面向农业观光服务的无线传感网节点布局优化

[目的]探讨面向农业观光园区分布式服务的无线传感器网络节点布局优化方案,为提高农业观光园区服务质量及提升游客游园体验提供依据.[方法]利用社会力模型结合观光园区规划信息,采用Anylogic行人仿真平台获取游客在园中的空间分布数据,用传统K-means算法和改进K-means算法分别对游客空间分布数据进行聚类分析,并根据节点优化布局评价指标,计算节点最优位置.[结果]采用传统K-means算法和改进K-means算法对选取的12组游客空间分布数据进行单日游客聚类分析得到两组节点位置;改进K-means算法聚类得到的节点最终位置对节点被接入次数的均衡效果均优于传统K-means算法,其节点被接入次数均方差的均值降低约41.8%.因此,改进K-means算法更适合运用于观光园区节点的布局优化,得到的节点最终位置即为该观光园区节点最优位置.[建议]在面向农业观光服务的混合型无线传感器网络建设中,应基于社会力模型预估游客空间分布,实现观光服务优化;通过合理部署节点位置,延长融合智能设备的混合型无线传感器网络生存时间;更好地打造面向游客服务、整合移动智能设备的农业物联网系统.     

地下LoRa无线传感器网络的传输测试系统研究

【目的】以智能手机为核心,研制成本低、使用简单的面向LoRa地下无线数据传输的测试系统。【方法】该测试系统由安装了测试用的App智能手机和与之匹配的地下测试节点组成。利用该系统进行场景测试,测定影响土壤中LoRa无线数据传输效果的因素并讨论对应的数据传输方法。【结果】测试结果表明,该系统运行可靠、使用方便灵活,LoRa低功耗广域网技术亦可以较为可靠地满足土壤介质中的无线传感器网络数据传输需求。【结论】本系统可为未来地下LoRa无线传感器网络的工程应用提供相应的测试手段。     

植物叶片颜色及生态环境参数无线数据采集系统的设计

【目的】设计一套植物叶片颜色及生态环境参数无线数据采集系统,为研究生态环境参数变化对植物生长的影响提供技术支持。【方法】采用C8051F330单片机配合TCS230颜色传感器、温湿度传感器、光照传感器及nRF24L01+无线收发模块,组成无线数据采集节点,与带有无线接收节点的PC计算机结合,构建植物叶片颜色及其生态环境参数的无线数据采集系统。【结果】利用所建立的无线数据采集系统,可将从数据采集节点所采集的数据通过无线通信方式实时传送到PC计算机,在开阔地无干扰条件下通信距离可达100 m,可设置多个数据采集节点,数据也能以脱机的方式保存于节点的存储器中,按每个记录4个参数,一次可保存6 400个数据记录,再集中传送到PC计算机中。【结论】设计的无线数据采集系统能可靠地获得长期的植物叶片颜色数据以及对应时间的温湿度和光照等环境参数,且无线通信方式具有线路铺设简单、灵活、经济及数据通信可靠等优点,同时可进行多点数据采集,能显著提高研究工作效率。     

基于Android系统的蔬菜大棚环境参数监控系统

为了解决生产中蔬菜大棚种植区域不集中、种植人员掌握科技能力欠缺、传统有线监控操作复杂组网困难、监控距离受限制、采集数据不科学和不准确的问题,以及能实时对蔬菜大棚中环境参数信息进行监控,结合无线传感网络和Android系统,设计了基于Android系统的蔬菜大棚环境参数监控系统;对系统中传感器终端节点和协调器、GPRS模块、Android软件进行了设计说明。各个传感器终端节点采集数据信息,以Zig Bee无线传送技术发送到协调器,协调器经过串口通信与Android平板电脑进行通信,同时经GPRS模块把相应数据信息发送到移动设备终端,实现环境参数的实时检测,并与预设的参数范围进行比较,超出范围能实时报警,并向控制器发送命令自动打开安装在蔬菜大棚中的机电设备,使蔬菜大棚内的环境参数适合蔬菜生长。系统经过测试,可实时监测到数据信息,各种传感器数据精确度达到生产要求,机电设备控制良好。该系统扩展性强、设计灵活,具有一定实用价值和良好应用空间。     

基于GPRS与ZigBee的果园环境监测系统

【目的】设计果园环境监测系统.【方法】该系统由远程ZigBee-GPRS网关与无线传感器网络(WSN)节点组合,果园参数在WSN、GPRS与Internet间进行采集与传输,实现远距离果园环境实时监测.节点采用CC2530作无线数据收发芯片,GPRS采用ComWay模块,由ZigBee进行组网采集环境信息,通过GPRS网络回传给上位机实现实时监测,再由决策支持系统进行分析发送指令控制节点电磁阀通断从而营造一个适合果树生长的环境.【结果和结论】试验表明:系统可完成传感网与移动通信网络之间的数据传送,实现不同类型感知网络之间的协议转换以及对传感器网络的部分管理控制功能.系统在果园中运行稳定并且丢包率低于10%,具有实践应用价值.     

