基于CC2430的温室无线传感器节点设计与应用

针对温室环境监控的特点,以CC2430芯片为核心设计一种传感器节点。传感器节点上有温湿度、光照度等传感器,并留有外接接口可以扩展各种传感器。各节点工作在频分多址(FDMA)通信模式下无线传输数据,组成一个小型的无线传感器网络(WSN)。温室大棚内的各采集节点将采集的数据通过各自的传输信道传输到网关节点上,最终计算机通过串口接收到网关节点的数据,并通过软件保存数据。试验结表明：设计的无线传感器节点在FDMA通信系统模式运行下,能够稳定、高效、低能耗地监测温室大棚。     

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.     

无线传感器网络中三边定位的聚类分析改进算法

为提高无线传感器网络(WSN)节点定位精度,本文提出一种基于RSSI三边定位聚类改进算法。该算法基于RSSI向量在三边测量定位的结果中引入聚类优化算法,最后得到未知节点的定位结果。数据表明,该算法在无线传感器网络未知节点的定位中定位精度和定位误差都有改进。     

基于无线传感网络的环境监测系统研究与实现

采用ZigBee无线通信模块组建ZigBee网络,终端节点的传感器采集温室中的温湿度数据,使用51单片机对数据进行处理,数据经过无线网络中的若干路由节点传输至协调器,协调器通过串口将数据传输给上位机。本文设计并实现基于传感网络的温室监测系统,提供一种稳定性高、成本小且实用的环境监测解决方案。     

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UAV-WSN的农田数据采集

[目的]将UAV(Unmanned aerial vehicle)引入传统的WSN(Wireless sensor network)中,可给静态WSN系统带来移动性和灵活性.通过将UAV-WSN结合起来应用于农田信息监测,有效地扩展单个WSN的覆盖面积,增强网络的鲁棒性,解决静态WSN在恶劣的自然环境中被划分成无法有效通信的独立子网所带来的农田监测信息采集失败的问题.[方法]选择3个物理位置独立的地块构建分簇的WSN网络,将UAV-WSN结合起来,系统中的传感器节点采用休眠-唤醒-工作-休眠的工作周期,利用UAV上的移动采集节点与UAV飞行轨迹经过的地面上的独立子网交互并采集农田信息,通过移动节点携带的3G网络将农田信息传输到农田监测数据中心.[结果]地块间距离超过100 m、UAV飞行高度维持在10 m时,UAV-WSN网络能够较好地完成农田信息采集任务,UAV-WSN的通信质量明显优于静态WSN的通信质量,地块1、2和3的平均链路消耗分别降低了约10％、27％和14％,平均丢包率降低了约24％、68％和29％.[结论]UAV-WSN结构的网络通信扩展了静态WSN的传输距离、提高了WSN系统的能量效率、延长了系统的生命周期,可以为大面积的平原或山地环境下的农田信息采集提供参考.     

基于无线传感器网络的土壤水分监测系统设计

鉴于农田土壤含水率以及水分信息获取的重要性,基于无线传感器网络技术(WSN)设计一个农田土壤水分自动监测系统.通过在监测区域部署传感器网络,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.该系统实现了信息采集节点的自动部署、数据自组织传输,可以使人们随时随地精确获取作物需水信息.遵循模块化设计思想...     

一种基于B/S的注入水水质数据管理系统设计

油田进入高含水开发后期,注水驱油对注入水质量提出了更高要求。结合水质检测数据录入、审核、数据管理等操作,以及用户对数据查询的功能要求,利用网络 Web、数据库、网络办公自动化等技术对水质检测数据库建设、水质检测数据的管理、查询及数据信息安全等方面进行研究,设计出一套 B/S模式的注入水水质数据管理系统。实际应用表明,该系统具有操作简单、容错性强的特点,可以在油田采油生产管理和技术研究部门中推广应用。     

