溫室無線傳感網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議與控制節(jié)點(diǎn)的研究.pdf

1、溫室培育是我國(guó)農(nóng)業(yè)的重要發(fā)展方向之一。經(jīng)過近幾十年的發(fā)展，我國(guó)的溫室培育技術(shù)在高科技經(jīng)濟(jì)及信息產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的帶動(dòng)下，已經(jīng)甩開步伐、以高速增長(zhǎng)之姿態(tài)邁步騰飛。溫室培育的經(jīng)濟(jì)收益非常高、前景被普遍看好，然而在溫室的監(jiān)測(cè)與控制方面，我國(guó)的溫室管理水平還存在智能化程度低、技術(shù)手段落后的問題，例如不能實(shí)時(shí)傳送溫室的各項(xiàng)參數(shù)，從而也不能及時(shí)的作出各種基于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境現(xiàn)場(chǎng)變化的準(zhǔn)確判斷和響應(yīng)，以此達(dá)到提升作物產(chǎn)量的經(jīng)濟(jì)目標(biāo)。本文以Zigbee協(xié)議為基礎(chǔ)提出

2、了一種建立在改進(jìn)APTEEN路由協(xié)議上的溫室無線傳感網(wǎng)絡(luò)，這種無線傳感網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)提高了溫室的實(shí)時(shí)監(jiān)控能力，減少了室內(nèi)布線，使整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)更靈活有效的存在于溫室的各個(gè)角落。
　　 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一種特殊的AdHoc網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)密集、數(shù)量巨大且部署在十分廣泛的區(qū)域；網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以動(dòng)態(tài)變化，網(wǎng)絡(luò)具有自組織和調(diào)整的特點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)成本低體積小、能量極其有限。目前發(fā)展前景最大的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的Zig

3、bee無線網(wǎng)絡(luò)。Zigbee是一種新興的近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它是一種介于無線標(biāo)記技術(shù)和藍(lán)牙之間的技術(shù)方案，主要用于近距離無線連接。它依據(jù)802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，在數(shù)千個(gè)微小的傳感器之間實(shí)現(xiàn)了相互協(xié)調(diào)和通信。
　　 本論文所設(shè)計(jì)的路由協(xié)議與控制協(xié)議是建立在Zigbee協(xié)議基礎(chǔ)之上的，針對(duì)于溫室現(xiàn)場(chǎng)的網(wǎng)絡(luò)布置特點(diǎn)而設(shè)計(jì)，兼顧實(shí)時(shí)性與數(shù)據(jù)的冗余處理、在輪詢的基礎(chǔ)上同時(shí)增加對(duì)數(shù)據(jù)冗余度的判斷，基于地

4、址命名的查詢機(jī)制也大大提高了查詢效率。它的魯棒性較高、擁有一定的容錯(cuò)能力和自修復(fù)能力。
　　 本文主要做了以下幾方面工作：
　　 (1)分析了國(guó)內(nèi)外溫室的發(fā)展現(xiàn)狀，綜述了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究進(jìn)展。
　　 (2)提出了基于APTEEN協(xié)議的改進(jìn)路由算法設(shè)計(jì)和控制算法設(shè)計(jì)。并詳細(xì)介紹了組網(wǎng)的過程，及控制節(jié)點(diǎn)的工作流程。對(duì)比研究了LEACH、TEEN、PEGASIS、APTEEN等幾種網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議，論文采用的路由協(xié)議是

5、基于這幾種協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)之上提出的。
　　 (3)設(shè)計(jì)了溫室無線傳感網(wǎng)絡(luò)的控制節(jié)點(diǎn)，并程序設(shè)計(jì)，具體實(shí)現(xiàn)了溫室無線無線傳感網(wǎng)絡(luò)的控制節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)。采用高性能、低誤碼的MAXSTREAM公司XBEEPRO芯片作為射頻芯片，LPC2131 ARM7芯片作為核心微處理器，深圳桑榮公司的3150P GPRS模塊作為GPRS傳輸模塊，DS18B20溫度傳感器、PH傳感器器、溶解氧傳感器、電導(dǎo)率傳感器作為傳感器模塊，TOPWAY公司LM303