CN112672298A - 一种基于分布式边缘网络结构的农业数据采集系统及其方法 - Google Patents
一种基于分布式边缘网络结构的农业数据采集系统及其方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112672298A CN112672298A CN202011407502.8A CN202011407502A CN112672298A CN 112672298 A CN112672298 A CN 112672298A CN 202011407502 A CN202011407502 A CN 202011407502A CN 112672298 A CN112672298 A CN 112672298A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- node
- link
- nodes
- anchor
- intermediate node
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
- Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
- Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks
Landscapes
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于分布式边缘网络结构的农业数据采集系统及其方法，属于通信技术领域，包括数个无线传感器、数个边缘设备和中心服务器，无线传感器和边缘设备之间通过无线网络相互通信，边缘设备通过无线网络与中心服务器通信，解决了在网络构架初始化的时候就对锚节点的类型进行分类的技术问题，本发明能够根据锚节点的类型自动选择同类型的中间节点进行边缘计算，使得归类工作完全放置在中间节点处进行，减小了中心节点的负担，加快了中心节点的处理速度。
Description
技术领域
本发明属于通信技术领域，涉及一种基于分布式边缘网络结构的农业数据采集系统及其方法。
背景技术
边缘计算是随着无线传感器网络的规模化应用进而发展出的一种新模式，即让网络中的每个边缘设备都具备数据采集、分析计算，通信及智能处理能力。因此也就更加要求网络中节点位置的精确性。
在边缘计算进行网络构架的时候，传统技术中只考虑其节点的跳数，并不考虑锚节点的类型，而锚节点数据在通过中间节点上传给中心节点后，中心节点需要对锚节点的类型进行分类，这样就对中心节点增加了负担，是的中心节点在处理大量的锚节点数据的时候，需要放置很多的时间对锚节点的类型进行分类。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于分布式边缘网络结构的农业数据采集系统及其方法，解决了在网络构架初始化的时候就对锚节点的类型进行分类的技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于分布式边缘网络结构的农业数据采集系统，包括数个无线传感器、数个边缘设备和中心服务器，无线传感器和边缘设备之间通过无线网络相互通信，边缘设备通过无线网络与中心服务器通信。
优选的，所述无线传感器为设有NB-IOT通信模块的传感器。
优选的，所述无线传感器用于采集农田数据，所述农田数据为土壤PH数据、土壤温湿度数据、地表温湿度数据和光照度数据。
优选的，所述边缘设备为数据采集其，所述数据采集器包括MCU、NB-IOT模块和4G模块，NB-IOT模块和4G模块均与MCU电连接，所述4G模块用于与中心服务器通信，所述NB-IOT模块用于通过窄带物联网与无线传感器通信。
优选的，所述边缘设备与边缘设备之间通过4G模块相互通信。
一种基于分布式边缘网络结构的农业数据采集方法，包括如下步骤：
步骤1：建立一种基于分布式边缘网络结构的农业数据采集系统，将无线传感器设为锚节点，将边缘设备设为中间节点，将中心服务器设为中心节点；
步骤2：初始化无线传感器网络，包括如下步骤：
步骤A1：所有锚节点出厂前固化自身的唯一的ID编号和传感器类型；
所有中间节点均向中心节点发送初始化信息，初始化信息包括中间节点的跳转数和中间节点的出场ID号；
中心节点在收到中间节点的初始化信息后，向中间节点返回初始化指令，初始化指令包括中间节点的类型和编号；
中间节点根据中心节点发送的初始化指令来对自身的类型和编号进行初始化；
步骤A2：所有锚节点均向中间节点广播发送初始化请求，初始化请求包括ID编号和传感器类型；
步骤A3：中间节点转发锚节点的初始化请求到中心节点；