基于无线图像传感器的太阳能系统设计和实现

【目的】电源决定着无线传感器节点的生命周期,本研究通过软硬件一体化设计最大限度地延长节点寿命。【方法】针对自主研发的无线图像传感器节点,根据公式估算节点总功耗,计算铅酸蓄电池容量,根据电池容量设计太阳能电池板,最后根据太阳能电池板和电池参数,设计太阳能充放电智能控制器。【结果】节点选用阀控式密封高能铅酸蓄电池的容量为10 Ah,额定电压为12 V;选用功率为10 W、输出电压17 V、输出电流0.5 A、尺寸为540mm×350 mm的单晶硅太阳能电池板。【结论】太阳能供电系统运行在该无线图像传感器节点中,能够稳定、可靠、长期工作。     

基于WSN智能温室实时监控与决策支持系统设计

基于无线传感器网络的智能温室实时监控和辅助决策系统设计采用数据采集、数据处理和信息发布三层结构设计。数据采集子系统由无线微处理器和传感器节点组成,基于ZigBee协议构建;数据处理部分负责数据预处理和实时辅助决策,引入生长模型进行生长管理,辅助决策模块根据温室实时环境和植物当前的生长状态进行智能监测,并以Web、移动终端等多种方式向管理者提供生产决策信息;信息发布采用Web网站形式,集成种植信息管理、生长信息管理、技术对策支持、历史数据查询、统计分析等功能。     

基于无线传感器网络的茶园信息采集系统设计

设计了一款应用于茶园信息采集的无线传感器网络节点。使用ATmega128L单片机和nRF905射频芯片作为无线传感器网络节点通信电路。基于此节点硬件平台编写了软件系统,并进行30天的组网实验。实验结果表明,节点能耗小、丢包率低,适合低功耗及长时间使用要求的农业应用场合。     

基于CC2530的无线传感器网络网关节点的设计

【目的】针对现有农业环境监测网关设备开发成本高、系统功耗大、操作复杂等不足,设计开发一种用于农业环境监测的无线传感器网络网关节点。【方法】网关节点以低功耗芯片CC2530为核心处理单元,通过外围状态指示电路、电源管理模块等,完成ZigBee网络组网和监测节点数据收集及处理功能;同时通过串口方式连接SIM900A模块,采用GPRS方式将监测数据上传至中心服务器。最后在农田进行了监测数据误包率与信号接收强度测试,并通过实地部署试验验证了系统的稳定性及可靠性。【结果】所设计的网关节点能实现4种农业环境数据的采集,节点间距小于120m时数据传输误包率低于1%,监测数据在30d农田试验期内连续变化,可长时间上传至服务器,且稳定性、可靠性良好。【结论】所设计开发的基于CC2530的网关节点具有丢包率低、运行稳定可靠的特点,能够满足多种农田环境因子的监测需求,具有良好的应用前景。     

基于WSN的温室环境信息远程监测系统

针对当前温室环境监测中存在的信号遮挡物多、监测范围大、管理不便等问题,设计一种基于无线传感器网络的温室环境信息远程监测系统。无线传感器网络采用433MHz射频进行信息传输,无线传感器节点和汇聚节点分别采用MSP430F149和LPC2478作为微控制器,实现温室环境信息的实时采集、信息汇聚和数据融合。系统采用星型网络拓扑结构,通过定时休眠、传感器掉电控制等方法来减少能量消耗,并通过基于CSMA/CA算法的无线传输协议,避免了节点间信息传输冲突,保证了传输成功率。无线传感器节点通信性能测试结果表明:使用10dBm射频功率时,距地表1.5m节点的有效通信距离为192m;在无太阳能充电且节点工作周期为30min18s的情况下,无线传感器节点生命周期理论值为98d。温室环境信息远程监测应用结果表明,该系统具有低功耗、高稳定性等优点,节点平均丢包率仅为1.1%。     

基于无线传感器网络的农田土壤水分监测系统

[目的]研究将无线传感器网络应用于农田土壤水分监测,探讨解决实际监测中采样率低、成本高、及实时性差等问题的方法。[方法]通过对无线传感器网络体系结构、网络节点硬件设计以及软件操作系统结构的原理和相应参数分析,说明基于无线传感器的农田土壤水分监测系统的特点,及利用该系统的优点。[结果]传感器节点可正确采集并传输土壤含水率,实现稳定的土壤水分数据传输,说明无线传感器网络适合农田土壤水分的实时监测。[结论]该研究表明无线传感器网络在农业发展中具有广阔的应用前景。     

