【摘要】：針對(duì)規(guī)模化農(nóng)田需要遠(yuǎn)距離無(wú)線傳輸?shù)奶攸c(diǎn)和對(duì)通信數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性強(qiáng)的要求,提出一種基于遠(yuǎn)距離通信模塊、以太陽(yáng)能電池和鉛酸蓄電池為供電方式的無(wú)線傳感器網(wǎng)路設(shè)計(jì)方案。經(jīng)試驗(yàn)測(cè)試,該系統(tǒng)的傳輸距離大于4 km,頻率波動(dòng)小于0.25 MHz;與GPRS通信模塊相比,該系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng),實(shí)時(shí)性好,保證了無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)間遠(yuǎn)距離通信的成功率。
【圖文】：

夠提供4km的通信距離，適合農(nóng)田信息在線監(jiān)測(cè)領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用;該模塊集成了一個(gè)32位16MHz主頻的ＲISC處理器(如圖1所示)，代碼效率、代碼大小方面高度優(yōu)化，其內(nèi)置的192KB的ＲOM存儲(chǔ)器集成了點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信和網(wǎng)狀網(wǎng)通信的完整協(xié)議棧，96KB的ＲAM存儲(chǔ)器可以支持網(wǎng)狀路由和控制器功能，而不需要外部擴(kuò)展任何的存儲(chǔ)器空間。同時(shí)，它擁有4路12位的模擬量輸入，2路11位的模擬量輸出，2個(gè)比較器，溫度傳感器，2個(gè)應(yīng)用程序定時(shí)器，3個(gè)系統(tǒng)定時(shí)器，2個(gè)UAＲT異步串口(一個(gè)用于系統(tǒng)調(diào)試)，SPI接口以及2線串行接口，21個(gè)可用的I/O引腳。圖1無(wú)線數(shù)傳模塊JN5139－001－M02的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖1．2供電電源的選擇大部分情況下農(nóng)田監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)都無(wú)市電，經(jīng)過分析論證和反復(fù)試驗(yàn)，選擇采用太陽(yáng)能電池和免維護(hù)鉛酸蓄電池的電源方案。太陽(yáng)能電源結(jié)構(gòu)如圖2所示，白天太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)輻射轉(zhuǎn)換成電能，對(duì)蓄電池充電，同時(shí)為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供電能;夜間蓄電池放電，繼續(xù)維持系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。DC－DC電源變換電路把單一的+12V電壓轉(zhuǎn)換為各部分所需的不同種類直流電壓。圖2太陽(yáng)能電源框圖1．3無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)傳感器節(jié)點(diǎn)是一個(gè)具有信息收集和處理能力的微處理系統(tǒng)［1］，由傳感器模塊、處理器模塊、無(wú)線通信模塊和能量供應(yīng)模塊等組成(如圖3所示)。傳感器節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中可以充當(dāng)數(shù)據(jù)采集者、數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站或簇頭節(jié)點(diǎn)的角色。數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)收集傳感器數(shù)據(jù)(如溫度、濕度、壓力、流量等)，通過通信路由協(xié)議直接或間接將數(shù)據(jù)傳輸給遠(yuǎn)方基站節(jié)點(diǎn);作為數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站，節(jié)點(diǎn)除了完成采集控制任務(wù)外，還要接收鄰近節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)發(fā)給到距離基站更近的鄰居節(jié)點(diǎn)或者直接轉(zhuǎn)發(fā)到基站點(diǎn);作為簇頭，節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)收集該簇內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)，經(jīng)數(shù)據(jù)融合后，發(fā)送到基站點(diǎn)。圖3無(wú)線傳感器網(wǎng)?

