發(fā)布時間：2018-09-01 08:23

【摘要】：針對水稻生長過程環(huán)境因素變化較大以及傳感器節(jié)點(diǎn)的能量大部分被無線射頻階段所消耗,設(shè)計(jì)了發(fā)射功率自適應(yīng)的無線傳感器節(jié)點(diǎn),建立了長時間、穩(wěn)定、高可靠性的稻田無線傳感器網(wǎng)絡(luò)。試驗(yàn)測試了水稻的株高、葉面積與生長天數(shù)的關(guān)系以及對無線信道的影響,結(jié)果表明水稻株高和葉面積的增加會降低無線信號強(qiáng)度和通信成功率;通過增大發(fā)射功率可以提高通信質(zhì)量克服由于水稻生長因數(shù)對無線信道的影響。在軟件設(shè)計(jì)方面,傳感器節(jié)點(diǎn)采用睡眠、蘇醒工作機(jī)制來降低功耗。同時為了延長工作時間、提高通信質(zhì)量,提出了根據(jù)水稻生長周期、通信距離、接收信號強(qiáng)度、平均丟包率等因素自動調(diào)整節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率的能量自適應(yīng)功耗調(diào)整機(jī)制。田間試驗(yàn)結(jié)果表明,水稻田節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率越大,有效通信距離越遠(yuǎn),且水稻的密度和高度等對通信有重要的影響;節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率在5 dBm以下時,發(fā)射功率的改變對節(jié)點(diǎn)工作電流影響較小,節(jié)點(diǎn)工作電流均小于40 mA;采用該機(jī)制對發(fā)射功率進(jìn)行調(diào)整,增大節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率可使通信成功率有大幅的提升;降低節(jié)點(diǎn)發(fā)射功率仍然保持良好的通信效果。水稻分蘗和抽穗2個生長時期的田間試驗(yàn)結(jié)果表明,采用發(fā)射功率自適應(yīng)策略,提高了通信質(zhì)量,平均丟包率在5%以下,通信成功率大于97%,達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)目的。
[Abstract]:In view of the great changes of environmental factors during rice growth and the fact that most of the energy of sensor nodes is consumed by radio frequency, a wireless sensor node with adaptive transmitting power is designed. A long-term, stable and reliable wireless sensor network for rice field is established. The plant height, leaf area and growing days of rice are tested. The results show that the increase of rice plant height and leaf area will reduce the wireless signal strength and communication success rate, and the increase of transmitting power can improve the communication quality to overcome the influence of rice growth factor on wireless channel. In order to prolong the working time and improve the communication quality, an energy adaptive power adjustment mechanism is proposed, which can adjust the transmitting power automatically according to the rice growth period, communication distance, received signal strength and average packet loss rate. The farther the distance is, and the density and height of rice have an important impact on communication; when the transmitting power is below 5 dBm, the change of transmitting power has little effect on the working current of the node, and the working current of the node is less than 40 mA; the transmission power can be adjusted by this mechanism, and the success rate of communication can be greatly improved by increasing the transmitting power of the node. The field experiment results of two growing stages of rice tillering and heading showed that the average packet loss rate was less than 5% and the communication success rate was more than 97%. The expected design goal was achieved.
【作者單位】： 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院;華南農(nóng)業(yè)大學(xué)南方農(nóng)業(yè)機(jī)械與裝備關(guān)鍵技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【基金】：國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)資助項(xiàng)目(2011AA100704) NSFC-廣東聯(lián)合基金資助項(xiàng)目(U0931001)
【分類號】：TP212.9;TN929.5;S511

【參考文獻(xiàn)】

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1 喬曉軍;張馨;王成;任東;何秀紅;;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2005年S2期

2 張瑞瑞;趙春江;陳立平;徐剛;;農(nóng)田信息采集無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2009年11期

3 李Pr鈺;高紅菊;姜建釗;;小麥田中天線高度對2.4GHz無線信道傳播特性的影響[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2009年S2期

4 文韜;洪添勝;李震;黃森;李加念;葉智杰;;橘園無線傳感器網(wǎng)絡(luò)不同節(jié)點(diǎn)部署方式下的射頻信號傳播試驗(yàn)[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2010年06期

