基于SimpliciTI的溫室無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點及其通信技術(shù)的研究與實現(xiàn).pdf

1、為了提供適宜作物生長的最佳環(huán)境，進而有效增加作物產(chǎn)量、改善作物品質(zhì)以及提高經(jīng)濟效益，采用現(xiàn)代控制技術(shù)和微電子技術(shù)是智能溫室的發(fā)展趨勢。目前，溫室信息監(jiān)測與控制系統(tǒng)主要采用的是現(xiàn)場總線等有線通信方式，這種通信方式存在著線路老化、布線復雜、系統(tǒng)部署困難、維護工作量大等問題。因此，將無線傳感器網(wǎng)絡技術(shù)引入溫室監(jiān)控系統(tǒng)中，實現(xiàn)溫室監(jiān)控的網(wǎng)絡化和無線化，對于提高溫室生產(chǎn)水平具有重要意義。
　　 本文對比了常用的幾種短距離通信技術(shù)基礎(chǔ)上，選

2、用了具有低成本、低功耗、使用靈活、開發(fā)周期短等優(yōu)點的SimpliciTI。將SimpliciTI網(wǎng)絡協(xié)議分別移植到系統(tǒng)中的MSP430和STM32硬件平臺，實現(xiàn)系統(tǒng)中節(jié)點無線自組網(wǎng)、無線數(shù)據(jù)傳輸。網(wǎng)關(guān)節(jié)點在SimpliciTI網(wǎng)絡協(xié)議的基礎(chǔ)上，采用了RT_Thread實時操作系統(tǒng)，使用操作系統(tǒng)自帶的TCP/IP協(xié)議棧LwIP實現(xiàn)以太網(wǎng)通信，從而完成了無線傳感器網(wǎng)絡和外部網(wǎng)絡的連接以及協(xié)議轉(zhuǎn)換。
　　 研發(fā)了基于SimpliciT

3、I網(wǎng)絡協(xié)議的溫室無線傳感器網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)節(jié)點采用MCU加射頻芯片的硬件架構(gòu)設(shè)計，根據(jù)模塊化設(shè)計思想，設(shè)計了所有節(jié)點都適用的無線通信模塊。根據(jù)溫室環(huán)境特點，完成光照、溫濕度、二氧化碳四種傳感器的選型以及模塊化設(shè)計，將系統(tǒng)中節(jié)點分為傳感器節(jié)點、控制節(jié)點、圖像節(jié)點、中繼節(jié)點和網(wǎng)關(guān)節(jié)點，設(shè)計了傳感器節(jié)點的電源控制電路，實現(xiàn)當節(jié)點休眠時，切斷傳感器模塊電源，從而降低了節(jié)點功耗;擴展了圖像節(jié)點外部存儲空間，進而實現(xiàn)節(jié)點的JPEG壓縮功能。網(wǎng)關(guān)節(jié)

4、點與圖像節(jié)點的微控制器兩者相互兼容，并在網(wǎng)關(guān)節(jié)點上外接ENC28J60以太網(wǎng)控制器，實現(xiàn)了網(wǎng)關(guān)節(jié)點的外部網(wǎng)絡接入功能。
　　 測試結(jié)果表明，圖像節(jié)點具有很高的圖像壓縮性能，壓縮比高達8.5∶1，且圖像效果與原始圖像幾乎無差異。傳感器節(jié)點在溫室現(xiàn)場進行了部署，引入了中繼節(jié)點組成串狀拓撲網(wǎng)絡，能夠?qū)崟r采集溫室溫度、濕度、光照、二氧化碳環(huán)境參數(shù)，并將數(shù)據(jù)無線發(fā)送到網(wǎng)關(guān)節(jié)點，再由網(wǎng)關(guān)節(jié)點匯聚傳送給本地控制中心，系統(tǒng)運行穩(wěn)定、可靠，滿足了