面向农田管理分区的传感器网络监测节点部署与优化方法

无线传感器网络是解决农田信息高时空分辨率获取及动态监测的关键技术，能够为精细农业生产管理与决策提供高效支持。节点部署是传感器网络应用的基础，现有网络覆盖理论不适用于农田环境监测这类常态连续采样应用。本项目将精细农业空间变异思想与无线传感器网络应用基础理论相结合，提出面向农田管理分区的无线传感器节点部署与优化方法。通过分析面向农田环境参数监测的传感器网络应用需求，研究规则网格传感器节点部署方法、基于传感器网络采样数据的农田管理分区划分与评估、面向农田管理分区的节点部署优化模型，进行节点部署软件设计与系统开发，并通过仿真和田间实测试验进行检验和模型修正。本项目旨在建立适用于农田环境监测应用的无线传感器节点优化部署理论与方法，推进精细农业领域的无线传感器网络技术实用化进程。

无线传感器网络是解决农田信息高时空分辨率获取及动态监测的关键技术，能够为精细农业生产管理与决策提供高效支持。本项目将空间变异思想与无线传感器网络覆盖理论相结合，研究了面向农田管理分区的传感器节点部署与优化方法。主要研究成果包括：(1)提出了基于规则网格的传感器节点部署方法，设计了等边三角形、正方形、正六边形规则网格的系统节点部署和系统随机节点部署两种方案，并从部署成本、连通性等指标比较了不同布局方案。(2)利用传感器网络的采样数据，结合地形数据，提出了基于时间序列的农田管理分区划分方法。(3)研究了面向农田管理分区的节点部署优化模型，通过统计分析和空间分析方法给出了环境变量必要监测位置上的重要采样节点集合。(4)设计开发了农田无线传感器网络环境监测系统，对土壤温湿度进行连续监测，采用经典统计学和地统计学方法，从时间变化、空间分布、时空变异三个方面进行了数据处理分析。本项目研究，建立了适用于农田环境监测应用的传感器节点优化部署理论与方法，有助于推进精细农业领域的无线传感器网络技术实用化进程。