步骤A4：中心节点根据初始化请求中的传感器类型，对锚节点进行归类，并对锚节点进行重新编号，生成分类编号；
步骤A5：中心节点记录锚节点与中心节点之间的所有链接路径，并计算这些链接路径的链接跳数；
步骤A6：中心节点将分类编号、链接路径和连接跳转数均回复给锚节点；
步骤A7：锚节点记录分类编号，记录所有链接路径，根据链接跳数对连接路径进行排序，选择链接跳数最少的N个中间节点作为预链接节点；
步骤A8：锚节点选择一个预连接节点A，判断预连接节点A的类型是否与自身的分类编号一致：是，则执行步骤A9；否，则执行步骤A11；
步骤A9：判断预连接节点A的链接跳数是否小于预设值：是，则执行步骤A10；否，则执行步骤A8；
步骤A10：根据步骤A9到步骤A9的方法，筛选出M个预链接节点，对这M个预链接节点进行排序，选择链接跳数最小的预链接节点作为链接节点,记为中间节点X，执行步骤3；
步骤A11：判断是否已经对所有的预连接节点进行了分类号一致性的判断：是，则执行步骤A12；否，则执行步骤A8；
步骤A12：将锚节点记为远锚节点；
步骤A13：在预链接节点中，选择一个链接跳数最少的作为链接节点，记为中间节点Y；
步骤A14：锚节点建立与中间节点Y之间的数据通道；
步骤A15：中间节点Y向所有中间节点广播发送类型链接请求，类型链接请求中包括锚节点的分类编号；
步骤A16：接收到类型链接请求的中间节点对比自身的类型，当类型与分类编号一致时，将自身的链接跳数发送给中间节点Y；
步骤A17：中间节点Y接收所有发送链接跳数的中间节点，并根据链接跳数对这些中间节点进行排序，找到链接跳数最小的中间节点M；执行步骤4；
步骤3：锚节点通过中间节点X向中心节点发送数据；
步骤4：中间节点Y将锚节点发送的数据转发给中间节点M，在中间节点M中进行打包处理后，发送给中心节点。
本发明所述的一种基于分布式边缘网络结构的农业数据采集系统及其方法，解决了在网络构架初始化的时候就对锚节点的类型进行分类的技术问题，本发明能够根据锚节点的类型自动选择同类型的中间节点进行边缘计算，使得归类工作完全放置在中间节点处进行，减小了中心节点的负担，加快了中心节点的处理速度。
附图说明
图1为本发明的系统构架示意图；
图2是本发明的网络初始化流程图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
实施例1：
如图1-图2所示，一种基于分布式边缘网络结构的农业数据采集系统，包括数个无线传感器、数个边缘设备和中心服务器，无线传感器和边缘设备之间通过无线网络相互通信，边缘设备通过无线网络与中心服务器通信。
本实施例中，将同一类型的传感器分为一组，这一组传感器均通过一个或类型一致的多个边缘设备上传数据。
优选的，所述无线传感器为设有NB-IOT通信模块的传感器。
优选的，所述无线传感器用于采集农田数据，所述农田数据为土壤PH数据、土壤温湿度数据、地表温湿度数据和光照度数据。
优选的，所述边缘设备为数据采集其，所述数据采集器包括MCU、NB-IOT模块和4G模块，NB-IOT模块和4G模块均与MCU电连接，所述4G模块用于与中心服务器通信，所述NB-IOT模块用于通过窄带物联网与无线传感器通信。
优选的，所述边缘设备与边缘设备之间通过4G模块相互通信。
实施例2：
如图2所示实施例2所述的一种基于分布式边缘网络结构的农业数据采集方法是在实施例1所述的一种基于分布式边缘网络结构的农业数据采集系统的基础上实现的，包括如下步骤：
步骤1：建立一种基于分布式边缘网络结构的农业数据采集系统，将无线传感器设为锚节点，将边缘设备设为中间节点，将中心服务器设为中心节点；
步骤2：初始化无线传感器网络，包括如下步骤：
步骤A1：所有锚节点出厂前固化自身的唯一的ID编号和传感器类型；
所有中间节点均向中心节点发送初始化信息，初始化信息包括中间节点的跳转数和中间节点的出场ID号；
中心节点在收到中间节点的初始化信息后，向中间节点返回初始化指令，初始化指令包括中间节点的类型和编号；
中间节点根据中心节点发送的初始化指令来对自身的类型和编号进行初始化；
步骤A2：所有锚节点均向中间节点广播发送初始化请求，初始化请求包括ID编号和传感器类型；
步骤A3：中间节点转发锚节点的初始化请求到中心节点；
步骤A4：中心节点根据初始化请求中的传感器类型，对锚节点进行归类，并对锚节点进行重新编号，生成分类编号；
步骤A5：中心节点记录锚节点与中心节点之间的所有链接路径，并计算这些链接路径的链接跳数；
步骤A6：中心节点将分类编号、链接路径和连接跳转数均回复给锚节点；
步骤A7：锚节点记录分类编号，记录所有链接路径，根据链接跳数对连接路径进行排序，选择链接跳数最少的N个中间节点作为预链接节点；
步骤A8：锚节点选择一个预连接节点A，判断预连接节点A的类型是否与自身的分类编号一致：是，则执行步骤A9；否，则执行步骤A11；
