基于定向天线WSNs的水稻田温湿度监测系统设计
【图文】：
合水稻田大面积种植的基于定向天线分簇(cluster-basedwithdirectionalantenna，CBDA)路由协议，，以及WSNs多级分簇路由算法簇头更替策略，有效实现网络能量平衡，进行了对水稻田的温湿度监测实验。1系统组成本系统由硬件部分和软件部分组成，硬件部分由传感器网络节点和网络协调器组成，软件部分由监控终端组成。传感器节点通过自组织方式构成网络，传感器采集网络覆盖内水稻田的温湿度等环境信息，节点将收集到的数据进行处理，并将数据通过网络协调器传送到监控终端，从而实现对环境的实时监测［13］。系统组成如图1所示。图1系统组成示意图Fig1Diagramofsystemcomposition1．1传感器节点构成根据定向天线WSNs节点的设计准则［14］，结合水稻田地地势平坦，监测面积广等特点，设计出的节点包括6个模块(如图2所示):电源模块、串口通信模块、处理器模块、传感器模块以及无线通信模块。处理器模块采用超低功耗、具有强大时钟系统的MSP430F149单片机作为主控芯片，工作电压为3．3V。串口通信模块采用USAＲT0，电平转换芯片采用AMX232。无线通信模块选择nＲF905射频模块，发送与接收频率为433～915MHz，其抗干扰能力较强，具有较远的传输距离。传感器模块选择锦州阳光科技公司的温湿度复合传感器DHT22，具有响应快、抗干扰能力强的特点［15］。图3(a)为本文设计的节点实物图，图3(b)为实验过程中便于节点在不同高度进行测试，而设计的将节点与定向天线装载于三脚架上面的实验装置图。1．2通信协议针对水稻田种植密集，多处于平原且种植环境较少有障碍物影响的特点，环境信息的采集与传输需要通过远距离通信，可以充分利用定向天线增益较全向天线高、天线能量集中、方向性强、抗干扰等特点［16］，针对上述硬件结
组成本系统由硬件部分和软件部分组成，硬件部分由传感器网络节点和网络协调器组成，软件部分由监控终端组成。传感器节点通过自组织方式构成网络，传感器采集网络覆盖内水稻田的温湿度等环境信息，节点将收集到的数据进行处理，并将数据通过网络协调器传送到监控终端，从而实现对环境的实时监测［13］。系统组成如图1所示。图1系统组成示意图Fig1Diagramofsystemcomposition1．1传感器节点构成根据定向天线WSNs节点的设计准则［14］，结合水稻田地地势平坦，监测面积广等特点，设计出的节点包括6个模块(如图2所示):电源模块、串口通信模块、处理器模块、传感器模块以及无线通信模块。处理器模块采用超低功耗、具有强大时钟系统的MSP430F149单片机作为主控芯片，工作电压为3．3V。串口通信模块采用USAＲT0，电平转换芯片采用AMX232。无线通信模块选择nＲF905射频模块，发送与接收频率为433～915MHz，其抗干扰能力较强，具有较远的传输距离。传感器模块选择锦州阳光科技公司的温湿度复合传感器DHT22，具有响应快、抗干扰能力强的特点［15］。图3(a)为本文设计的节点实物图，图3(b)为实验过程中便于节点在不同高度进行测试，而设计的将节点与定向天线装载于三脚架上面的实验装置图。1．2通信协议针对水稻田种植密集，多处于平原且种植环境较少有障碍物影响的特点，环境信息的采集与传输需要通过远距离通信，可以充分利用定向天线增益较全向天线高、天线能量集中、方向性强、抗干扰等特点［16］，针对上述硬件结构，图2传感器节点构成框图Fig2Blockdiagramofsensornodeconstitution(a)%节点实物图(a)%node%physical%diagram(b)%实验装置图(b)%experimental%apparatus图3节点实物图与实验装置图Fig3Nodep
【作者单位】： 华南农业大学工程学院;
【基金】：广东省科技计划资助项目(2010B020315021);广东省科技计划资助项目(2011B020313019)
【分类号】：TP274;TP212.91
【参考文献】
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1 冯延蓬;仵博;郑红燕;孟宪军;;无线传感器网络目标跟踪动态簇成员调度策略[J];传感器与微系统;2012年07期
2 张衡;陈东义;刘冰;韩露;;无线传感器网络天线的应用选择研究[J];电子科技大学学报;2010年S1期
3 曹明华;王惠琴;;基于WSNs的农田环境信息监测系统[J];中国农机化;2011年05期
4 刘军;孙茜;李少华;郑重;;基于定向天线的无线自组网拓扑控制算法[J];东北大学学报(自然科学版);2012年09期
