智能农业灌区传感器网络关键技术研究

发布时间：2017-11-17 03:17

  本文关键词：智能农业灌区传感器网络关键技术研究

  更多相关文章： 智能农业灌区 无线传感器网络 节点部署 低功耗 监测

【摘要】：水资源作为稀缺资源已不仅仅是资源问题,更成为关系到国家经济、社会可持续发展和长治久安的重大战略问题,发展节水灌溉技术是我国现代农业的必然选择,而智能农业灌区又是节水灌溉中的重要组成部分。与传统农业灌区相比,智能农业灌区具有功能强大、兼容性高、可靠性高且成本低廉等特点。无线传感器网络应用到农业灌区监测中,既可以解决传统监测方法实时性差、布线冗杂、成本高等问题,又能够实现对农业灌区的监测,推动农业灌区智能化的发展。本文将从节点部署和节点低功耗两方面,对农业灌区内的传感器网络进行研究。首先,本文对农业灌区节点部署方法进行研究,综合考虑覆盖率和所需节点数等因素,选择了正六边形网格部署方法。由于农业灌区具有覆盖范围广、农作物生长周期长、天气状况复杂等特点,结合节点部署方法研究成果,分析了灌区内影响网络可靠性的因素。实际环境中农作物遮挡、灌溉电机产生的电磁脉冲以及雨天等会导致节点丢包率发生变化,降低网络可靠性。因此本文基于NS2仿真软件,从丢包率、延时和网络寿命三个方面分析了上述影响因素对网络可靠性的影响。分析结果表明农作物遮挡对网络可靠性影响最大,在进行灌区全覆盖节点部署时,选择合适的节点摆放高度消除农作物的遮挡影响,避免灌溉电机等电磁脉冲的干扰,同时通过加大发射功率或天线增益削弱雨衰等对网络可靠性的影响。结合网络可靠性影响因素分析结果,对优化后的节点部署方法进行可靠性分析,结果表明当灌区内存在上述可靠性影响因素时,优化后的节点部署方法可以降低这些因素的影响,提高网络可靠性,保证网络监测任务的完成。此外本文还针对25m×10m的监测区域提出了具体的节点部署方案。其次,本文对节点低功耗技术进行了研究,在分析现有传感器节点低功耗技术的基础上,提出了一种基于状态机的节点低功耗方法。将节点低功耗方法应用到本文设计的传感节点上,对本文提出的节点低功耗方法进行验证,测试结果表明,利用该低功耗方法进行信息采集传输时,本文设计的传感器节点具有较好的低功耗性能。最后,针对智能农业灌区这一特殊应用环境,本文构建了一套传感器网络监测系统,该系统可以对农业灌区信息进行采集、传输、显示,同时远程用户可以利用互联网访问本地监控中心。此外本文还对构建的传感器网络监测系统进行了功能测试,测试结果表明该系统能够实时地、准确地对农业灌区信息进行监测,可以为灌区的灌溉决策提供依据。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S274;TP212.9;TN929.5

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本文编号：1194624