步骤A9：判断预连接节点A的链接跳数是否小于预设值：是，则执行步骤A10；否，则执行步骤A8；
步骤A10：根据步骤A9到步骤A9的方法，筛选出M个预链接节点，对这M个预链接节点进行排序，选择链接跳数最小的预链接节点作为链接节点,记为中间节点X，执行步骤3；
步骤A11：判断是否已经对所有的预连接节点进行了分类号一致性的判断：是，则执行步骤A12；否，则执行步骤A8；
步骤A12：将锚节点记为远锚节点；
步骤A13：在预链接节点中，选择一个链接跳数最少的作为链接节点，记为中间节点Y；
步骤A14：远锚节点建立与中间节点Y之间的数据通道；
步骤A15：中间节点Y向所有中间节点广播发送类型链接请求，类型链接请求中包括远锚节点的分类编号；
步骤A16：接收到类型链接请求的中间节点对比自身的类型，当类型与分类编号一致时，将自身的链接跳数发送给中间节点Y；
步骤A17：中间节点Y接收所有发送链接跳数的中间节点，并根据链接跳数对这些中间节点进行排序，找到链接跳数最小的中间节点M；执行步骤4；
步骤3：锚节点通过中间节点X向中心节点发送数据；
步骤4：中间节点Y将远锚节点发送的数据转发给中间节点M，在中间节点M中进行打包处理后，发送给中心节点。
本发明所述的一种基于分布式边缘网络结构的农业数据采集系统及其方法，解决了在网络构架初始化的时候就对锚节点的类型进行分类的技术问题，本发明能够根据锚节点的类型自动选择同类型的中间节点进行边缘计算，使得归类工作完全放置在中间节点处进行，减小了中心节点的负担，加快了中心节点的处理速度。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可读存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其它可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其它可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其它可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储介质中，使得存储在该计算机可读存储介质中的指令产生包括指令装置的纸制品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其它可编程数据处理设备上，使得计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他科编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于分布式边缘网络结构的农业数据采集系统，其特征在于：包括数个无线传感器、数个边缘设备和中心服务器，无线传感器和边缘设备之间通过无线网络相互通信，边缘设备通过无线网络与中心服务器通信。
2.如权利要求1所述的一种基于分布式边缘网络结构的农业数据采集系统，其特征在于：所述无线传感器为设有NB-IOT通信模块的传感器。
3.如权利要求1所述的一种基于分布式边缘网络结构的农业数据采集系统，其特征在于：所述无线传感器用于采集农田数据，所述农田数据为土壤PH数据、土壤温湿度数据、地表温湿度数据和光照度数据。
4.如权利要求1所述的一种基于分布式边缘网络结构的农业数据采集系统，其特征在于：所述边缘设备为数据采集其，所述数据采集器包括MCU、NB-IOT模块和4G模块，NB-IOT模块和4G模块均与MCU电连接，所述4G模块用于与中心服务器通信，所述NB-IOT模块用于通过窄带物联网与无线传感器通信。
5.如权利要求1所述的一种基于分布式边缘网络结构的农业数据采集系统，其特征在于：所述边缘设备与边缘设备之间通过4G模块相互通信。
6.一种基于分布式边缘网络结构的农业数据采集方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：建立一种基于分布式边缘网络结构的农业数据采集系统，将无线传感器设为锚节点，将边缘设备设为中间节点，将中心服务器设为中心节点；
步骤2：初始化无线传感器网络，包括如下步骤：
步骤A1：所有锚节点出厂前固化自身的唯一的ID编号和传感器类型；
所有中间节点均向中心节点发送初始化信息，初始化信息包括中间节点的跳转数和中间节点的出场ID号；
中心节点在收到中间节点的初始化信息后，向中间节点返回初始化指令，初始化指令包括中间节点的类型和编号；
中间节点根据中心节点发送的初始化指令来对自身的类型和编号进行初始化；
步骤A2：所有锚节点均向中间节点广播发送初始化请求，初始化请求包括ID编号和传感器类型；
步骤A3：中间节点转发锚节点的初始化请求到中心节点；
