【摘 要】
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物联网技术在现代农业领域的普及,掀起了智慧农业的浪潮,越来越多的高精度传感器及精准决策控制技术被应用到智慧农业领域,精准农业应用而生。伴随着精准农业规模不断扩大,随之而来的是大批量信息同步传输的问题。信息传输是智慧农业产业链中不可或缺的一环,通过制定合理的信息传输方案,能够有效降低系统资金投入及工作能耗,同时也是保证信息传输的完整性、时效性的前提。然而,现有技术方案在智慧农业终端部署及通信网络构建
【基金项目】
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山西省重点研发计划项目（201903D221025）农业大田网络化协同灌溉策略研究； 山西省应用基础研究计划项目（201701D221124）；
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物联网技术在现代农业领域的普及,掀起了智慧农业的浪潮,越来越多的高精度传感器及精准决策控制技术被应用到智慧农业领域,精准农业应用而生。伴随着精准农业规模不断扩大,随之而来的是大批量信息同步传输的问题。信息传输是智慧农业产业链中不可或缺的一环,通过制定合理的信息传输方案,能够有效降低系统资金投入及工作能耗,同时也是保证信息传输的完整性、时效性的前提。然而,现有技术方案在智慧农业终端部署及通信网络构建方面,仍旧存在部署灵活性差、能耗高、节点易脱节等问题。对此,本文通过搭建智慧农业数据采集终端、动作终端及控制终端,构建分层式智慧农业通信网络架构;并以此为基础,针对智慧农业通信网络节点的优化部署问题,通过建立相关数学模型,提出了基于维诺图改进的飞蛾扑火算法,进一步开展了系统测试及网络节点优化部署测试,对上述方案进行了实验验证及结果分析。具体内容如下:首先,搭建了可进行灵活部署及拆除的智慧农业系统功能模块,主要包括数据采集终端、动作设备终端及控制决策终端。其次,构建了基于星型中继组网的智慧农业无线通信网络。对有线组网、无线组网的优缺点进行了分析及对比;介绍了无线组网策略及组网设备的对比选型;对组网设备天线进行了驻波比、增益等相关参数方面的匹配测试及选型,并设计了相关数据传输协议。然后,建立了智慧农业无线通信网络节点部署模型。具体包括通信网络全连通模型、通信网络能耗模型及通信网络节点最优部署模型。最后,提出了基于维诺图改进的飞蛾扑火算法,进行了智慧农业系统功能验证测试、智慧农业通信网络节点优化部署测试及相关对比实验,并从部署结果、节点投入数量、网络的连通率、通信能耗等角度对相关算法进行了对比评价。实验结果表明,本系统满足各项功能指标要求。同未改进算法相比,改进算法在提升寻优速度34.9%的基础上,降低了整体网络能耗10%,所述部署策略在保证了智慧农业通信网络全连通的前提下,有效降低了通信网络能耗,提升了通信网络的生存周期。
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