森林生境因子无线传感器网络采集系统

发布时间：2020-01-24 15:34

【摘要】：为了改善传统森林调查过程中,森林温度、湿度、光照强度等生境因子获取手段单一、动态变化不及时等缺陷,运用嵌入式技术和无线传感器网络技术,完成了森林生境因子自动采集系统.采用LPC2148为主控制芯片,以MYSQL作为系统数据库,AecGIS Server为GIS平台,通过BH1750FVI光照传感器和SHT11温湿度传感器共同研制采集装置,将实时获取的森林生境因子数据经nRF905无线通信模块发回上位机入库,并由WebGIS实时显示生境因子的动态变化.实验结果表明,在传感器节点之间应用的通信协议中引入数据包编号机制和时间同步机制可以缓解网络阻塞,降低网络丢包率.当无线通信模块的发射频率设置为433 MHz,传输速率和发射功率分别设置为9 600 bps和10 dBm时,传感器节点间通信半径设置在小于50 m范围之内可以有效地控制误帧率.
【图文】：

系统总体结构

┚霾咧С郑?系统将最新的嵌入式技术与无线传感器网络技术相结合，采用无线射频芯片nＲF905和低功耗嵌入式芯片LPC2148，可以实现低成本、高效率地完成数据的采集和无线传输，通过设计以电池供电方式的生境因子采集电路，实现了整个检测过程的无线化、自动化和可视化．1系统总体结构系统是将由汇聚节点、路由传输节点和传感器采集节点组成的森林生境因子无线测控终端分布在森林监测区域，构成森林生境因子采集系统，通过实时采集森林环境信息，传输到系统监测中心平台，实时监测森林环境因子的变化，其系统结构如图1所示．其中，，在指定的森林监测区域随机地分布大量的数据采集传感器节点，这些节点能够随时通过自组网的方式构成监测网络，并采用多跳方式将采集到的数据沿着相邻的节点进行传输．在传输过程中，传感器节点所采集的数据将被其他传输节点处理，并传送至最近的负责多点接收的汇聚节点，然后通过ＲS232串口通信将采集数据送给本地监测中心的PC机［3－4］，将采集数据入库．本地监测中心对接收的数据进行分析、处理和存储，并通过WebGIS将采集数据统一发布，以实现随时随地通过Internet网络对生境因子进行实时监测．!"#$%&’(%&)*+,-./0!"#$%&#%’"1230(%)*"#%’"4530!+#,#%’"图1系统总体结构2监测传感器网络节点硬件设计2.1系统硬件结构森林生境因子无线测控终端主要由传感器终端节点、路由传输节点、汇聚节点3个部分组成．为了系统稳定性与集成性，路由传输节点与传感器终端节点采用集成式设计，封装同一集成电路中，汇聚节点与本地监测中心的PC机相连，传感器节点由微处理器、串口通信模块、无线通信模块、温湿度检测模块、光照强度检测模块和系统电源模块组成．每个终端节点通过自组网方

结构框图,系统硬件,结构框图,节点

森林生境因子无线测控终端主要由传感器终端节点、路由传输节点、汇聚节点3个部分组成．为了系统稳定性与集成性，路由传输节点与传感器终端节点采用集成式设计，封装同一集成电路中，汇聚节点与本地监测中心的PC机相连，传感器节点由微处理器、串口通信模块、无线通信模块、温湿度检测模块、光照强度检测模块和系统电源模块组成．每个终端节点通过自组网方式将采集的森林环境信息发送至汇聚节点，再由汇聚节点传输至本地监测中心，实现对森林温度、森林湿度和森林光照强度的采集监测．系统的采集终端节点硬件结构如图2所示，由于系统工作在野外环境，所以使用前通过防护箱对节点进行封装，节点实物和封装如图3所示．!"#$%&!"#$%*+%()!"&’()#$%(),-()./%’()*+,01%23#$%45#$%63#$%’789’7图2系统硬件结构框图(a)节点实物图(b)节点电路封装图图3节点实物与节点电路封装图·124·哈尔滨工业大学学报第46卷

【参考文献】