监测果树冠层微环境的主从式WSN系统研究

果树冠层微环境是影响果树结果质量与产量的重要因素,无线传感器网络(WSN)能实现对果树冠层微气候的自动实时监测。传统WSN中所有的节点具有同样平等的地位,而在体积较小的果树冠层内,所有节点都具有信息感知、处理及传输功能是冗余的。高密度的具有平等地位的节点使得WSN系统缺乏合理的架构和层次,性能较低。针对此问题,将传统WSN系统架构进行拆分和重组,提出了一种传感功能分割的主从式WSN系统。每个果树冠层由1个子系统监测,每个子系统由1个主节点和多个从节点组成。从节点主要负责信息感知,主节点负责控制管理从节点并和其他主节点组网进行信息传输。提出了主从式WSN系统的软硬件设计方案,并进行了评估新系统性能的对比实验。实验结果表明,主从式WSN系统较传统WSN系统生命周期延长了约一倍,更加高效节能,适合目前果园冠层微环境监测的应用现状。     

基于稻田监测的混合天线WSN组网模型研究

针对稻田环境特点与网络可靠性需求,在理论分析和实地测试全向天线和定向天线无线信号传输距离的基础上,设计了基于混合天线WSN分簇组网模型,分析其网络运行机制。经实地测试,与全向天线组网方法相比,混合天线WSN网络中簇头节点的寿命提高近45%,从而有效地提高了整个网络的存活时间。     

eRadio智能电台,助力智慧农业新发展

结合农机自动驾驶系统现状以及专业无线数传电台技术发展趋势,采用网络中继、电台中继、自动干扰侦测等技术提升基准站差分信号覆盖范围和数据链路信号稳定性;通过技术和功能创新,实现串口波特率智能识别和远程控制电台,提升用户体验,提高作业效率。     

基于无线传感器网络的温室大棚环境监测系统设计

针对目前温室大棚环境监测系统存在布线困难、灵活性低和成本高等问题,构建了基于无线传感器网络(WSN)的温室大棚环境监测系统,并重点对传感节点和网关节点进行了设计。该系统的传感器节点负责对环境参数进行采集,并通过无线传感器网络将数据发送到网关节点,网关节点再向远程监测平台传输数据。节点硬件的微处理器模块采用MSP430F149单片机进行数据处理和控制;无线通信模块由nRF905射频芯片及其外围电路组成,负责对数据进行传输和接收;传感器模块采用AM2301传感器进行数据测量;电源模块以LT1129-3.3、LT1129-5和Max660组成的电路提供3.3和±5.0 V电源。节点的无线路由协议和时间同步算法均采用C语言开发,实现节点数据采集与处理、规则转发和远程传输等功能。远程监测软件采用NET.ASP、HTML和C#开发,为用户提供形象直观的Web模式远程数据管理平台。该系统在青海省西宁市温室大棚进行了组网测试,结果表明系统运行稳定可靠,网络平均丢包率为2.4%,有效解决了温室环境监测系统中存在的问题,满足温室大棚栽培环境监测的应用要求。     

基于WSN与MEMS器件的山体滑坡监测系统设计

针对目前山体滑坡监测难度大、设备成本高、测量精度低、实时性差等问题,提出了WSN技术与MEMS器件在山体滑坡监测系统中的应用。采用低成本的MPU-9150(集成三轴陀螺仪、三轴加速度计和三轴磁强计)代替传统的倾角传感器,在保证精度的基础上,大大减小了传感器体积,便于安装施工;利用CC2530控制器组建ZigBee网络,将各传感器节点的数据进行汇总融合传递给GPRS网关,最终将数据送给远程监控中心。系统上位机能够对实时传感器信息进行分析、处理和存储,能够显示各节点的空气温湿度信息、降雨量、不同深度土壤倾斜角、加速度等基础信息,还能够为不同参数设置报警阈值,操作简单便捷。应用结果表明,基于WSN与MEMS器件的山体滑坡监测系统具有易于扩展、覆盖范围广、节点生存周期长等特点,有较强的实用价值。     

基于WSN与GIS的自动灌溉系统的实现

针对应用场景的要求,采用WSN作为环境数据获取和传输的工具,采用GIS技术实现人机交互界面,从而对设备状态进行实时监控,通过串口实现协调器与远端上位机系统的通信。最终,通过Z-Stack、C#编程,开发出了满足需求的沼液灌溉控制系统。     

嵌入式工业数据采集网络节点的研究

本文是基于2006年山东省教育厅科技计划项目(编号J06G61)研究基础上进一步的应用,主要内容是在ARM和嵌入式Linux环境下,进行工业数据采集网络节点的研究,该网络节点能够实现网络数据的高速存取、动态更新、故障恢复等,方便为信息管理系统、工业控制系统提供实时的工业数据,达到网络技术、工业控制与信息管理的有效结合,实现真正意义上的管控一体化。     

