面向森林环境信息监测的无线传感器网络节点的研制

介绍了自主研制的面向森林环境信息监测的无线传感器网络节点,该节点基于ZigBee无线通讯协议和AT86RF230射频芯片;该森林环境信息监测网络采用了树簇状的拓扑结构,用无线跳传的方式将监测的森林环境信息数据汇集到网络协调器,最后通过Internet或GPRS远程传输;给出了网络节点的硬件组成框图,详细介绍了节点硬件电路原理设计和在该数模混合高频电路中的采取的抗干扰措施;系统的软件设计开发平台基于AVRSTUDIO和ICCAVR,采用C语言完成模块化的程序设计,给出了编成思路和基于该实际硬件电路的数据收发的软件流程图以及程序的部分代码;通过试验测试,该节点的点对点通讯距离为100m（空阔地带）、70m（人工林中）,节点可由五号电池供电,具有较低的功耗和较高的性价比,可应用于立木生长及森林环境信息实时监测。     

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%。     

无线传感网在森林微气象监测中的应用研究

研究并实施了面向森林微气象监测的无线传感器网络系统,系统部署在北京林业大学鹫峰国家森林公园,共 计42 个无线传感网硬件节点,网络覆盖面积5 990 m2 ,已采集数据近20 万条。针对林区环境树木遮挡严重而导致 硬件节点通信质量较差、数据包丢失严重等问题,硬件节点的工程部署方式采用之冶字形方案,并提出了用于数据 传输的可靠路由协议、网络拥塞控制机制。系统可以进行标量数据、图片数据的采集,经过数据融合处理最终汇聚 到基站,通过Web 客户端可以远程查验数据以及进行网络远程配置。此系统已持续一年的运行,验证了系统的可 靠性,为森林微气象研究工作提供了精细的数据支撑。      

日光温室无线传感节点的设计

针对日光温室的特点,研究设计了一个能够实时监控温室环境多种参数的节能型传感器节点.首先介绍了传感器节点的整体设计框架;然后对基于LPC1114芯片和DRF1601数传模块的智能节点模块及数据采集电路、电源部分等的硬件电路进行设计;最后给出了节点运行程序及实际运行效果.该节点实现了对温室环境因子的实时监测,为温室智能监控系统的实现提供了精确的数据.     

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。     

基于WSN的森林火灾预警系统设计

针对目前森林火灾监测系统存在的缺陷,提出了利用无线传感器网络技术进行火灾监测的方法。通过对监控区域温度、烟雾等环境数据的实时监测,利用无线传感器节点自组织的方式传送到监控终端,实现区域监控。该系统可实现对森林火灾预警和火灾现场的实时定位,对森林火灾实现有效监控。同时,提出了一种基于测距的CDPE算法。该算法可以较好地满足森林火灾监测中实时性高、定位错误率低的特点。     

基于数据预处理的病虫草害农田小气候监测系统设计

针对现今农田小气候监测系统数据误差问题和病虫草害发生影响因素的研究,本文介绍了一种基于无线传感器网络的农田小气候数据预处理方法,并以此设计基于数据预处理的病虫草害农田小气候监测系统。系统集成多类型传感器,采集的农田小气候数据并利用Zigbee无线传输至数据预处理节点,再使用GPRS通信网络上传至服务器端,从而完成农田小气候数据的采集、处理与上传,用户可通过电脑或手机实时监控农田小气候信息。测试结果表明,该农田小气候监测系统可提供农田小气候监测的稳定性和可靠性。     

基于ARM和ZigBee技术的禽舍环境无线监测系统设计

本文在布线式禽舍环境监测系统基础上,添加支持ZigBee协议的无线模块和ARM处理器,设计了一款具有无线传输和ARM终端机监测的数据采集系统。系统将禽舍环境信息通过ZigBee无线发射到ARM终端机。介绍ZigBee网络与和ARM终端的硬件平台构建与软件实现,以及禽舍环境信息传输到监测终端的过程。监测终端选用ARM处理器和LINUX嵌入式系统;无线传感器网络基于ZigBee协议,硬件部分使用的是TI公司的CC2430;开发工具IAR Embedded Workbench 7.3、QT4.5,编程语言C、C++。     

基于物联网的设施环境综合参数测试系统

针对目前设施环境监测的需求,设计开发了一套基于物联网的设施环境综合参数测试系统,该系统对设施环境内的各种环境参数进行实时监测,并通过GPRS与Internet网络进行数据的异地观测和处理。本文给出了系统的设计方案,阐述了基于ZigBee的无线传感器网络技术、GPRS技术和传感器技术等物联网技术。在介绍无线传感器网络节点的基础上,对LEACH路由协议的原理进行了简要说明。系统采用基于自适应加权的数据融合算法对采集的数据进行融合处理,获得了更合理的数据融合效果。系统实现了对设施环境的实时监测、数据的无线传输以及各种环境参数报表查询功能。试验表明,系统工作性能稳定、功耗低、数据传输速率快且传输距离远,各项指标均达到了设计要求,能较好地满足设施环境监测的要求。     

基于无线传感网络的农村泵站监测节点的设计

阐述了农村泵站监测网络节点的设计。该设计是将流量、温度、压力传感器采集到的信息经过调理电路进行信号处理后输入给ATmega128L单片机,单片机将处理后的数据通过无线收发模块AT86RF212,采用ZigBee无线通信协议,传送至网关节点和上层服务器,最终实现多泵站节点的实时监测和统一管理。     