步骤A4：中心节点根据初始化请求中的传感器类型，对锚节点进行归类，并对锚节点进行重新编号，生成分类编号；
步骤A5：中心节点记录锚节点与中心节点之间的所有链接路径，并计算这些链接路径的链接跳数；
步骤A6：中心节点将分类编号、链接路径和连接跳转数均回复给锚节点；
步骤A7：锚节点记录分类编号，记录所有链接路径，根据链接跳数对连接路径进行排序，选择链接跳数最少的N个中间节点作为预链接节点；
步骤A8：锚节点选择一个预连接节点A，判断预连接节点A的类型是否与自身的分类编号一致：是，则执行步骤A9；否，则执行步骤A11；
步骤A9：判断预连接节点A的链接跳数是否小于预设值：是，则执行步骤A10；否，则执行步骤A8；
步骤A10：根据步骤A9到步骤A9的方法，筛选出M个预链接节点，对这M个预链接节点进行排序，选择链接跳数最小的预链接节点作为链接节点,记为中间节点X，执行步骤3；
步骤A11：判断是否已经对所有的预连接节点进行了分类号一致性的判断：是，则执行步骤A12；否，则执行步骤A8；
步骤A12：将锚节点记为远锚节点；
步骤A13：在预链接节点中，选择一个链接跳数最少的作为链接节点，记为中间节点Y；
步骤A14：锚节点建立与中间节点Y之间的数据通道；
步骤A15：中间节点Y向所有中间节点广播发送类型链接请求，类型链接请求中包括锚节点的分类编号；
步骤A16：接收到类型链接请求的中间节点对比自身的类型，当类型与分类编号一致时，将自身的链接跳数发送给中间节点Y；
步骤A17：中间节点Y接收所有发送链接跳数的中间节点，并根据链接跳数对这些中间节点进行排序，找到链接跳数最小的中间节点M；执行步骤4；
步骤3：锚节点通过中间节点X向中心节点发送数据；
步骤4：中间节点Y将锚节点发送的数据转发给中间节点M，在中间节点M中进行打包处理后，发送给中心节点。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011407502.8A CN112672298B (zh) | 2020-12-03 | 2020-12-03 | 一种基于分布式边缘网络结构的农业数据采集方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011407502.8A CN112672298B (zh) | 2020-12-03 | 2020-12-03 | 一种基于分布式边缘网络结构的农业数据采集方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112672298A true CN112672298A (zh) | 2021-04-16 |
| CN112672298B CN112672298B (zh) | 2023-08-08 |
Family
ID=75401097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011407502.8A Active CN112672298B (zh) | 2020-12-03 | 2020-12-03 | 一种基于分布式边缘网络结构的农业数据采集方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112672298B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113203439A (zh) * | 2021-05-07 | 2021-08-03 | 南京邮电大学 | 一种用于水信息检测的主从动边缘传感器自组网系统 |
| CN115685862A (zh) * | 2022-10-19 | 2023-02-03 | 慧之安信息技术股份有限公司 | 一种基于边缘计算的智慧农业检测系统 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108363369A (zh) * | 2018-01-30 | 2018-08-03 | 深圳市盛路物联通讯技术有限公司 | 地铁环境监控方法、装置、可读存储介质及计算机设备 |
| CN110730245A (zh) * | 2019-10-22 | 2020-01-24 | 青岛农业大学 | 基于神经网络的边缘计算系统和方法 |
| CN110927537A (zh) * | 2019-11-27 | 2020-03-27 | 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 | 一种基于物联网边缘计算的局部放电监测装置及方法 |
-
2020
