农产品物流运输装备智能监测与跟踪技术

针对农产品物流的特点,提出了一种基于无线传感器网络和无线数据传输技术的农产品物流运输装备智能监测与跟踪系统;建立了冷藏集装箱(冷藏车)内部参数监控的无线传感器网络,通过智能终端与无线移动网络和INTERNET的无缝连接,实现数据传输到指定数据服务器.无线传感器网络采用星型拓扑结构,通过软件设置在需求时唤醒无线传感器网络节点.实际应用表明,该系统工作性能稳定,在数据采集和传输等方面均达到了设计要求.     

基于NB—IoT的农产品储运测控系统设计

针对农产品物流环节中农产品配送环境难以得到有效保证这一问题,利用数据采集技术、移动蜂窝通信窄带物联网技术和无线传感器网络技术,设计农产品储运配送测控系统。以传感器模块、继电器模块和无线传感器网络为核心,实现农产品储运配送环境数据的无线采集和设备的无线控制。利用基于移动蜂窝通信的窄带物联网技术使本地的环境数据和设备可以实现远程的监测和控制。测试表明,该系统虽然受到温室大棚和节点安装位置对信号的影响,造成数据在传输过程中的丢包和时延,但系统能够正常使用,实现对农产品储运环境的远程实时监测和设备的控制。     

基于ZigBee技术的多控制方式监测系统的设计与实现

利用ZigBee技术,依靠PC机和无线数据采集节点,搭建了一个无线传感器网络监测系统,用户可以通过PC机上的多控制方式命令,实现对监测环境中的某一节点、某一区域节点或全部节点进行控制。实际应用表明,在中国林蛙温室养殖监测环境应用中,该系统控制灵活、监测更加准确,同时在其他无线监测环境应用中同样可以适用。     

基于粒子群与模拟退火协同优化的农田物联网混合多跳路由算法

农业无线传感器网络对农田土壤、环境和作物生长的多源异构信息的获取起关键作用。针对传感器在农田中非均匀分布且受到能量制约等问题，本研究提出了一种基于粒子群和模拟退火协同优化的农田物联网混合多跳路由算法（PSMR）。首先，通过节点剩余能量和节点度加权选择簇首，采用成簇结构实现异构网络高效动态组网。然后通过簇首间多跳数据结构解决簇首远距离传输能耗过高问题，利用粒子群与模拟退火协同优化方法提高算法收敛速度，实现sink节点加速采集簇首中的聚合数据。对算法的仿真试验结果表明，PSMR算法与基于能量有效负载均衡的多路径路由策略方法（EMR）相比，无线传感器网络生命周期提升了57%；与贪婪外围无状态路由算法（GPSR-A）相比，在相同的网络生命周期内，第1个死亡传感器节点推迟了两轮，剩余能量标准差减少了0.04 J，具有良好的网络能耗均衡性。本研究提出的PSMR算法通过簇首间多跳降低远端簇首额外能耗，提高了不同距离簇首的能耗均衡性能，为实现大规模农田复杂环境的长时间、高效、稳定地数据采集监测提供了技术基础，可提高农业物联网的资源利用效率。     

基于Zigbee技术的果园生态环境监测系统

针对我国水果生产管理水平较低、尚无科学的方法实时监测果园生产环境和果树生长状况的现状,提出了一套无线实时监测果园生态环境的方案.该方案基于无线通信协议Zigbee技术,采用Microchip公司的Zigbee协议栈和开发平台,构建了星型无线传感器网络.以温度数据采集为例,介绍了无线传感器数据采集单元;研究分析了Zigbee协议栈网络的形成过程及数据采集发送程序,该程序完成温度数据采集,并无线发送.测试证明,该方案实现环境参数无线采集,为果园环境监测提供了有效的解决方案.     

面向精准灌溉的无线农田温湿度检测系统

从精准灌溉的需求出发,针对农田种植区域广、数据采集量大、信息实时传输难的特点,设计了基于nRF24L01无线传感器网络与GPRS相结合的农田信息采集系统,一方面解决了无线传感网络远程数据传输问题,另一方面解决了GPRS在特定区域内有较多检测点时,成本过高等问题。通过试验表明,该系统能够在实际生产过程中减少人力操作和人工测量的误差,降低农业生产的成本,并可以实现农田信息自动精确的实时采集。     

