基于无线传感器网络的母猪体温实时监测节点研制

为建立母猪健康模型和分析母猪分娩、发情等过程体温变化规律提供数据支撑,研制了一种基于MLX90614和CC2430的母猪体温实时监测节点,远程、实时监测母猪体温。节点硬件选用CC2430单片机为主控制器,MLX90614红外温度传感器为温度测量传感器,CC2430单片机通过SMbus协议与MLX90614通信,对读取的温度数据补偿并发送到网关节点。试验过程中,选择母猪臀部为最佳测量部位,并研究母猪臀部温度与直肠温度的相关性,利用分布图法剔除异常数据,对温度测量结果进行补偿。试验结果显示:在实际猪舍中传感器网络节点的有效通信距离为30 m,系统测量误差为0.21℃,满足养殖行业对猪体温测量误差的要求。提出了一种非接触式准确实时测量母猪体温方法,为母猪养殖的科学化、规模化提供技术支撑。     

基于三轴加速度传感器个体运动行为无线采集节点的设计

利用三轴加速度传感器MMA7361与无线发射模块CC2430设计了1个运动信号的采集节点,并将其应用于母猪行为监测。结果表明,该节点可实时记录家畜个体的日常行为数据,为进一步数据的传输和行为模式分析提供基础数据保障。     

基于物联网架构和WebGIS的森林火灾监测系统研究

提出一种基于物联网架构和GIS的森林火灾监测模式,利用无线传感网芯片CC2430和GPRS模块MC35i完成了传感器节点、协调节点的硬件和软件设计,并对无线传感网和地理信息系统之间的集成做了初步研究。实现森林火险信息的自动采集、无线传输、实时监测、定位、网络发布和远程参数设置等功能,为火灾监测信息系统、地理信息系统(GIS)、气象信息系统以及决策支持系统等多系统的整合打下了基础。     

黄瓜温室水肥耦合无线监测系统的设计与实现

设计实现了基于Zigbee无线传感网络的黄瓜温室水肥耦合无线监测系统.采用具有Zighbee无线数据传输功能的CC2430芯片,配接CC2591RF前端,以及ECH2O型土壤水分传感器EC-5为核心组成采集节点,部署于温室各处对土壤水分信息进行采集和无线发送,通过网关与Internet连接,将采集数据传送至远程主机,实现远程实时监控.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,并可以最大程度地实现信息自动精确的实时采集.     

基于无线传感器网络的温室生态智能监控系统研究

提出了一种基于无线传感器网络的温室生态智能监控系统,基于无线传感器网络的技术优势,利用集成了SHT11温湿度传感器和CMD4161气体传感器的传感器节点实时动态采集温室生态环境参数,利用基于zigbee协议的CC2430芯片实现传感器网络的建立和数据传输.相比有线监控系统,该系统有效地提高了温室环境监测的便捷性和可靠性.     

基于WSN的温室环境监测节点设计

设计了一种带扩展板的无线传感器网络监测节点,节点以CC2430为核心,采用ZigBee技术实现无线传感器网络自组网和监测数据的自动汇聚,实现了无线传输、自适应组网、自动发现新加节点和失效节点、传感器类型可扩展、实时密集监测等功能,且具有功耗小、成本低、精度高、稳定性好等优点。     

基于ZigBee的农田土壤墒情监控系统设计

利用ZigBee技术实现对农田土壤墒情信息实时监测与管理的系统设计,系统以超低功耗CC2430处理器芯片传感器节点、通信软件和监控系统软件实现系统的数据采集、数据传输层、数据处理层和信息发布,以无线方式部署并通过Web方式远程提供数据实现土壤信息监测信息的自动连续采集、智能化监测、网络化管理。通过实例应用表明,基于ZigBee技术的农田土壤信息监测系统可靠、实用,有利于野外实施和维护,且具有成本低廉、功耗低、数据通信稳定等特点。     

阳光体育运动学生心率负荷实时监测系统的设计

本论文以心率作为主要监测指标,使用单片机、心电传感器、SD存储卡和2.4 G无线传输模块开发了阳光体育运动学生心率负荷实时监测系统。该系统使用方便,能够采集学生运动过程中的实时心率,为客观评价学生运动强度提供了有效手段,促进了阳光体育运动的科学化管理。     

基于ZigBee无线传感器网络的森林火灾监测系统的研究

该文在探讨森林起火因素的基础上,构建了一种基于ZigBee无线传感器网络的森林火灾实时监测系统.该系统给出了森林火灾无线传感器网络监测系统的体系结构,重点设计了基于CC2430芯片的网络节点硬件电路,详尽地讨论了网络的数据传输流程;该系统能够监测林区温湿度等相关环境参数的变化,为有关部门采取相应的防火或灭火措施提供决策依据.      