5 钱志鸿;王义君;;面向物联网的无线传感器网络综述[J];电子与信息学报;2013年01期
6 刘向举;刘丽娜;;基于物联网的室内环境监测系统的研究[J];传感器与微系统;2013年03期
7 冯友宏;麻金继;杨凌云;谢小娟;;基于物联网和LabVIEW高效环境监测系统设计[J];传感器与微系统;2013年02期
8 唐琳;夏越;;基于定向天线的无线传感网络环境自适应定位算法[J];电信科学;2012年07期
9 刘垠;吴援明;;有向扩散的无线传感器分簇路由协议[J];信息技术;2009年09期
10 刘卉;汪懋华;王跃宣;马道坤;李海霞;;基于无线传感器网络的农田土壤温湿度监测系统的设计与开发[J];吉林大学学报(工学版);2008年03期
【共引文献】
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1 余华;孙艳红;车银超;郭玉峰;;无线传感器网络在现代农业中的应用[J];安徽农业科学;2010年04期
2 宋长坡;;基于无线传感器网络的葡萄园监测系统设计[J];安徽农业科学;2010年13期
3 许崇霞;宋婷婷;冯德军;杨敬锋;;基于RBFNN的农业环境无线传感器网络节点故障诊断方法[J];安徽农业科学;2010年26期
4 岳青;张海辉;卢博友;;基于WSN的温室环境监测节点设计[J];安徽农业科学;2010年30期
5 赵养社;;基于无线传感器网络和GPRS网的灌溉系统研究[J];安徽农业科学;2011年07期
6 许崇霞;宋婷婷;冯德军;卢启福;杨敬锋;;基于C4.5算法的无线传感器网络农业环境部署节点故障诊断方法[J];安徽农业科学;2011年15期
7 黄庆南;李克俭;曾文波;章帆;;葡萄园环境参数监测的WSN网关设计[J];安徽农业科学;2011年21期
8 刘洋;杨维;;基于物联网的农田现场无线传感器网络数据汇聚机制[J];安徽农业科学;2011年26期
9 康鸿雁;;基于GSM短消息的农业大棚信息采集系统设计[J];安徽农业科学;2012年04期
10 张增林;郁晓庆;;基于无线传感器网络的农田土壤水分监测系统[J];安徽农业科学;2012年06期
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3 杨硕;石为人;许磊;熊志广;贾传江;;基于无线传感器网络的温室长环境光照度监控系统的研究[A];2008’“先进集成技术”院士论坛暨第二届仪表、自动化与先进集成技术大会论文集[C];2008年
4 邓小蕾;李民赞;郑立华;;基于ZigBee技术的农田无线传感器网络[A];纪念中国农业工程学会成立30周年暨中国农业工程学会2009年学术年会（CSAE 2009）论文集[C];2009年
5 曹宏鑫;杨余旺;葛道阔;陈春;;基于PDA的农业信息智能终端系统研究[A];中国农业信息科技创新与学科发展大会论文汇编[C];2007年
6 张健;陈劭;韩宁;;基于无线传感器网络的森林资源监控系统[A];2007年中国智能自动化会议论文集[C];2007年
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5 冯友兵;面向精确灌溉的WSN数据传输关键技术研究[D];江苏大学;2009年
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3 吕立新;基于移动Sink节点传感器网络的农业环境信息监测系统设计与实现[D];安徽大学;2010年
4 陈娜娜;低成本无线温室微灌监控系统的研究[D];浙江大学;2011年
5 陈立华;面向农田监测应用的WSN节点软件系统设计及LQI测距研究[D];电子科技大学;2011年
6 周慧军;基于遗传算法的ZigBee节点定位技术研究[D];湖北工业大学;2011年
7 崔洋;无线传感器网络语音传输系统的设计与实现[D];吉林大学;2011年
8 张瑞;设施农业传感器网络系统设计与实现[D];南京理工大学;2011年
9 李芳松;自动化膜下滴灌棉田土壤水分空间变异规律及墒情监测点的合理布设研究[D];新疆农业大学;2011年
10 李鑫华;基于无线传感器网络的环境监测技术研究[D];沈阳理工大学;2011年
【二级参考文献】
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3 王远;陈远知;杨仕勇;;一种新型的高能效无线传感器网络路由协议[J];中国传媒大学学报(自然科学版);2008年02期
4 孙其博;刘杰;黎
本文编号：2518088
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