基于任务调度优化的农田WSN节点设计

针对复杂农田环境对无线信号干扰强、节点能耗大等问题,设计一种改进的农田信息采集无线传感器网络节点。该节点以单片机为核心控制器,优化无线传感器节点任务调度,并且提出“模拟化+路径”的方法结合滑动平均数字滤波技术对数据采集和处理。实验表明:该无线网络节点增加了能源的利用率,提高数据采集的精度(精度达到97.6%),可以满足农田信息采集的应用要求。     

温室无线传感器网络监控系统的事件驱动调度器

针对基于无线传感器网络构建的温室环境监控系统的整体性能受时变传输延时、丢包、网络拥塞、延时抖动等不利网络属性的影响,提出一种采用事件驱动机制的反馈调度策略。该反馈调度策略以截止期错失率作为网络服务质量性能评价指标,针对传感器节点和汇聚节点间的数据传输,利用反馈控制技术在线调整各个传感器节点的采样周期,使传感器节点的带宽要求适应网络负载的动态变化,从而保证网络服务质量维持在一定水平;在此基础上,引入新型的事件驱动机制来降低反馈调度策略设计难度和资源消耗。实验表明,该事件驱动反馈调度策略合理、有效并实用。     

拖拉机田间作业参数无线检测系统研究

针对当前拖拉机检测系统功能集成度低、检测参数不全面、传输距离有限的问题，开发了拖拉机田间作业参数无线检测系统。该系统由传感器、数据采集仪及上位机软件监测平台3部分组成，能够实现PTO转矩及转速、油耗、发动机转速、悬挂提升力、力位调节加载力、加载角度、行驶速度、车轮转速、牵引力等多种参数的采集、无线发送与存储。系统工作时，数据采集仪中的车载检测仪将采集的传感器数据发送至无线数据接收器，无线数据接收器通过串口将数据传输至上位机软件监测平台，实现对各类试验参数的实时监测与数据处理。为验证检测系统的可行性与稳定性，对系统进行了采集通道的计量，结果显示模拟信号通道绝对误差绝对值最大为0.003V，引用误差最大为0.03%，频率信号通道检测绝对误差最大为2Hz，引用误差最大为0.013%，满足对拖拉机作业参数的采集需求。在此基础上，进行了PTO转矩参数及拖拉机无负载行驶速度采集试验。试验结果表明，检测系统可以实现转矩参数的稳定采集及数据的无线传输；在5、8、14km/h 3挡车速匀速行驶下，拖拉机车轮转速与实际行驶速度基本一致，最大相对误差分别为2.0%、1.2%及0.7%。本系统可满足对拖拉机工作性能参数的无线检测需求，数据采集稳定且采集精度较高，为拖拉机多作业参数的无线采集提供有效手段。     

温室无线传感器网络监控系统的事件驱动调度器

针对基于无线传感器网络构建的温室环境监控系统的整体性能受时变传输延时、丢包、网络拥塞、延时抖动等不利网络属性的影响,提出一种采用事件驱动机制的反馈调度策略.该反馈调度策略以截止期错失率作为网络服务质量性能评价指标,针对传感器节点和汇聚节点间的数据传输,利用反馈控制技术在线调整各个传感器节点的采样周期,使传感器节点的带宽要求适应网络负载的动态变化,从而保证网络服务质量维持在一定水平;在此基础上,引入新型的事件驱动机制来降低反馈调度策略设计难度和资源消耗.实验表明,该事件驱动反馈调度策略合理、有效并实用.     

温室节点低能耗型无线传感网络构建方法

结合温室测控系统特点,构建无线传感网络空间结构和时序,以达到降低和均衡节点能耗,延长温室无线传感网络生命周期的目的.在网络空间结构上,以温室上部能量充裕的可移动汇聚节点为枢纽,与能量有限的子节点动态地构成星形无线网络;在网络时序上,使子节点只在连接时段通信,其余时间休眠.通过对子节点最大通信半径和汇聚节点最小通信半径的分析,解决了网络的连通问题.     

节水灌溉监控系统设计——基于WSN和模糊控制策略

针对农田灌区范围广、数据量大和实时传输难的特点,设计了一种基于无线传感器网络的农田自动节水灌溉系统;综合运用无线传感器智能信息处理技术和无线数据通信技术,全面提升系统的自动化与监测水平。该系统采用星型拓扑结构组网,通过在监测区域部署ZigBee网络节点,将监测数据汇集到嵌入式测控系统,实现统一的数据管理和网络路由监测功能;以微处理器芯片为核心控制器件,由无线传感器网络节点实时采集和处理土壤温湿度数据,并将其发送到接收端,在接收端对数据进行存储和显示,实时监测土壤温湿变化,实现节水灌溉的自动化控制及水资源的高效利用。试验证明,该系统稳定性好,数据传输可靠性高,通过增加数据采集频率,减少了数据丢包率,使用灵活,适用于不便直接连线的一般监测场合应用。     