5 肖克輝;肖德琴;羅錫文;;基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的精細(xì)農(nóng)業(yè)智能節(jié)水灌溉系統(tǒng)(英文)[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2010年11期

6 肖德琴;古志春;馮健昭;肖克輝;羅錫文;;稻田水分監(jiān)測無線傳感器網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2011年02期

7 劉卉;孟志軍;徐敏;尚園媛;;基于規(guī)則網(wǎng)格的農(nóng)田環(huán)境監(jiān)測傳感器節(jié)點(diǎn)部署方法[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2011年08期

8 郭秀明;趙春江;楊信廷;李明;孫傳恒;屈利華;王衍安;;蘋果園中2.4GHz無線信道在不同高度的傳播特性[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2012年12期

9 石繁榮;黃玉清;任珍文;伍春;;自適應(yīng)Tree-Mesh結(jié)構(gòu)的大棚無線監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2013年05期

10 李小敏;臧英;羅錫文;李騰;劉永鑫;孔慶軍;;蘭花大棚內(nèi)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)433MHz信道傳播特性試驗(yàn)[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2013年13期

【共引文獻(xiàn)】

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1 余華;孫艷紅;車銀超;郭玉峰;;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2010年04期

2 許崇霞;宋婷婷;馮德軍;楊敬鋒;;基于RBFNN的農(nóng)業(yè)環(huán)境無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)故障診斷方法[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2010年26期

3 趙養(yǎng)社;;基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和GPRS網(wǎng)的灌溉系統(tǒng)研究[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2011年07期

4 許崇霞;宋婷婷;馮德軍;盧啟福;楊敬鋒;;基于C4.5算法的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)農(nóng)業(yè)環(huán)境部署節(jié)點(diǎn)故障診斷方法[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2011年15期

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6 曹元軍;金濯;翟旭軍;王新忠;;封閉式蛋雞舍信息采集無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2012年22期

7 郭萬春;陳桂芬;宮鶴;劉洪巖;;基于無線傳感網(wǎng)的土壤水分實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J];安徽農(nóng)業(yè)科學(xué);2012年22期

8 孔祥善;趙德光;王代華;張志杰;;低空信道對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的影響分析[J];傳感技術(shù)學(xué)報(bào);2011年01期

9 周銘;顏錦奎;吉美鳳;;超高頻無線溫度傳感系統(tǒng)[J];傳感器與微系統(tǒng);2007年07期

10 孫玉文;沈明霞;陸明洲;熊迎軍;劉龍申;;基于元胞蟻群優(yōu)化算法的農(nóng)業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)路由研究[J];傳感器與微系統(tǒng);2012年06期

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2 楊瑋;李民贊;;基于ZigBee、3G網(wǎng)絡(luò)的溫室遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)[A];中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會2011年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2011年

3 楊碩;石為人;許磊;熊志廣;賈傳江;;基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的溫室長環(huán)境光照度監(jiān)控系統(tǒng)的研究[A];2008’“先進(jìn)集成技術(shù)”院士論壇暨第二屆儀表、自動化與先進(jìn)集成技術(shù)大會論文集[C];2008年

4 曹宏鑫;楊余旺;葛道闊;陳春;;基于PDA的農(nóng)業(yè)信息智能終端系統(tǒng)研究[A];中國農(nóng)業(yè)信息科技創(chuàng)新與學(xué)科發(fā)展大會論文匯編[C];2007年

5 張健;陳劭;韓寧;;基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的森林資源監(jiān)控系統(tǒng)[A];2007年中國智能自動化會議論文集[C];2007年

6 Zhengdao Zhang;Zhiping Zhou;;Distributed Audit Secure Data Aggregation for Wireless Sensor Networks[A];2013年中國智能自動化學(xué)術(shù)會議論文集（第二分冊）[C];2013年

7 周偉;方方;周建斌;李揚(yáng)紅;劉易;李琳琳;;網(wǎng)絡(luò)化多點(diǎn)輻射監(jiān)測系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)[A];第三次全國天然輻射照射與控制研討會論文匯編[C];2010年

8 Yang Jing;Li Zetao;Lin Yi;;An Improved Routing Algorithm Based on LEACH for Wireless Sensor Networks[A];第25屆中國控制與決策會議論文集[C];2013年

