基于猫群算法的水产养殖无线传感网络研究

发布时间：2020-05-31 02:32

【摘要】：受国土资源匮乏以及劳动力日趋减少的制约,国内水产养殖业虽然发展较为迅速,但若要保持产量继续增长、养殖规模不断扩大,就必须提高其自动化水平与养殖密度,并对水质环境参数温度、pH值、溶氧量等数据进行有效的监控。本文首先介绍了一种基于ZigBee无线传感网络的水产养殖监测方案。其无线传感器节点完成对环境参数温度、pH值与溶氧量的监测,汇聚节点收集传感器节点发送的环境参数并上传到PC机。由温度传感器DS18B20进行水温测量,其数据直接传输给CC2530数据处理模块,pH值和溶氧量传感器输出的模拟信号经过放大后再发送给CC2530进行模数转换。节点间的无线通信程序利用ZigBee协议栈开发。然后,对采用VS2010和SQLitemStudio开发的监测系统软件进行详细介绍,它由系统登陆、实时参数曲线、现场监控、历史数据查询模块组成。当采集的参数超过设置的合理范围时,系统将发出预警,以便养殖人员将数据转存到光盘等存储介质中。最后,描述了用Python对网络路由协议的算法仿真研究的结果。基于水产养殖ZigBee无线传感器网状结构的组网,随机选择传感器节点,通过基于猫群算法的路由协议(CSO)以及基于蚁群算法的路由协议(ACO),分别寻找最优路径,将传感器节点采集到的数据传递给汇聚节点。实验结果表明:与蚁群算法及AODV算法路由机制相比,基于猫群算法的路由机制能更快速地寻找到最优路由路径,从而节约网络能量,提高网络生命周期。
【图文】：

原理图,原理图,模块,引脚

主板、ＸＷＷＫ－ＣＣ２５３０ＢＢ邋（传感器）底板、仿真器、天线及数据线等组成。逡逑ｍｒｎｍｍｍｍｍ，逡逑图２．２邋ＺｅｇＢｅｅ模块逡逑Ｆｉｇ２．２邋ＺｉｇＢｅｅ邋ｍｏｄｕｌｅ逡逑ＣＣ２５３０芯片采用６ｘ６ｍｍＱＦＮ封装，共４０个引脚，包括２１个Ｉ／Ｏ引脚，６个模逡逑拟信号输入引脚（ＡＶＤＤ１？ＡＶＤＤ６）、２个数字信号输入引脚（ＤＶＤＤ１－ＤＶＤＤ２），逡逑１个１．８Ｖ的内部数字信号输入引脚（ＤＣＯＵＰＬ）邋，邋２个无线电信号输入引脚（ＲＦ＿Ｎ、逡逑ＲＦ＿Ｐ），４邋个邋ＧＮＤ邋引脚，，２邋个邋３２ＭＨｚ邋外部晶振引脚（Ｘ０ＳＣ３２Ｍ＿Ｑ１、Ｘ０ＳＣ３２Ｍ＿Ｑ１），逡逑１个复位引脚（ＲＥＳＥＴ＿Ｎ）和１个模拟Ｉ／Ｏ参考电流的外部精密偏置电阻引脚逡逑（ＲＢＩＡＳ）。ＣＣ２５３０芯片及其引脚分布如图２．３所示。逡逑２－３－６ｖ邋？邋Ｈ邋Ｉ逦｜Ｋｎｄ邋逦—￣￣１１＾逡逑１邋＇Ｃ４０１邋丨逦邋ＸＴＡＬ２｜逦１逦Ｃ３１１逡逑逦；３—－￣＾￣■￣ＬＪ＿Ｉ逦［逦邋丁邋Ｌｔ逡逑＾邋８邋：＇邋Ｊ邋３逦９，邋３邋ｇ逦Ｒ３０１逦＾逡逑0＞0．邋Ｑ－ｏ－Ｑ－ＳＪｉｃ＇＾＇Ｑ逦ＧＮＤ逦ｕ逡逑——１ＧＮＤ。。逦Ｑ邋Ｑ邋＜ＲＢＩＡＳ３０逦Ｖ＼Ａ￣邋逦｜｜，逦天或逡逑——２邋ＧＮＤ逦ＳＳＡＶＤＤ４２９邋－逦Ｉｆ逦＾邋ＧＮＤ逦＼／逡逑——３邋ＧＮＤ逦ＡＶＤＤ１２８—枿）－｜邋Ｌ２５２逡逑—－４邋ＧＮＤ逦＂邋＂邋Ａ

模块图,模块,精密偏置,引脚

＿Ｎ）和１个模拟Ｉ／Ｏ参考电流的外部精密偏置电阻引脚逡逑（ＲＢＩＡＳ）。ＣＣ２５３０芯片及其引脚分布如图２．３所示。逡逑２－３－６ｖ邋？邋Ｈ邋Ｉ逦｜Ｋｎｄ邋逦—￣￣１１＾逡逑１邋＇Ｃ４０１邋丨逦邋ＸＴＡＬ２｜逦１逦Ｃ３１１逡逑逦；３—－￣＾￣■￣ＬＪ＿Ｉ逦［逦邋丁邋Ｌｔ逡逑＾邋８邋：＇邋Ｊ邋３逦９，邋３邋ｇ逦Ｒ３０１逦＾逡逑0＞0．邋Ｑ－ｏ－Ｑ－ＳＪｉｃ＇＾＇Ｑ逦ＧＮＤ逦ｕ逡逑——１ＧＮＤ。。逦Ｑ邋Ｑ邋＜ＲＢＩＡＳ３０逦Ｖ＼Ａ￣邋逦｜｜，逦天或逡逑——２邋ＧＮＤ逦ＳＳＡＶＤＤ４２９邋－逦Ｉｆ逦＾邋ＧＮＤ逦＼／逡逑——３邋ＧＮＤ逦ＡＶＤＤ１２８—枿）－｜邋Ｌ２５２逡逑—－４邋ＧＮＤ逦＂邋＂邋ＡＶＤ０２邋２７－逡逑４逦－５Ｐ１＿５逦ＣＣ２５３０逦ＲＦ－Ｎ２６逦Ｃ２６１邋Ｌ２＾Ｔ逡逑＿邋—邋６Ｐ１４逦ＲＦ－Ｐ２Ｓ逦ＨＨ＾ｖＪ逡逑＿ｍ＿３逦ＡＶ0Ｄ３邋２４邋￣逦＝＾Ｃ２６２逡逑－８Ｐ１＿２逦ＸＯＳＣ＿Ｑ２邋２３邋逦丨逦｜｜ｌＧＮＤ逡逑—９Ｐ１—１逦ＸＯＳＣ＿Ｑｌ邋２２逦逡逑一邋１０邋ＤＶＤ＾２逦ＡＶＤＤ５邋２１邋一逦Ｘ＾ＡＬ１逡逑ｓ＇邋ｓ＇邋ｓ＇邋ｉ＇邋ｓ＇邋ｓ＇邋ｓ＇邋ｓ＇邋ｓ＇邋°邋１ＨＤｈ逡逑？逦「川N邋ｉｊ：邋ｃ２３１逡逑Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ邋Ｉ逦Ｔ逡逑ＧＮＤ＾Ｅ１＂邋￣邋ＧＮＤ逡逑图２．３邋ＸＷＷＫ－ＣＣ２５３０Ａ模块原理图逡逑Ｆｉｇ２．３邋ＸＷＷＫ
【学位授予单位】：中南林业科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP212.9;TN92

【参考文献】