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。     

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。     

基于CC2541的生猪光电式心率测量方法研究

[目的]研制一款基于光电容积脉搏波(Photoplethysmographic,PPG)原理的生猪心率测量耳标,实现生猪心率的在线监测.[方法]依据PPG原理,采用SoC芯片CC2541、光电式心率传感器、MPU6050等研制一款基于CC2541蓝牙4.0的生猪心率测量耳标,分析生猪心率信号的运动干扰来源,同时采集人体模拟生猪运动下的心率信号,导入MATLAB软件,以快速傅里叶变换(Fast Fourier transform,FFT)处理分析PPG信号、运动信号的频域特征及低频采样对心率数据提取结果的影响,并将FFT移植到CC2541中直接提取心率数据.[结果]猪耳与传感器间的相对运动是生猪心率信号干扰的主要因素.当猪耳与心率传感器间的夹持压力在0.6~1.5 N时,传感器能输出完整的PPG信号波形,在生猪安静状态下能准确获取心率数据,在生猪运动状态下通过FFT算法也可有效提取心率数据.在CC2541的RAM容量限制下,采样数为128点,能满足FFT算法提取心率数据.通过CC2541中FFT处理得到的心跳频率为2.813 Hz,生猪心率=2.813 Hz×60 s=168.78次/min,生猪安静状态下人工测量的心率为160.00次/min,二者基本相符.[结论]基于CC2541蓝牙4.0的生猪心率测量耳标具有体积小、抗运动干扰强、功耗低的特点,适合对生猪进行长期动态的心率监测,为开展生猪健康预警、动物福利、行为建模等研究提供一种新手段.     

基于物联网技术的生猪存亡远程监测系统设计与验证

【目的】当前政府对生猪的监管停留在标签式耳标的被动监管上,但由于监管滞后经常出现死猪被丢弃的恶性事件发生,为了解决监管部门对生猪存亡状态远程监管难的问题,同时便于养殖企业监测生猪的心率,对异常心率的生猪及时采取有效措施。笔者设计一种集生猪心率采集及生猪存亡判断的远程监测系统。【方法】系统采用无线传感网的数据传输架构模式,由智能耳标、路由节点、网关、远程服务器、猪场监测中心、政府监管部门监测中心组成。智能耳标采集数据通过无线Zig Bee网络经路由节点,由网关中的GPRS模块将数据经由Internet转发至远程服务器中,软件系统自动对数据异常生猪报警。参考人用穿戴式心率监测的设计,采用光电心率测量法,使用LED及光感应器,结合滤波电路、放大电路设计了心率传感器。同时为确定LED的发光波长及光感应器的感应波长,通过采集不同体重杜长大猪耳处血液样本,运用郎伯比尔定律,利用分光光度计研究生猪血液中(Hb O2)与脱氧血红蛋白(Hb)对光谱吸光度规律,从光电心率测量法的原理出发,分析心率传感器在运动状态下测量不精确的原因。此外结合生猪的睡眠习性利用姿态传感器MPU6050中的DMP(Digital Motion Processor)获取稳定的姿态数据,并识别心率传感器采集的不准确的数据。最后采用具有Zig Bee协议的CC2530通过自带的ADC转换器、I/O模拟IIC通信协议实现心率传感器、MPU6050的数据读取,并通过Zig Bee网络进行数据传输,用其PM2(睡眠)模式降低功耗,制成集心率与姿态的监测为一体的耳标佩戴在猪耳上。【结果】研究表明从Hb O2与Hb对光谱吸光度规律观测,同时考虑到电子元件的成本、通用率,对生猪生活影响等因素,560 nm光用于生猪光电式心率测量效果明显。生猪心率传感器采用该波长光对生猪心率测量与传统人工测量方法对比,心率误差为0.9%,由于生猪卧睡时间占75%以上并且基本只在进食前后活动,因此心率传感器可较长时间对生猪进行监测,尤其是利用MPU6050监测运动情况,故该系统可实现对生猪静态下进行心率监测、动态下进行姿态监测,当在静态下无心率数据则代表生猪死亡。【结论】由于该耳标质量轻、体积小、功耗低、测量准确,可以较为便利地实现在静态下对生猪进行心率监测和动态下的姿态监测,即实现了生猪存亡状态监测的同时,也实现了对生猪心率的长期监测。改变了传统RFID耳标的被动监测模式,对改善生猪的福利水平及提高政府的监管能力具有重要意义。     