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1 柳虔林;離散時間完全與限定（K=1）服務(wù)兩級輪詢系統(tǒng)理論研究[D];云南大學(xué);2010年

2 王寧;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)激光主動供能關(guān)鍵技術(shù)研究[D];重慶大學(xué);2011年

3 余義斌;傳感器網(wǎng)絡(luò)定位算法及相關(guān)技術(shù)研究[D];重慶大學(xué);2006年

4 馮友兵;面向精確灌溉的WSN數(shù)據(jù)傳輸關(guān)鍵技術(shù)研究[D];江蘇大學(xué);2009年

5 張潛;溫室環(huán)境測控系統(tǒng)的適用性研究與實(shí)現(xiàn)[D];浙江大學(xué);2009年

6 張啟忠;應(yīng)用于土壤環(huán)境監(jiān)測的傳感器若干理論與技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2009年

7 賀遠(yuǎn)華;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)非視距定位技術(shù)研究[D];武漢理工大學(xué);2010年

8 徐云杰;人工林內(nèi)無線遙測信號傳輸繞射規(guī)律的研究[D];北京林業(yè)大學(xué);2012年

9 張俊峰;山地果園單軌運(yùn)輸機(jī)遙控關(guān)鍵技術(shù)與裝置的研究[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2012年

10 鄒金秋;農(nóng)情監(jiān)測數(shù)據(jù)獲取及管理技術(shù)研究[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2012年

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1 郭斌;基于Zigbee技術(shù)的果蔬冷鏈車載環(huán)境信息監(jiān)測系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[D];新疆農(nóng)業(yè)大學(xué);2010年

2 呂立新;基于移動Sink節(jié)點(diǎn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)業(yè)環(huán)境信息監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];安徽大學(xué);2010年

3 陳娜娜;低成本無線溫室微灌監(jiān)控系統(tǒng)的研究[D];浙江大學(xué);2011年

4 陳立華;面向農(nóng)田監(jiān)測應(yīng)用的WSN節(jié)點(diǎn)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)及LQI測距研究[D];電子科技大學(xué);2011年

5 孔祥善;近地?zé)o線信道的電波傳播特性研究[D];中北大學(xué);2011年

6 李芳松;自動化膜下滴灌棉田土壤水分空間變異規(guī)律及墑情監(jiān)測點(diǎn)的合理布設(shè)研究[D];新疆農(nóng)業(yè)大學(xué);2011年

7 李鑫華;基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境監(jiān)測技術(shù)研究[D];沈陽理工大學(xué);2011年

8 劉繼偉;基于WSN的探測傳感器的研究[D];山東大學(xué);2011年

9 余曉波;農(nóng)田信息獲取系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

10 張金林;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分布式定位技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2011年

【二級參考文獻(xiàn)】

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1 夏振杰;陳常嘉;;一種自適應(yīng)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議[J];北京交通大學(xué)學(xué)報(bào);2006年02期

2 方震;趙湛;郭鵬;張玉國;;基于RSSI測距分析[J];傳感技術(shù)學(xué)報(bào);2007年11期

3 彭懷云;樊文生;潘威炎;張紅旗;;沿不規(guī)則不均勻地面?zhèn)鞑サ膫?cè)面波[J];電波科學(xué)學(xué)報(bào);2006年04期

4 劉麗萍;王智;孫優(yōu)賢;;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)部署及其覆蓋問題研究[J];電子與信息學(xué)報(bào);2006年09期

5 劉廣明;楊勁松;姜艷;張秀勇;;節(jié)水灌溉條件下水稻需水規(guī)律及水分利用效率研究[J];灌溉排水學(xué)報(bào);2005年06期

6 鄭天翔;唐湘如;羅錫文;黎國喜;王在滿;舒時富;陳偉通;;節(jié)水灌溉對精量穴直播水稻產(chǎn)量形成的影響[J];灌溉排水學(xué)報(bào);2009年05期

7 劉卉;汪懋華;王躍宣;馬道坤;李海霞;;基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的農(nóng)田土壤溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)[J];吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版);2008年03期

8 楊鳳;李強(qiáng);朱靈波;;一種無線傳感器網(wǎng)絡(luò)跨層能量模型及能耗計(jì)算[J];計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用;2008年02期

9 楊婷;汪小e，

本文編號：2216635