一种鸡舍环境监测的无线传感器网络节点的设计

为实现对鸡舍环境中温湿度、二氧化碳和氨气浓度的实时监测,设计了基于UTC4432的无线传感器网络的节点模块。该模块是以无线透传模块UTC4432为收发模块,传感器将采集的数据信息传送给主控芯片STM32进行处理,再经无线模块发送给主节点,实现数据的监测和发送。该节点模块具有体积小、功耗低、实时性强等特点,同时具有很好的适用性,发展前景广阔。     

基于定向天线的稻田环境监测WSN 网关设计与组网试验研究

为了实现稻田环境信息的实时监测,设计了一种基于定向天线无线传感器网络的稻田环境信息监测系 统,并对其网关进行设计。网关节点设计以MSP430F149 为核心,外围以nRF905 射频芯片和节点通信,节点采用土 壤水分传感器TDR-3 和空气温湿度传感器DHT22 对稻田环境信息进行实时采集与处理,选用MC55 作为GPRS 通 信模块,实现了稻田环境信息的远程传输与监控等功能。在该硬件平台编写硬件驱动程序和通信协议、异常短信报 警程序和时间同步协议。测试了网关节点的通信距离、功耗、存储速率,对网关的实用性进行实地试验,网关节点通 信距离可达331.18 m,1 h工作周期下可持续工作32 d,数据存储速率达849.7 kbps,组网试验结果表明,内网平均丢 包率为0.686%,外网平均丢包率为0.712%,传感器节点采集数据稳定,能够满足稻田环境信息监测的需求。     

基于nRF905与SIM300的田间无线多节点远程监测系统设计

为了实现农作物生长环境监测,针对传统有线数据采集距离短和成本高的缺点,利用远近距离无线数据传输技术相结合的方法实现田间环境测量。系统首先基于nRF905芯片建立节点间短距离无线传输网络,基于此路由节点再通过SIM300建立GPRS/Internet网络实现数据信息远距离无线数据传输,从而实现田间环境信息的远程监测和记录,为农业种植、灌溉等生产提供有效信息。最后,系统在开阔地与有障碍物的室内进行试验,结果表明系统运行稳定能获得较好的测量结果,并在130 m与80 m内的数据传输丢包率不高于10%,满足测量环境对系统的设计要求。     

基于LabVIEW的农田信息监测系统设计与实现

针对现代农业信息化管理的现状,为了提高农产品的产量和质量,有必要在生长过程中检测其生长环境的各种信息。提出了一种基于LabVIEW平台开发的农田信息监测系统,利用其提供的多种工具箱和函数库以及其强有力编程效率实现了系统的实时数据采集、数据显示、数据存储和监测报警等功能,该系统能够解决农作物生长环境数据的监测。系统采用虚拟仪器模块化设计,更便于功能扩展,兼容更多种无线传感器硬件节点,可适用于农业、林业等多种应用场合。     

基于无线多媒体传感器网络的森林病虫害监测系统

卫星遥感理论及技术是近30年来应用在森林病虫害监测领域的主要手段,产生了大量的理论思想和技术方法。在分析森林病虫害监测的判定、评价指标的基础上,提出一种新颖的、基于无线多媒体传感器网络的森林病虫害监测预警系统的解决方案,并重点讨论无线多媒体传感器网络的硬件构成、路由算法的设计、图像数据包的可靠传输机制、传输拥塞控制策略、图像分类与比对、节点部署等关键问题,最后给出已经完成及正在开展的工作内容。     

无线传感器网络在森林防火方面的应用

介绍一种基于ZigBee无线传感器网络的森林防火监测技术.ZigBee是一种低功耗、低速率、短距离的无线技术标准,有广阔的发展空间与广泛的应用前景,特别适用于构建传感器网络,传感器节点可对森林环境进行信息采集,然后将采集的数据通过无线网络传送到数据监控中心,监控中心的计算机对数据进行分析处理,判断是否有火灾的可能,为相关部门进行相应的防护和灭火提供依据.     

基于ZigBee网络的水环境无线监测系统设计

设计了基于ZigBee网络的水环境无线监测系统,该系统由具有多源信息融合功能的水质无线监测节点、无线路由节点、数据网关和上位机监测中心组成,并引入了节点信息多样化采集机制,可对被监测水域实施有效的无线覆盖以及信息的可靠传输,完成对水环境常规指标,如溶解氧、pH、水温的实时在线监测.根据试验结果,在每1 h采集1次的工作条件下,额定容量为1 200 mA·h的电池可使无线监测节点工作1 231 d以上,可以满足对水环境长期自动监测的要求.该水环境无线监测系统具有低功耗、部署简单、组网灵活的特点,较适合于小型河流以及中小面积湖泊、鱼塘的水环境质量的长期在线监测.     

基于TinyOS无线传感器网络的农业环境监测系统设计

针对传统农业环境监测系统的局限性,设计了一种基于无线传感器网络的农业环境监测系统,给出了农业环境监测系统的体系结构,重点设计了使用MSP4300和CC2420芯片的传感器节点硬件结构和基于TinyOS操作系统构架的软件流程,系统可以对目标监测区内的温度、湿度、光照度等农业环境信息进行实时监测、可靠传输.解决了传统农业环境监测中存在的问题,为无线传感器网络应用于农业环境监测做出探索性研究.