稻飞虱迁飞环境监测网络中的ZigBee网关实现

[目的]实现稻飞虱迁飞环境监测系统中的ZigBee无线网络与因特网融合。[方法]提出了一种基于ARM9微控制器S3C2410的ZigBee多功能网关实现方案,并详细介绍了关键模块的硬件构成及原理。[结果]该网关采用ZigBee和GPRS无线传输技术来以实现传感器节点与远程监控中心通信。对系统的实际测试结果表明,该无线网关稳定、丢包率低,实现了对稻飞虱迁飞环境的无线监控。[结论]为稻飞虱迁飞的监测预警提供了参考。     

基于无线传感器网络的农田土壤水分监测系统(英文)

[目的]研究将无线传感器网络应用于农田土壤水分监测,探讨解决实际监测中采样率低、成本高、及实时性差等问题的方法。[方法]通过对无线传感器网络体系结构、网络节点硬件设计以及软件操作系统结构的原理和相应参数分析,说明基于无线传感器的农田土壤水分监测系统的特点,及利用该系统的优点。[结果]传感器节点可正确采集并传输土壤含水率,实现稳定的土壤水分数据传输,说明无线传感器网络适合农田土壤水分的实时监测。[结论]该研究表明无线传感器网络在农业发展中具有广阔的应用前景。     

北方草原风电场土壤风蚀无线监测系统的研究

为减小风力发电对北方草原脆弱生态环境的影响,设计了一套基于ZigBee无线传感器网络和GPRS无线通讯技术的异地数据采集传输系统.该系统由ZigBee无线传感网络、传感器组、GPRS终端、上位机监测中心组成;设计的软件可进行草原风电场的空气温湿度、风速、土壤温度水分和风蚀量6个参数异地实时监测和可视化的显示.测试结果表明:在传感器节点和协调器距离在600 m以内,该混合组网的无线监测系统运行稳定,达到设计要求.     

基于WSN的建筑物结构健康监测系统

基于无线传感器网络设计了用于监测建筑物结构的健康检测系统,设计了地无线传感器网络节点.由传感器节点收集建筑物振动加速度值的数据变化,然后利用无线通信模块将处理后的数据发送出去.按照设计好的路由、数据融合算法将数据准确地传送给汇聚节点,进而由汇聚节点转发给基站,实现对建筑物结构健康的无线实时监测.无线传输避免了长距离布线所带来的成本高、施工困难的缺点.     

基于ZigBee的农作物冠层温度采集节点的设计

农田水势软测量网络由多个农作物生长微环境信息测量节点组成。针对农田信息采集对低功耗及成本的要求,基于ZigBee无线传感器网络技术,以低功耗单片机Atmega8L和无线射频芯片CC2530为核心,选用红外测温传感器,设计一种用于采集农作物冠层温度的无线传感器网络节点,能够对环境因子冠层温度进行实时、准确检测。结果证明,该节点工作状况良好,能够有效进行数据采集和无线传输,从而达到设计要求。     

基于IEEE802.15.4标准的无线传感器网络组网设计

IEEE 802.15.4标准是针对低速无线个人区域网络(low-rate wireless personal area network,LRWPAN)的无线通信标准。该标准把低能量消耗、低速率传输、低成本作为重点目标,旨在为个人或者家庭范围内不同设备之间的低速互连提供统一标准。由于IEEE802.15.4标准定义的LR-WPAN和无线传感器网络存在很多相似之处,所以把它作为无线传感器的通信平台。在分析LR-WPAN的基础上,实现无线传感器网络的组网设计。     

基于ZigBee无线传感器网络的林区局地环境监测系统

针对林区局地环境监测实时性差、长期监测困难等不足,设计并实现了一种基于ZigBee无线传感器网络的林区局地环境监测系统。系统运用无线网络协议ZigBee搭建无线传感器网络,结合GPRS通讯技术将获取的数据发送至监控中心,实现数据的实时显示、存储、分析与可视化。系统主要由传感节点、路由器、网关与监控中心组成,结构简单实用,节点放置位置灵活,不受地理环境限制,能够较好的监测空气中温湿度、大气压强、光照强度、二氧化碳浓度、土壤含水率等林区关键环境因子。通过太阳能供电系统,采用CC2530和CC2591无线通信模块,并将多传感器集成到传感节点,较好解决了无线传感器网络在林区应用过程中的节点能量不足、通信距离短以及监测参数不全等问题,实现了对林区局地环境的实时监测。试验表明,节点在空旷地方有效通信距离最大可达510.6 m,在树林中有效通信距离最大可达177.5 m;在太阳能与锂电池共同供电下,节点能量能够自给自足;在组网测试中,整个网络收包率为96.7%,能够满足林区环境监测要求。