- 2020-12-03 CN CN202011407502.8A patent/CN112672298B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108363369A (zh) * | 2018-01-30 | 2018-08-03 | 深圳市盛路物联通讯技术有限公司 | 地铁环境监控方法、装置、可读存储介质及计算机设备 |
| CN110730245A (zh) * | 2019-10-22 | 2020-01-24 | 青岛农业大学 | 基于神经网络的边缘计算系统和方法 |
| CN110927537A (zh) * | 2019-11-27 | 2020-03-27 | 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 | 一种基于物联网边缘计算的局部放电监测装置及方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113203439A (zh) * | 2021-05-07 | 2021-08-03 | 南京邮电大学 | 一种用于水信息检测的主从动边缘传感器自组网系统 |
| CN115685862A (zh) * | 2022-10-19 | 2023-02-03 | 慧之安信息技术股份有限公司 | 一种基于边缘计算的智慧农业检测系统 |
| CN115685862B (zh) * | 2022-10-19 | 2024-09-27 | 慧之安信息技术股份有限公司 | 一种基于边缘计算的智慧农业检测系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN112672298B (zh) | 2023-08-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2023082596A1 (zh) | 一种基于边缘计算网关的模型分发应用设计方法及系统 | |
| CN112672298B (zh) | 一种基于分布式边缘网络结构的农业数据采集方法 | |
| CN110784929B (zh) | 一种接入资源分配方法、装置、设备及系统 | |
| CN111352799A (zh) | 一种巡检方法及装置 | |
| CN115511194A (zh) | 一种农业数据处理方法、系统、装置及介质 | |
| CN112329709B (zh) | 农产品智能品控系统、方法、计算机设备及存储介质 | |
| CN112187589A (zh) | 基于流量回放的系统测试方法 | |
| CN109981752A (zh) | 基于远程视频的移动型野外农林种植智能预警物联网系统 | |
| CN112327643A (zh) | 智能家居的控制方法和装置、存储介质、电子装置 | |
| CN114155459A (zh) | 一种基于数据分析的智慧城市监控方法及系统 | |
| CN108337324A (zh) | 一种插卡式智能云计算中央处理器系统及其数据处理方法 | |
| CN112000659B (zh) | 一种适用于配电台区智能终端设备的基础应用系统 | |
| CN111506769B (zh) | 视频文件的处理方法、装置、存储介质及电子装置 | |
| CN112486676B (zh) | 一种基于边缘计算的数据共享分发装置 | |
| CN111291035B (zh) | 一种对数据进行切片的方法、装置及相关产品 | |
| CN118095635A (zh) | 一种基于云数据的土壤墒情数据管理方法 | |
| CN111311895A (zh) | 面向道路级环境感知的微波衰减信号联合变频采集系统 | |
| CN113395658B (zh) | 基于低功耗蓝牙的地下配电室定位方法 | |
| CN113938500B (zh) | 一种基于RS485的Modbus协议组包方法 | |
| CN113448747B (zh) | 数据传输方法、装置、计算机设备和存储介质 | |
| CN109861789B (zh) | 一种适应慢记快发的流水线遥测数据批量处理系统 | |
| CN107801150B (zh) | 一种基于gps定位轮询基站告警的采集方法及系统 | |
| CN110781878A (zh) | 目标区域的确定方法及装置、存储介质、电子装置 | |
| CN105989159A (zh) | 信息推送方法、装置和系统 | |
| CN113947284B (zh) | 一种国土空间规划的数据合规性转换方法、装置及系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |