基于分簇数据融合的农产品冷链温度监控方法

针对现有基于无线传感网络的农产品冷链物流监测系统,传感器节点数据传输量大,带宽利用率低、能耗高,网络生命周期短的问题,提出了一种基于算术平均值与分批估计的簇内数据融合及自适应加权的簇间数据融合冷链温度监测方法。首先利用疏失误差对采集数据进行预处理,然后利用平均值与分批估计方法对簇成员节点发送的数据进行融合处理,最后簇头节点利用自适应加权算法对接收到的成员节点数据进行进一步的融合处理。实验证明,基于该数据融合方法的冷链监测系统网络生存周期相比传统方法提高了34.2%,稳定周期相比于传统低功耗自适应集簇分层型协议提高了11.4%,数据融合精度高于传统算术平均值法7.6%,系统能耗每轮降低约32.5%。能够有效降低冗余和可信度较差的数据对测量结果带来的影响,减少不必要数据传输损耗,降低了冷链物流成本,提高了农产品冷链物流信息化程度。     

车载CAN总线网络系统测试与仿真分析

利用通用CAN总线接口卡、分析仪及分析软件组成低成本车载CAN总线网络测试与仿真分析系统,通过对大众宝来车身舒适系统CAN总线网络进行测试与仿真分析得出,随着网络中CAN控制单元节点的平均发送CAN数据帧时间间隔的延长、发送CAN数据帧的数据长度的减少以及网络通讯波特率的增大,网络负载随之减小,占用系统的带宽减小,系统的后备能力变强,网络性能提高,系统可靠性增加。     

面向大规模农田生境监测的无线传感器网络节能优化策略

针对大规模农田生境监测场景中无线传感器网络节点在部分作物生长期内呈现节点空间冗余,以及传感器节点采集到的数据之间通常具有很强的时间关联性的特点,本研究提出一种基于矩阵补全的两步节能优化策略来同时降低传感器网络的数据采集和传输能耗,以实现延长网络寿命的目的。该算法首先通过对节点数据信息量的衡量来寻找出空间上的非冗余节点,剩余的冗余节点关闭其采集功能,只作为中继节点传输数据;其次,利用矩阵补全算法的部分采样原理在采样阶段进一步减少时间上的数据冗余量,达到同时降低采集和传输模块能耗的目的。试验结果表明,所提出的算法可减少网络中83%的工作节点数目,有效降低了网络能耗。     

基于WSN的水产品冷链物流实时监测系统

为降低水产品物流损耗、提高水产品冷链物流信息化程度,以ZigBee协议为基础,围绕CC2530型无线传感片上系统,设计了基于无线传感网络(WSN)的水产品冷链物流实时监控系统。系统包括用于采集温度数据的监测节点、用于ZigBee网络组织与数据汇聚的协调器节点和用于实时监测、数据存储和网络控制的远程管理系统。冷链环境系统测试表明监测系统能够应用于水产品冷链物流仓储和运输的全过程,监测节点在变温箱温度-18℃时工作可靠。通信性能测试表明使用-3 dBm射频功率在30 m通信范围内丢包率小于8.4%,节点通信能耗低。     

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.     

基于ZigBee技术的棉田滴灌监测与控制系统

设计开发了基于ZigBee无线传感网络技术的棉田滴灌监测与控制系统。该系统通过无线传感网络实时采集土壤环境信息,使用自适应加权融合算法对各节点土壤湿度数据进行融合,根据融合数据发送电磁阀控制命令,完成实时监测自动灌溉;结合棉花不同生育期对需肥量和施肥浓度的要求,根据灌溉水量设置注肥比例,系统通过无线传感网络实时采集液态肥流量,实时监控施肥量,并根据施肥量发送施肥电磁阀控制命令,完成水肥一体化灌溉。工作过程中,系统可以将传感器采集的数据通过ZigBee无线网络协调器传输给上位机并实时显示和存储。通过试验验证,该系统可以按照设计要求实现灌溉和施肥的自动控制与检测。     

基于LEACH协议的水产养殖参数智能监控系统

提出了基于LEACH(Low energy adaptive clustering hierarchy)协议的水产养殖溶解氧参数低功耗无线测量网络和溶解氧浓度的智能变频控制技术。无线传感网络中簇首对测量节点的数据先进行融合,然后发送到基站。针对水体溶解氧参数变化缓慢的特点,规定在每一帧内变化小于0.1 mg/L时,不再向簇首发送数据。簇首调整各节点在该帧内数据发送时隙,延长簇首和节点的休眠时间,降低了功耗。PLC根据溶解氧参数的变化一方面通过变频器控制叶轮增氧机,在白天水体溶解氧质量浓度大于5.0 mg/L时,叶轮增氧机低速"耕水",充分利用自然界的风能、光能和藻类的光合作用改善水质;另一方面当溶解氧质量浓度低于5.0 mg/L下限时,采用模糊变频控制迅速缩小误差,在接近控制目标后,变频器输出稳定。通过试验验证,相对于人工粗略控制,节约电能42.3%以上,产量提高11.8%,综合经济收益提高41.3%。     

基于DSP和模糊神经网络种蛋识别系统

针对传统的无线传感器网络监测农田范围小、采样频率不足和能耗高等问题,本文设计了基于簇状结构的无线传感器网络监控系统.能实现对玉米田环境参数的测量.该网络拓扑结构是簇状结构,分为2个簇,8个终端采集节点,2个簇首节点和1个汇聚节点.为延长生存期、降低能耗,节点采用定时休眠,依据节点功能采用不同供电模块,简化协议固定簇内终端节点和簇首的位置.设计WSN-CFM (Corn Field Monitoring)系统能实现近端计算机控制信息采集、处理、传输和存储农田参数变化状况.试验节点部署在玉米田,8个终端节点有7个终端节点数据的传输正确率均超过85%,正确率较低的节点更换电池后可正常工作.系统是能实现稳定传输,适合对玉米田环境参数实时监测.     

基于WSN的低功耗湿地土壤监测系统设计

针对扎龙自然保护区的土壤环境监测需求,采用CC2530PA模块设计终端节点,基于Z-Stack协议栈搭建自组织传感网络,传感器选取土壤湿度传感器、温度传感器以及雨滴传感器,组建低功耗湿地土壤监测系统。系统结合低功耗路由协议和实际环境监测需求提出采集发送端低功耗节点设计的改进算法,有效地减少节点的功耗、传输延迟和丢包率,从而延长整个网络生存时间。     

农村饮用水源地水质监测节点研制

针对目前农村饮用水水源地水质监测存在实时性差、监测区域小、多点同步连续感知手段缺失等问题,对水源地水质在线监测传感器节点和GPRS网关节点进行了设计。传感器节点负责对监测区域水质参数进行采集,通过无线传感器网络将数据发送至网关节点,并由网关节点通过GPRS模块远程传输数据至监测中心。传感器节点与网关节点在系统休眠时的电流消耗平均为0.026 m A,传感器节点在数据采集、数据发送以及数据接收时的电流消耗分别为32.82、27.35与23.45 m A,网关节点在数据发送、数据接收以及数据上传时的电流消耗分别为34.47、30.12和57.43 m A;节点p H远程采集误差范围为0.63%~1.67%,溶解氧远程采集误差范围为1.10%~2.20%,温度远程采集误差范围为2.23%~2.27%;在43 d的组网测试中,网络平均丢包率为2.08%。测试结果表明,所设计的节点与网关可实现数据采集以及远程、稳定传输,满足农村饮用水水源地水质在线监测需求。     

温室环境无线监测系统设计

介绍了一种结合嵌入式技术和无线传感器网络技术的温室现场环境信息无线采集系统的设计方案.系统主要由嵌入式控制终端和无线传感器网络节点组成.控制终端基于ARM9处理器和嵌入式Linux操作系统设计,用于温室环境数据的接收、远程发送,实时显示和存储.控制终端向远程服务器发送数据,并接收命令,两者之间的通信使用GPRS方式.无线传感器网络采集温室环境数据,并发送给控制终端.整个温室现场监测系统避免了传统温室使用有线方式布线的繁琐.     

植物工厂内稠密节点的无线通信路由算法的研究

针对植物工厂内无线网络通信的特点,介绍了一种改进和优化的路由算法。新算法通过划分带状子网,把整个网络进行分割,实现多个子网同时进行数据通信。实验证明,与AOVD算法相比,带状子网路由协议具备传输时延小和能耗低的特点,可以应用在植物工厂的通讯系统中。     

基于FINS协议的计算机与PLC的通信

FINS协议用于OMRON的CompoBus/D、Controller Link、Ethernet等网络以及网络之间的通信。简要介绍了FINS协议,研究了基于FINS协议实现上位机和PLC串行通信的方法。PLC选用OMRON CP1H型机,上位机采用Visual C++6.0编程,调用FINS指令向PLC发送命令,与PLC进行信息交换。给出串口初始化、发送数据和接收数据等各部分程序代码。该方法为进一步开发基于FINS协议的PLC监控系统提供了有价值的参考。     

冷链运输监测中无线传感器节点设计

针对当前冷链运输监控系统中存在无线传感器节点功耗大、使用时信道易冲突且协议复杂的问题,设计了一种基于无线传感器网络的冷链运输远程监控系统中的无线采集节点.选择以MSP430F149为核心的处理器,采用SHT11与PT1000双传感器测量温、湿度,完成对不同精度温区的温、湿度数据采集;采用SX1212无线芯片实现无线传输.另外,自主设计了星型自组无线传感器网络协议,针对冷链运输特点设计了物理层,并采用二叉树与动态帧时隙ALOHA的融合算法以避免碰撞.测试结果表明,通过硬件设计及使用自主协议,系统具有功耗低、组网迅速等优点,能较好地满足无线传感器节点在冷链运输环境中的应用.     

基于图论的温室WSN测控系统冗余节点部署算法

针对温室无线传感器网络(WSN)测控系统的漏斗效应问题,提出负载平衡的冗余节点部署算法(RN-DA)。RNDA根据节点负载情况配置一定数量的冗余节点以平衡网络能耗,把节点下一跳选路概率作为权值引入图论,提出源节点数据经m跳到达目的节点概率的定理,为研究网络数据传输提供了一种有效方法。理论分析和仿真结果表明,RNDA既能明显延长网络寿命,又能有效平衡网络节点的能耗。     

桃园中无线传感网络通信协议改进设计

为部署和运行符合桃园灌溉应用要求的无线传感网络,选取2470 MHz载波频率,以长时间监测数据包传输率为基础获得可靠通信距离为40 m,短时间内数据包传输率监测结果的分析表明无线链路在短时间内的变化很剧烈,且链路间没有明显的相关性。根据应用要求和链路特点设计了无线传感网络的通信协议;为降低监听功耗,对泛洪时间同步协议进行改进,设计了更符合本应用要求的泛洪-固定根节点时间同步协议;针对短时间内链路质量变化剧烈的特点,改进采集树路由协议以提高数据包传输效率,将两种协议结合,设计了较完备的通信协议,并在TinyOS无线传感网络操作系统上用nesC的编程方法进行实现,最后在桃园中进行现场实验,结果表明:全网节点时间同步的误差小于10 ms,研究的通信协议与基于MultihopLQI的通信协议相比,数据包传输率提高8%~15%,两节AA电池可供节点运行264 d,具有很低的功耗。     

精准灌溉系统无线传感器网络休眠技术研

结合精细农业应用需求,对传感器网络中常用的节点供电方式及其特点进行了分析.为延长普通干电池供电的节点寿命,基于节点能耗分析,提出了应用层主导的节点休眠/同步机制,并提供了根据节点期望寿命与数据采集需求计算空占比的方法.最终在实际传感器网络节点上实现了休眠/同步机制,并在国家农业信息化工程技术研究中心的小汤山农业基地进行大量实验,无休眠设计寿命约150h的节点采用休眠技术后节点寿命可达到1年以上.     

无线传感器网络在养殖环境监控中的研究进展

文中针对养殖环境监控现状综述了无线传感器网络技术的应用及发展趋势。重点对水产、禽、生猪养殖环境的监控技术研究进展进行了分析,论述了节点能量管理、无线传感器网络拓扑、时钟同步以及节点定位等无线传感器网络养殖环境监控中的关键技术,对研发低功耗传感器、节点优化设计、适应于养殖环境的传感器网络路由协议等研究方向进行了展望。     

基于ZigBee的温室环境监测图像传感器节点设计

设计了一种能够监测温室环境的无线智能图像传感器节点,采用CC2430与LPC1766芯片相结合作为硬件处理平台,通过串口摄像头获取图像帧,利用ZigBee帧协议设计图像包格式,对图像数据进行分包组网传输.实验表明该节点最大通信距离可达160 m,节点丢包率较低,一帧JPEG格式的温室图像大小约为10 kB,通过ZigBee传输一帧图像大约为135 s.该节点可以实现温室环境图像信息的采集和传输,且结构紧凑、工作稳定、功耗低,可以满足温室环境监测的要求.     

基于CAN总线的农业移动机器人分布式控制网络

在全向移动式农业机器人上引入基于CAN总线的分布式控制网络.阐述了机器人平台的CAN总线通讯网络的组成,下位机节点控制器的硬件和软件设计以及上下位机间通信协议的制定.通过信息的发送、接收测试表明,CAN总线通讯网络可用于农业机器人的分布式控制,可提高整个机器人系统的开放性和实时性.