无线传感器网络在植物生长环境信息监测中的应用

针对植物生长环境信息大滞后及大惯性的特点,基于WSN和低功耗ZigBee CC2430无线通信技术设计一个植物生长环境多环境参数监测系统。无线传感器网络实时采集和处理植物生长环境数据,由信息接收端保存,可进一步显示处理结果,从而完成动态信息监测任务。植物生长环境数据最终传送至系统的上位机监测中心,对环境数据进行统一管理,充分发挥无线传感器网络的路由监测作用。系统克服了有线传感器网络的局限性,组网灵活、节点成本低、网络容量大。同时,实时监测实验表明,该系统操作灵活,有较好的数据传输精度。由于良好的系统稳定性,使得其在植物生长环境信息监测中可以胜任多参数监测任务。     

基于ZigBee技术的日光温室环境监控系统研究

针对东北地区传统日光温室环境监控上所存在的设备安装困难、测量精度差、工作效率低等问题,采用ZigBee无线传输技术开发了一套智能日光温室监控系统。该系统可以对空气温湿度、土壤含水率、二氧化碳浓度以及光照强度进行监测,并通过控制模块实现对环境参数的合理调控。利用本系统,工作人员可以在现场或在远处工作室内实时监测日光温室内的环境状况,设置参数的上下限,控制各个设备的开关状态。试验结果表明,监控系统性能稳定,能够有效监控日光温室内的环境情况。     

全自动多通道农田无线集沙仪研究

针对用于研究农田土壤风蚀的集沙仪自动化程度较低,不能实时记录集沙量数据且不具有无线传输和组网功能,给研究土壤风蚀起沙过程中不同阶段的沙粒运移特性带来诸多困难等问题,基于无线传感网络技术,以气流对冲式风沙分离器为基础,设计了研究农业土壤风蚀专用的全自动多通道无线集沙仪,实现了土壤风蚀量的自动采集、无线传输和实时数据处理等功能。实验表明,系统可实现对最多6个测点,每个测点8通道风蚀数据的循环自动采集,传感器最大响应时间为2 s;集沙仪每个集沙盒最大集沙量为180 g,旋转启动风速为3.4 m/s,平均集沙效率达到85%以上,称重传感器10 h连续测量误差在±0.04 g以内且测量精度达0.01 g;在射频功率最大、空中传输速率为1 kb/s时,32字节的数据包有效传输距离在1 000 m左右,通信建立时间小于5 s。该系统具有低功耗、使用方便、操作简单、自动数据采集等优点,能够满足研究农田土壤风蚀的需要。     

热敏式近地表无线风速廓线仪研究

针对常用风速廓线仪线路连接复杂、体积和功耗大、测量精度与自动化程度低且无法实现数据的实时记录与处理,致使研究退化草地近地表风速变化规律、地表粗糙度及其抗风蚀能力等诸多困难等问题,基于热敏电阻和无线传感网络技术,设计了具有体积小、功耗低、测量精度高的热敏式风速传感器和具有自动风向识别与无线数据传输功能的近地表风速廓线仪,实现了环境温度、湿度、大气压力、近地表风速等数据的自动采集、无线传输和实时处理等功能。试验表明:该风速廓线仪的旋转启动风速为3.7 m/s,风速测量范围为0~16 m/s,精度不低于0.3 m/s,最大响应时间为3 s,一次充电可连续工作7 h以上,能够准确反映近地表风速随高度的变化规律,风速廓线的指数拟合度在0.9以上;软件系统可实现对最多6个风速廓线测点的循环自动采集与处理,在射频功率最大、空中传输速率为2.4 kb/s时,35字节的数据包有效传输距离不低于500 m,6个节点完成一次数据传输所需时间不超过10 s。该系统具有功耗低、使用方便、操作简单、自动数据采集等优点,能够满足近地表风速变化规律的研究需要。     

无人直升机风场无线传感器网络测量系统设计与试验

为了实现田间多点、多风向、可移动、实时采集无人直升机旋翼气流在作物冠层所形成的风场相关参数,设计了一种风场无线传感器网络测量系统,对该系统风速测量时的可靠性进行了分析和田间试验检验。系统由若干三向风速传感器无线测量节点(WWSS)、无人直升机位姿信息测量模块(FGPS)以及智能总控汇聚模块(ICFN)组成,试验结果表明:选用叶轮风速传感器设计的三方向风速无线测量节点风速平均测量相对误差不大于3.52%,最大绝对误差为0.2 m/s,且各叶轮风速传感器之间无显著差异,变异系数不大于4.41%,能够可靠准确地测量风场内相应的风速值;三方向安装支架可方便地将三方向风速无线测量节点置于水稻田间,智能汇聚节点(ICFN)和WWSS节点以星形拓扑结构通过无线数据传输方式组网,非常适合在田间进行多点、多风向、可移动、实时采集数据;此外,FGPS模块采用RTK GPS等高精度传感器测量直升机的位姿信息,有利于后期开展授粉作业影响因素的综合分析,为开展无人直升机用于水稻制种辅助授粉的田间作业参数优选提供有效工具。     

基于ZigBee技术的土壤温度无线检测系统研究

针对传统土壤温度检测的局限性,开发了基于CC2530的ZigBee土壤温度无线检测系统。该检测系统以CC2530为主控芯片,以DS18B20为温度传感器进行温度采集。试验表明,该系统能准确地采集土壤温度数据,并可在上位机上实时显示检测数据,为下一步的土壤温度远程遥测奠定了基础。     

基于RFID技术的猪肉质量安全追溯系统

阐述了利用RFID技术通过串口模块向上位机传输猪的生长信息、屠宰信息以及销售信息,结合数据库SQL Server 2005及VC++的集成环境,将采集到的信息放入数据库存储以备后续各种查询使用。在ASP.NET集成环境基础上开发网页查询系统,使得消费者在网页上输入代码即可查到所买猪肉的相关信息。其中,提出了手动设置串口号进行COM口匹配,详细地论述了RFID技术的应用原理和其中的关键技术。以STC89S52型号的单片机进行硬件模块开发为实例,给出了系统查询模块的具体实现流程,并且以该过程为指导进行开发,最后得到了预期的结果。     

基于低功耗的发射功率自适应水稻田WSN监测系统

针对农田环境信息监测存在能量有限、节点通信距离各异等特点,设计了一种基于接收信号强度和丢包率的发射功率自适应水稻田监测系统,并搭建了一个长期、稳定且可靠的低功耗无线传感网络。硬件方面,为扩大网络的覆盖范围和提高系统的稳定性,采用频率异构的方式对节点分簇,为不同类型的节点配置不同类型的天线。软件方面,为提高CPU利用率,各类节点程序设计采用基于小型嵌入式实时操作系统FreeRTOS;为降低功耗,采取定时休眠唤醒、传感器掉电控制的工作模式和基于感知数据差的低功耗自适应机制。试验结果表明,在150 m通信距离内,系统可以根据当前的通信质量,将节点的发射功率自适应地调整到实现当前通信可靠性所要求(丢包率小于1.3%)的最小发射功率上;对比10 d Bm固定发射功率,当发射功率自适应算法调整为8、6、3 d Bm时,节点续航能力分别提升了11.9%、21.4%和33.3%。通讯性能对比表明,本设计节点的通讯性能明显优于其他3种基于不同发射功率自适应算法的节点,从而验证了本系统的可靠性与实用性。     

无线传感器网络在温室环境监测中的应甩

温室环境监测中应用基于无线技术的智能网络化传感器有着很明显的优势，因为网络中节点的位置能随机分布、随意扩充和组合。为此，主要讨论了在温室环境中应用无线传感器网络的关键技术及其体系结构。该技术具有传统温室环境监测系所不具有的优势，非常适用于温室环境监测应用。     

基于无线传感器和RFID的农产品安全全程监控平台

农产品从生产到被人们消费,整个过程涉及生产、加工、运输和消费等环节,每个环节都有可能带来不安全的因素,所以必须进行农产品进行全程监测和追踪。以无线传感器和RFID为基础,提出一个农产品安全监控平台的技术方案,能对农产品进行有效的全程监控,确保农产品的质量安全。