配：通信信息交换网关会根据目前信道的使用情况和无线传感器的优先级来为其分配可用的数据传输信道，并在对应的无线通讯信道表中标记该信道；
4）注册信道、传输数据：无线传感器接收到自己可以传输数据的通讯信道编号之后，会把无线设备切换到该信道上来，完成自数据传输；
5）释放信道：当一次数据传输完成以后，无线通讯信道被释放，等待下一次数据传输。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在数据传输之前，各个无线传感器的优先级根据数据带宽从高到底被提前进行分配，由于每一次数据传输的传输量和传输频率是一定的，因此任意时刻各条无线通讯信道的占用情况及数据传输速率都不相同，通信信息交换网关能根据无线传感器的级别和无线通讯信道的占用情况和传输速率进行分配，数据带宽高的无线传感器被分配高数据速率的无线通讯信道、低数据带宽的无线传感器被分配低数据速率的无线通讯信道。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述的通信信息交换网关能同时负责管理和分配多个相互无干扰的独立无线通讯信道。
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