无线传感网技术在水产养殖环境参数监测中的应用

针对国内水产养殖存在的在线监测系统受到现场条件限制,检测点不易更改和扩充,在恶劣和危险环境难以推广等问题,基于低功耗ZigBee CC2430无线通信技术设计一个水产养殖环境参数监测系统。对传感器节点进行设计,对养殖环境信号的采集、处理方法进行研究,为ZigBee网络降低了数据流量,在此基础上组建Zig-Bee网络,用于数据传输。该系统采用星型拓扑结构组网,通过在监测区域部署网络节点,以ZigBee CC2430芯片为核心控制单元的传感器网络节点实时采集水体温度、溶氧量浓度和pH值等环境数据,将监测数据汇集到监测中心,实现统一的数据管理和网络路由监测功能。试验证明,该系统稳定性好,数据传输可靠性高,通过增加数据采集频率,减少了数据丢包率,适用于不便直接连线的水产养殖环境监测场合应用。     

基于遗传算法的农业无线传感器节点部署算法设计

农业无线传感器网络是物联网技术在农业领域的重要应用,农业无线传感器节点的部署是限制其生命周期的重要因素.为了提高农业无线传感器网络节点的检测范围利用率,减少传输数据冗余,延长无线传感器网络的生命周期,在随机部署的基础上提出了一种迭代求解的无线传感器节点部署算法.该算法使用遗传算法优化求解,以覆盖率作为适应函数,利用离散...     

可定制农产品产地环境数据采集系统研究——基于M/S模式

在建设国家级农产品产地环境信息库中,为了满足农产品产地环境数据采集需求,实现易于操作的可定制化的数据采集方法,并提高数据传输的时效性,提出并设计了一种基于M/S(移动端/服务器端)模式的可定制数据采集系统.该系统将手机作为移动端数据采集设备,利用现代通讯技术实现远程无线数据传输,在一定程度上满足了目前在国家级农产品产地环境信息库建设中针对不同需求实现可定制化的实时数据采集需要.     

基于无线传感网络的采摘机器人通信系统设计

随着机器人技术的逐渐成熟,机器人在农业生产中的应用也越来越广泛,但机器人通信系统大多采用有线通信方式,数据传输缺乏实时性,同时不利于数据信息的远距离传输。为此,设计了基于无限传感网络的采摘机器人通信系统,完成了采摘机器人通信系统总体方案的设计,并对通信系统的硬件电路、协调器选型和电机驱动电路进行设计,同时完成了通信过程中控制信号和传感信号的通信协议的设计。通信系统数据传输试验结果表明:基于无线传感网络的采摘机器人通信系统具有较好的稳定性,数据传输准确性高,传输速度快,能够保证农机信息存储的安全性和连续性。     

基于ZigBeeCC2430的土壤含水率监测系统设计

针对农田土壤环境参数大滞后及大惯性的特点,基于低功耗ZigBee CC2430无线通信技术,设计了土壤含水率监测系统。通过运用无线传感器智能信息处理技术及数据通信技术,使得监测系统的自动化与监测水平得到提升。该系统采用星型拓扑结构组网,通过在监测区域部署网络节点,将监测数据汇集到监测中心,实现统一的数据管理和Zigbee网络的路由监测功能。给出了系统硬件和软件实现方法,包括无线传感器节点设计、数据采集、传输及通信等模块的实现原理。遵循模块化设计思想,传感器和功能模块可组合配置,通用性强。对于农田土壤含水率的监测实验结果表明,该系统性能稳定,能够实现数据采集、传输及显示,可广泛应用于各领域的环境参数自动监测。     

基于无线传感器网络的稻田信息实时监测系统

针对农田环境信息采集过程中监测周期长、环境干扰大等特点,设计了一种基于混合天线无线传感器网络稻田环境信息实时监测系统,采用分簇路由协议进行组网,为不同类型的节点配置不同类型的天线,并使用转台控制汇聚节点定向天线的方向,以扩大网络的覆盖范围和提高系统的稳定性。基于该系统进行长时间稻田组网试验,对网络丢包率和稻田环境参数采集准确性进行测试,试验结果表明,系统运行稳定、测量准确,网络数据平均丢包率为0.44%,稻田空气温度、空气相对湿度和土壤含水率的平均相对误差分别为0.26%、0.64%和0.33%。