土壤水分无线传感器网络节点设计与测试

在研究无线地下传感器网络(wireless underground sensor networks,WUSN)技术应用于农业灌溉时,利用嵌入式处理器和射频模块开发设计了无线地下传感器网络节点和汇聚节点。WUSN节点由传感器、处理器、无线通信和能量供应模块组成,处理器采用MSP430单片机,射频模块采用433MHz频率的H8410通信模块,汇聚节点由RF收发模块、核心控制电路、信息处理、数据存储、液晶显示和电源等部分组成。WUSN节点采集土壤水分信息,并发送给汇聚节点,实现对信息的汇总、分析、处理、存储、显示和传输。对不同的土壤含水率进行试验,得出节点低含水率下无线电信号的路径损耗和误码率最小。同时,通过节点埋藏深度的改变对信号衰减的影响,得出有效传输的最佳WUSN节点埋藏深度。无线地下传感器网络节点的设计在农业信息采集、灌溉等方面具有广阔应用前景。     

温室环境监测无线传感器网络节点设计

为了解决传统温室环境监测的复杂性和局限性,实时准确地对温室环境因子进行采集,提出了一种无线传感器网络节点的设计方法.节点以超低功耗的MsP430单片机为核心,采用了具有多种工作模式的射频芯片NRF2401和数字化温度传感器DS1820为外围模块,实现对温室环境因子的探测和采集.测试表明,节点能够准确地采集和处理数据,为温室环境监测的无线传感器网络协议研究提供了良好的平台.     

基于Zigbee的温室无线传感器节点设计与实现

基于Zigbee的无线传感器网络具有广泛的应用前景.为此,基于Zigbee协议设计了一种带扩展板的节点,传感器可根据需要配置,从而提高了系统应用的灵活性.处理器选择超低功耗片上系统CC2430,其集成了8051CPU和无线射频收发器CC2420,所设计硬件系统外围器件少,功耗低.     

基于无线传感器网络的土壤含水率监测系统设计

针对农业生产过程中信息监测点相对分散和数据有线传输方式的局限性,设计和开发了一种基于无线传感器网络的农田土壤含水率监测系统,系统由3个土壤含水率监测终端节点、1个路由节点和1个网关节点组成。传感器采用蓄电池供电,终端节点和路由节点采用干电池供电,各节点间通信遵循Zigbee通信协议。同时,开发了数据采集、无线通信等程序,能够以任意时间间隔采集监测点土壤含水率数据,实现数据的处理、传输和存储等功能。实验结果表明,系统能实现数据的稳定传输,适合农田土壤含水率实时监测。     

无线传感器网络农田环境监测管理平台设计

无线传感器网络在现代农业中有着广阔的应用。为此,针对农田环境场景,设计了一个基于无线传感器网络的农田环境信息监测管理平台。采用GPRS网络和Socket通信编程技术,将无线传感器网络节点采集的田间环境参数数据存储于服务器数据库中,由C#编写的网站平台发布监测信息。该平台能够将农作物种植地的关键环境参数准确直观地展示给用户和管理者,高效地实现了农田环境信息监测。     

土壤不同频率无线地下传感器网络信号传播特性试验

为探究土壤环境中无线地下传感器网络节点部署要求、信号传输及其应用环境的特性,分别以240、433和868 MHz为载波频率,研究了无线信道下地上至地下、地下至地上和地下至地下3种通信方式中无线射频信号的传播特性和节点埋藏深度、水平节点间距离以及土壤含水率等影响因素之间的关系,获得了接收信号强度、误码率等数据,并进行了统计分析。试验结果表明,节点埋藏深度和土壤含水率对AG-UG和UG-AG通信中RSSI和BER影响的24种模型拟合优度,R2最大为0.997,最小为0.910。水平节点间距离和土壤含水率对UG-UG通信中RSSI和BER影响的12种模型拟合优度,R2最大为0.971,最小为0.866。此外,建立了433 MHz频率下RSSI变化的三维曲面,可直观反映土壤环境下无线信号的传播特性,并采用SPSS软件对模型进行了验证。AG-UG和UG-AG通信中,拟合优度R2最小为0.954,最大为0.998,均方根误差RMSE在0.729~3.198 d Bm之间。UG-UG通信中,拟合优度R2最小为0.854,最大为0.960。均方根误差RMSE在3.238~6.553 d Bm之间。验证试验结果表明,该模型可以较好地预测不同条件通信中的接收信号强度,为土壤环境中无线地下传感器网络的部署和系统的建立提供了技术支持。     