基于极限学习机的农业传感网络节点硬件故障诊断

针对农业传感器网络节点部署于恶劣环境时容易造成节点出现各种故障,导致网络无法完成监测任务的现象,提出一种基于极限学习机的农业无线传感器网络节点硬件故障诊断方法,详细阐述传感器节点的故障原因及分类,同时叙述了极限学习机的基本原理。利用极限学习机学习时间短、参数设置少、泛化能力好等特点,将采集的节点硬件故障样本数据引入训练好的极限学习机中,实现对节点各种硬件模块故障的识别。通过与BP(back propagation)算法、改进的径向基函数(radical basis function,简称RBF)算法和粒子群算法进行试验对比分析可知,本研究算法的故障诊断精度比其他3种算法分别高14.8、9.6、5.8百分点,能较好地适用于无线传感器网络(wireless sensor networks,简称WSNs)节点硬件故障诊断。     

基于定向天线WSN射频信号传播试验

为解决水稻田中无线传感器网络(WSN)的规划与部署问题,基于无线射频信号的传播特性,研究了水稻田间WSN射频信号与影响因素间的关系,并对全向天线和定向天线在水稻田的通信性能进行了对比分析.试验选取WSN的载波频率为915MHz,分析WSN射频信号受天线高度、天线类型和通信距离等因素联合作用下在水稻田的衰减情况,建立了915 MHz无线射频信号接收强度与环境传播因子及通信距离间的线性模型,并进行数据拟合,拟合曲线的R2最低为0.882、最高为0.934,验证了WSN射频信号衰减程度与通信距离的一致性,为WSN在水稻田的节点部署和天线类型选择提供指导和依据.     

基于UAV-WSN的农田数据采集

【目的】将UAV（Unmanned aerial vehicle）引入传统的WSN（Wireless sensor network）中,可给静态WSN系统带来移动性和灵活性。通过将UAV-WSN结合起来应用于农田信息监测,有效地扩展单个WSN的覆盖面积,增强网络的鲁棒性,解决静态WSN在恶劣的自然环境中被划分成无法有效通信的独立子网所带来的农田监测信息采集失败的问题。【方法】选择3个物理位置独立的地块构建分簇的WSN网络,将UAV-WSN结合起来,系统中的传感器节点采用休眠-唤醒-工作-休眠的工作周期,利用UAV上的移动采集节点与UAV飞行轨迹经过的地面上的独立子网交互并采集农田信息,通过移动节点携带的3G网络将农田信息传输到农田监测数据中心。【结果】地块间距离超过100 m、UAV飞行高度维持在10 m时,UAV-WSN网络能够较好地完成农田信息采集任务,UAV WSN的通信质量明显优于静态WSN的通信质量,地块1、2和3的平均链路消耗分别降低了约10%、27%和14%,平均丢包率降低了约24%、68%和29%。【结论】UAV-WSN结构的网络通信扩展了静态WSN的传输距离、提高了WSN系统的能量效率、延长了系统的生命周期,可以为大面积的平原或山地环境下的农田信息采集提供参考。     

6LoWPAN无线传感网络温室监测系统的设计

6LoWPAN无线传感网络利用IPv6在IEEE802.15.4链路上的无缝连接,实现WSN和Internet主干网之间的点对点通信。以6LoWPAN无线传感网络在农业温室大棚环境监测中的应用为例,构建6LoWPAN无线传感网络监测系统的总体方案,给出了6LoWPAN节点和6LoWPAN网关的软硬件设计,并对该系统进行了测试。测试结果表明,6LoWPAN无线传感网络系统实现了WSN与外部IPv6网络的直接互联和数据交互,完成了对温室大棚环境的实时监测,结果稳定高效。     

基于ZigBee的温室环境检测系统设计

采用1种温室环境检测车,搭载ZigBee终端节点和各种环境检测传感器,移动测量温室环境参数。以51单片机为核心,设计温室环境检测车的主控制器,通过ZigBee终端节点搭载的传感器,检测温室温度、光照强度、湿度,并将采集到的数据实时发送至控制台,可以使用MFC界面利用串口对温室环境检测车进行控制,也可以通过ZigBee协调器,利用键盘对温室环境检测车进行控制。