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CC2530的实时环境监测系统设计

针对现代工农业生产中实时采集环境数据的需求,提出了一种基于CC2530的ZigBee无线环境数据监测方案。构建了环境监测系统的总体结构,采用低功耗芯片CC2530设计了无线传感器监测节点和协调器节点,给出了节点软件系统设计流程图和监测工作站的上位机软件设计方案。测试结果表明,系统具有良好的人机交互操作界面,可以实时监测、查询被测点的环境数据。系统具有成本低、可拓展性强、安装方便等特点,有良好的应用前景。     

基于ZigBee技术的草地环境信息监测系统设计

设计了一种基于ZigBee无线传感器网络的草地环境监测系统。该监测系统以CC2530芯片为核心,设计开发了适应于草地环境监测的传感器节点、路由节点和协调器节点,并在传感器节点和协调器节点中增加CC2591射频前端,增大节点之间的通信距离;利用ZigBee技术实现节点之间的数据通讯。系统能够实时、远程监测影响草地生长的环境因素,为草地资源保护提供决策依据。     

基于WSN的猪舍环境监测系统设计

在规模化养猪生产中,猪舍的温度、湿度和氨气浓度等环境因素直接影响着猪的健康及生产能力,猪舍环境监测受到国内外专家的普遍重视。针对国内目前猪舍环境监测相对落后的现状,基于无线传感器网络,设计了高效的猪舍环境三级监测网络系统。以Zig Bee模块CC2430芯片为核心设计了传感器终端节点、单舍控制节点和Zig Bee协调器,同时给出了软件流程及多传感器数据处理和融合算法。通过实际测试表明:监测系统可以在55 s内完成终端节点环境数据采集到传送至控制中心计算机中,高效地实现了现场数据采集、数据处理和各级网络间的数据通信。系统可为猪舍环境监测提供可行的解决方案。     

基于WSN的便携式FPGA农田环境监测系统

针对农田环境信息获取时存在的信息对象多、地域广、分布杂散、数据通讯条件落后等诸多不利因素,设计了采用基于无线传感器网络技术和可编程片上系统(SOPC)技术的便携式农田环境监测系统.该系统通过温度、湿度、光照度等传感器实时采集农田环境数据;以CC2430模块为终端测量节点的核心,建立无线传感器网络实现监测数据的无线传输和汇集:采用具有NiosⅡ嵌入式软核处理器的现场可编程门阵列(FPGA)控制系统实现对整个系统的管理.田间试验结果表明该系统能够有效地采集环境数据,并具有组网灵活、可扩展性强、携带方便等优点.     

物联网技术在精准农业环境监测系统中的应用研究

精准农业是现代农业的发展趋势。物联网技术是一种新兴的信息处理和获取方式,在环境监测领域应用前景广阔。为实现精准农业对环境监测的要求,基于物联网技术,结合无线传感技术,建立了精准农业环境监测系统,重点讨论了该系统的体系结构,分别基于CC2430和S3C2410对传感节点以及网关节点进行硬件设计,并且对网关节点和传感节点的软件流程进行了开发。该系统的研制为实现准确、远程、自动、实时监测农业环境信息提供了保障。     

基于WSN的蛋鸡活动量监测系统设计

[目的]设计一套基于无线传感器网络(Wireless sensor networks,WSN)的蛋鸡活动量实时监测系统,为通过蛋鸡活动量变化确定蛋鸡健康状态提供技术支持.[方法]系统的终端节点以ADXL345加速度传感器对蛋鸡活动量进行采集,以CC2530芯片为核心对数据进行处理与无线传输,并针对蛋鸡独特的体型设计背包式佩戴带.系统选用低功耗ZigBee通讯协议,上位机使用Visual Studio 2012和SQL Server 2008对监控管理端进行设计.[结果]监测系统能满足在长×宽×高为50.0 m×6.0 m×3.5 m鸡舍内的通讯要求,测试期间平均丢包率仅为0.19%.5羽试验蛋鸡佩戴终端节点后6 h内有一定程度的应激反应;监测24 h后仅1号和4号蛋鸡分别丢失3和11个数据包.通过对比监控图像,监测系统对蛋鸡的活动、产蛋及睡眠状态下产生的加速度均能进行准确地采集与显示.[建议]对终端节点体积、佩戴带材料进行进一步优化,提高佩戴舒适性;加强网络通信稳定性,获得更加准确的活动量数据;增加分类识别算法实现对蛋鸡所患疾病的判别、报警,以实现对疫情进行预防.