基于农田监测的无线传感器网络节点定位研究

进行大范围农田监测时,为了实现监测的有效性,需要及时确定农田环境参数异常的区域。为此,针对无线传感器网络节点定位技术应具有高精确度且节省能耗的要求,给出了一种基于跳数分类加权的DV-Hop定位算法。首先,对网络中不同的跳数进行分类;然后,在不同的跳数集合中采用加权策略,得到不同跳数对应的各自不同的平均跳离,进而减小平均跳距对定位精度的影响。为了验证算法的有效性,采用MatLab软件对改进后算法的节点定位精度进行了仿真实验。结果表明,提出的定位算法有效降低了节点定位误差。     

水情无线传感器网络汇聚节点的设计与实现

将无线传感器网络技术应用于水情信息采集系统,用无线传输方式替代传统的有线传输方式,方便用户使用,降低安装和维护成本.用高性能的微控制器C8051F和低功耗的无线通信模块CC1020设计汇聚节点,采用基于时隙的通讯协议接收传感器节点发送过来的水情数据,用串行口通过GPRS将数据发送给信息中心.系统有很好的灵活性和扩展性,为水资源管理和农业生产提供技术支持,具有广阔的应用前景.     

地下管网无线监测系统节点定位方法

研究了国内外监测节点定位方法,根据市政地下管网具体应用环境,结合地下管网无线监测系统应用特点,提出了一种在线优化训练关系函数的递增式测距定位算法,并采用多种定位修正方法提高节点定位精度。      

无线传感器网络中节点定位算法的研究

无线传感器网络,Wireless Sensor Networks,简称WSN。它是一种多跳自组织网络,将传感器技术,分布式信息处理技术,无线通信技术和嵌入式计算等技术融为一体,采用无线传感器网络,能够实时监测,感知和采集网络分布区域内的各种环境和监测对象的综合信息。本文的主要工作是对无线传感器网络中节点定位技术进行深入的研究,研究的主要内容包括无线传感器网络节点定位的研究背景,国内外的研究现状,和无线传感器网络定位技术的发展。     

水分传感器埋设深度及个数对墒情精度的影响

在灌溉预报过程中,要利用土壤水分传感器监测土壤墒情,同一剖面土壤水分传感器埋设数量越多,测墒精度就越高,在实际应用时,就要求减少土壤水分传感器的埋设数量以降低系统的成本,并保证一定的测墒精度。选取4个试验区,在0～100 cm土层深度内,采用取土烘干法测得5个测试深度土壤水分数据。分析了0～60和0～100 cm土壤剖面平均含水率与监测点含水率的相关关系,并设置了1个监测点和2个监测点不同组合的对比,分别计算了各种情况下土壤剖面平均含水率与监测点含水率的相关系数(R2)、平均相对误差(δR)以及均方根误差(RMSE)。研究结果显示:一个监测点时,40 cm深度的含水率能较好地反映0～60 cm土壤剖面平均含水率,R2达到0.95以上; 0～100 cm土壤剖面平均含水率用60 cm深度含水率反映,R2能达到0.93。两个监测点时,20/50 cm处的含水率与0～60 cm土壤剖面平均含水率的相关性最高,R2为0.994; 0～100 cm土壤剖面平均含水率与40/70 cm处的含水率相关性最高,各试验区平均的R2为0.965。     

基于无线传感器网络的土壤信息采集系统

针对土壤信息采集的需要,提出了把无线传感器应用于土壤信息采集的思路,研究设计了一套基于无线传感器网络的土壤信息采集系统。节点设计采用低功耗MSP430单片机和CC2430 ZigBee无线射频芯片完成,可采集土壤温度、湿度和土壤含水率。系统网关设计基于ARM7系列S3C4480X、GPRS模块SIM100,搭建了农田中...     

