《基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、2009年第8期計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)①DesignofPrecisionAgricultureEnvironmentMonitoringSystemBasedonWirelessSensorNetwork呂立新1,2汪偉2卜天然2(1.安徽大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院安徽合肥230039;2.安徽商貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子信息工程系安徽蕪湖241000)摘要：在充分研究現(xiàn)有農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，將基于ZigBee的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域，給出了農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的組網(wǎng)方案，重點(diǎn)設(shè)計(jì)了基于MSP4300和CC2420芯片的傳感器節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)和軟

2、件流程，系統(tǒng)可以對目標(biāo)監(jiān)測區(qū)內(nèi)的溫度、濕度、光照度等農(nóng)業(yè)環(huán)境信息進(jìn)行快速、可靠的遠(yuǎn)程采集和傳輸。解決了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測信息存儲的有限性和移動(dòng)測量的不便性等問題，為精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測提供了一種有效的解決方案。關(guān)鍵詞：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)ZigBee環(huán)境監(jiān)測1引言處理，無線通信和自動(dòng)組網(wǎng)的能力，協(xié)作完成大型或精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)(PrecisionAgriculture)的基本涵義是復(fù)雜的監(jiān)測任務(wù)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)有監(jiān)測精度高、低根據(jù)作物生長的環(huán)境狀況，調(diào)節(jié)對作物的投入，以最功耗、低成本、實(shí)時(shí)性好、高容量、覆蓋區(qū)域大等顯少的或最節(jié)省的投入達(dá)到同等收入或更高的收入，并著優(yōu)點(diǎn)，非常適合于農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。本文

3、改善環(huán)境[1]。準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的信息供給是精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的必須在對現(xiàn)有農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)和無線傳感器網(wǎng)絡(luò)充分研前提。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)的實(shí)現(xiàn)首先在于認(rèn)識農(nóng)田內(nèi)農(nóng)作物生究的基礎(chǔ)上，應(yīng)用ZigBee技術(shù)設(shè)計(jì)了一種基于的無長環(huán)境和生長情況的差異，而這必須依賴于各種先進(jìn)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)可以對目標(biāo)的傳感器，如大氣溫度、大氣濕度、風(fēng)速、太陽輻射、監(jiān)測區(qū)內(nèi)的溫度、濕度、光照度，CO2濃度等農(nóng)業(yè)環(huán)作物生長情況、作物產(chǎn)量等各種類型傳感器。如何將境信息進(jìn)行快速、可靠的遠(yuǎn)程采集和傳輸。這些傳感器采集的信息及時(shí)準(zhǔn)確地收集，為農(nóng)業(yè)專家提供決策并制定農(nóng)田變量作業(yè)處方的主要數(shù)據(jù)源和參2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)數(shù)，一直是一個(gè)難題。近年來,出

4、現(xiàn)了許多采用無線2.1系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)公共網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)等無線通訊方式進(jìn)行農(nóng)、林、牧基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)由無線業(yè)的遠(yuǎn)程監(jiān)測的研究[2]。這些無線通信技術(shù)的優(yōu)勢是傳器節(jié)點(diǎn)、無線網(wǎng)關(guān)和監(jiān)測中心服務(wù)器三部分組成。傳輸速度快、信息量大、可遠(yuǎn)距離傳輸，但都存在功ZigBee明確定義了星形、簇狀和網(wǎng)狀3種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)[3]。耗高、時(shí)延長、通信費(fèi)用高等因素制約，使其很難廣為減小能量損耗和數(shù)據(jù)包丟失，本文采用簇狀網(wǎng)絡(luò)拓泛地應(yīng)用到農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測中。撲結(jié)構(gòu)和層次路由協(xié)議。具體做法是將監(jiān)測目標(biāo)區(qū)域無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是由大量傳感器節(jié)點(diǎn)通過無線通中的所有傳感器節(jié)點(diǎn)分為若干個(gè)簇，每個(gè)簇相當(dāng)于是信技術(shù)自組織構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，傳

5、感器節(jié)點(diǎn)具有數(shù)據(jù)采集一塊較為固定的自組織網(wǎng)絡(luò)。簇的范圍由網(wǎng)絡(luò)覆蓋面①收稿時(shí)間:2008-11-23SystemConstruction系統(tǒng)建設(shè)5計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用2009年第8期積的實(shí)際情況決定。根據(jù)傳感器節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中扮演的是構(gòu)成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)平臺。本文中的傳感器角色不同，又將它們分為底層普通節(jié)點(diǎn)、簇首以及網(wǎng)節(jié)點(diǎn)是由傳感器模塊、主處理模塊、無線通訊模塊和絡(luò)協(xié)調(diào)器3種類型。其中底層普通節(jié)點(diǎn)將采集到的數(shù)電源四部分組成。傳感器模塊負(fù)責(zé)采集溫度、濕度、據(jù)跳傳至本簇的簇首，簇首主要完成數(shù)據(jù)融合和轉(zhuǎn)寄光照度等參數(shù)和數(shù)據(jù)的模數(shù)轉(zhuǎn)換。主處理器模塊負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包，可以將其所轄簇的底層普通節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)控制整個(gè)傳感

6、器節(jié)點(diǎn)的操作，存儲和處理從它自身采融合處理并發(fā)送給就近的網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，同時(shí)還可以將集來的數(shù)據(jù)以及其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送來的二進(jìn)制信息，無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器發(fā)送給其的數(shù)據(jù)包向其所轄的簇廣播。簇通訊模塊負(fù)責(zé)與其他的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通訊，交換控制信息首應(yīng)位于所劃分的簇的較為中心的位置，使得每個(gè)節(jié)和收發(fā)數(shù)據(jù)。電源部分主要給傳感器模塊、處理模塊、點(diǎn)和它的傳輸距離大致相同，各個(gè)節(jié)點(diǎn)的功耗分布較無線通訊模塊供電。其硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示。為均勻，從而避免某些節(jié)點(diǎn)由于傳輸距離較遠(yuǎn)而造成能量的過多消耗。網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器主要負(fù)責(zé)建網(wǎng)以及設(shè)備注冊和訪問控制等基本的網(wǎng)絡(luò)管理功能。系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖2傳感器節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)圖3.1.1微處理器模塊由

7、于傳器節(jié)點(diǎn)使用電池供電而且必須長期在野外工作，所以在選擇微處理器時(shí)低功耗是一個(gè)非常重要圖1農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖的技術(shù)指標(biāo)。MSP430F149是TI公司的一款超低功混合信號控制器，能夠在低電壓下以多種低功耗模式2.2系統(tǒng)工作過程工作，具有強(qiáng)大的處理能力和豐富的片內(nèi)外設(shè)同時(shí)支系統(tǒng)工作時(shí)首先由監(jiān)測中心服務(wù)器發(fā)出對農(nóng)田環(huán)持C語言編程[4]。MSP430最顯著的特點(diǎn)就是它的超境各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行查詢的請求