基于ZigBee无线传感网络的自动滴灌系统设计

针对国内目前多数滴灌作业人工操作,费时费力效果不佳,部分自动滴灌系统实用性不强的情况,提出了基于ZigBee无线传感器网络的自动控制滴灌系统,介绍了系统的硬件构成,软件设计和工作过程。该系统能够监测植物土壤湿度、环境温度和光照的变化,通过无线网络将传感器信号反馈,结合传感器融合技术可对滴灌动作做出精确判断,实施高效的节水灌溉措施。     

播种机漏播补种系统设计——基于ZigBee无线传感网络

为了降低播种机的漏播现象,提高播种机械作业的质量和自动化水平,提出了一种新的漏种补播系统,并利用Zig Bee无线传感网络设计了播种机作业状态的远程监控平台。该系统以51单片机为控制核心,在排种器上设计了漏报监测的红外线传感器,当监测到漏播时可以通过单片机控制偏心电机的振动,实现再次补种;利用Zig Bee无线传感网络,可以对故障进行远程报警。为了验证该系统的可靠性,对试验样机进行了测试,结果表明:对于1d Bm的信号,在远处通讯距离可以延长接近100m,其通信性能较好,播种机的漏播率较低,在漏播后的补种率非常高,达到了98%以上,从而大大提高了播种机的作业效率和质量。     

基于无线传感网络的智能旋耕机定位系统设计

精确定位是实现智能旋耕机自主作业的关键技术。为此,利用无线传感器网络设计了智能旋耕机的定位系统,主要由部署在旋耕机上的移动定位节点、上位机和Zig Bee无线传感器网络组成。无线网络主要由坐标位置已知的锚节点和移动的定位节点组成。移动的定位节点以低功耗芯片LPC2148作为控制核心,通过接收信号强度指示RSSI原理进行测距,利用3个CC2530模块分别采用三边测量法确定3个未知节点的位置,最后采用三点求质心法进一步提高了定位的精度;同时,借助无线传感器网络实现了与上位机的实时通信。测试结果表明:设计的智能旋耕机定位系统能够实现精确定位,且工作稳定可靠,对农田内8个随机位置坐标上的测量平均误差仅为0.242m,能够为智能旋耕机自主导航作业提供技术保障。     

无线传感器网络在温室农业监测中的应用

针对传统温室农业数据采集系统存在的问题, 提出了一种使用无线传感器网络技术组建农业温室监控系统的设计方案,实现了作物生长环境的无线监控,解决了传统温室农业布线的繁琐性和局限性,为提高温室环境信息管理自动化程度和设施农业种植决策提供依据, 顺应传感器的无线化与网络化的趋势.     

基于无线传感器网络的节水灌溉远程监控系统

为了节约农田灌溉用水,提高水资源的使用效率,提出了一种基于无线传感器网络与GPRS网络相结的农田自动节水灌溉远程监控系统,该系统由中央监控计算机、灌溉监测控制器、无线传感器网络、GPRS模块和阀门控制器组成。系统以单片机为控制核心,由无线传感器节点、无线路由节点和无线网关实时监测土壤含水率变化,根据土壤含水率和农田用水规律实施精确灌溉。系统实现了节水灌溉的自动化控制,改善了农业灌溉水资源的高效利用和灌溉系统自动化水平。实验结果表明,整个系统的伸缩性较好,当土壤含水率太高或某种因素导致某些传感器节点损坏,系统中的其他部分仍能持续正常工作,具有自组织重新恢复的功能。监控中心能够实时地显示出各节点的土壤含水率参数和阀门的启停状况,实现节水灌溉的远程监控。     

基于无线传感网络湿度自适应的折射式喷灌喷头设计

为了降低风和蒸发因素对喷灌效果的影响,针对我国农业种植的分散和多样性特点,提出了一种适用于生态农业的节水喷灌喷头结构,并设计了具有无线传感网络湿度自适应感应能力的电控阀门,可以根据土壤的湿度情况自动实时灌溉作业,从而有效节约了水资源。本设计的节水喷灌喷头在结构上增加了反向补气嘴,使喷头可以完成直射、步进和反向旋转动作,灌溉系统使用短距离无线通信协议,构建了无线通信网络,使用MSP4 3 0和CC2 4 2 0为主要部件搭建了硬件平台。利用田间试验的方法对喷灌喷头的性能进行了测试,结果表明:传感器采集数据的误差均在精度允许的范围内,采集数据的可靠性较好,节水喷灌喷头可以有效的节约利用水,节水率较高,并且灌溉耗时短,提高了灌溉的质量和效率。     

温室中无线传感器节点定位算法

近年来,无线传感器网络逐渐被应用在温室控制系统中。现有的温室中传感器节点位置的确定大都是实施人工对节点进行定位,既浪费时间又浪费人力。为了改善这种情况,着重讨论了温室中传感器节点布置后进行自动定位的方法,应用了基于接收信号强度差的定位方法。这种测距的定位方法精度较高,且成本较低,适合应用于温室控制中。