鈐賜鈆ㄐ諾耐暾銄酜?棧，96KB的ＲAM存儲(chǔ)器可以支持網(wǎng)狀路由和控制器功能，而不需要外部擴(kuò)展任何的存儲(chǔ)器空間。同時(shí)，它擁有4路12位的模擬量輸入，，2路11位的模擬量輸出，2個(gè)比較器，溫度傳感器，2個(gè)應(yīng)用程序定時(shí)器，3個(gè)系統(tǒng)定時(shí)器，2個(gè)UAＲT異步串口(一個(gè)用于系統(tǒng)調(diào)試)，SPI接口以及2線串行接口，21個(gè)可用的I/O引腳。圖1無(wú)線數(shù)傳模塊JN5139－001－M02的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖1．2供電電源的選擇大部分情況下農(nóng)田監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)都無(wú)市電，經(jīng)過分析論證和反復(fù)試驗(yàn)，選擇采用太陽(yáng)能電池和免維護(hù)鉛酸蓄電池的電源方案。太陽(yáng)能電源結(jié)構(gòu)如圖2所示，白天太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)輻射轉(zhuǎn)換成電能，對(duì)蓄電池充電，同時(shí)為監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供電能;夜間蓄電池放電，繼續(xù)維持系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。DC－DC電源變換電路把單一的+12V電壓轉(zhuǎn)換為各部分所需的不同種類直流電壓。圖2太陽(yáng)能電源框圖1．3無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)傳感器節(jié)點(diǎn)是一個(gè)具有信息收集和處理能力的微處理系統(tǒng)［1］，由傳感器模塊、處理器模塊、無(wú)線通信模塊和能量供應(yīng)模塊等組成(如圖3所示)。傳感器節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中可以充當(dāng)數(shù)據(jù)采集者、數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站或簇頭節(jié)點(diǎn)的角色。數(shù)據(jù)采集節(jié)點(diǎn)收集傳感器數(shù)據(jù)(如溫度、濕度、壓力、流量等)，通過通信路由協(xié)議直接或間接將數(shù)據(jù)傳輸給遠(yuǎn)方基站節(jié)點(diǎn);作為數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站，節(jié)點(diǎn)除了完成采集控制任務(wù)外，還要接收鄰近節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，將其轉(zhuǎn)發(fā)給到距離基站更近的鄰居節(jié)點(diǎn)或者直接轉(zhuǎn)發(fā)到基站點(diǎn);作為簇頭，節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)收集該簇內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)，經(jīng)數(shù)據(jù)融合后，發(fā)送到基站點(diǎn)。圖3無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)體系結(jié)構(gòu)圖1．4數(shù)據(jù)處理軟件監(jiān)測(cè)中心計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理軟件包括串口通信部分、數(shù)據(jù)處理模塊、監(jiān)測(cè)結(jié)果圖形顯示部分以及菜單界面等。軟件采用面向?qū)ο蟮母呒?jí)編程語(yǔ)言VisualC++為編程語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)了友?

【參考文獻(xiàn)】

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4 高英明;金仁成;王立鼎;王宏斌;劉瑞瑞;;嵌入式無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)與通信研究[J];大連理工大學(xué)學(xué)報(bào);2008年05期

5 楊軍;;數(shù)傳電臺(tái)和GPRS通信技術(shù)特點(diǎn)[J];電力需求側(cè)管理;2007年02期

6 肖德琴;王景利;羅錫文;;大規(guī)模農(nóng)田傳感器網(wǎng)絡(luò)通信能耗模型[J];計(jì)算機(jī)科學(xué);2009年08期

7 周濤;李士寧;張集文;沈晶晶;;多通信方式的WSN匯聚節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];計(jì)算機(jī)工程;2009年11期

8 劉勤;;測(cè)繪行業(yè)中數(shù)傳電臺(tái)與GPRS的優(yōu)勢(shì)比較[J];山西建筑;2009年22期

9 高紅亮;錢志;;WSN節(jié)點(diǎn)與PC機(jī)無(wú)線通信的方法研究[J];可編程控制器與工廠自動(dòng)化;2011年03期

10 張瑞瑞;陳立平;郭建華;王彥集;徐剛;;農(nóng)田土壤監(jiān)測(cè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)通信平臺(tái)[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2008年S2期

【共引文獻(xiàn)】

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4 彭細(xì)橋;王江偉;李宏光;陳頤;劉紅艷;;物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)信息化管理上的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)[J];廣東農(nóng)業(yè)科學(xué);2012年02期

5 喻言;李志瑞;王潔;張傳杰;歐進(jìn)萍;;海洋平臺(tái)檢測(cè)的無(wú)線低頻振動(dòng)傳感器設(shè)計(jì)與驗(yàn)證[J];大連理工大學(xué)學(xué)報(bào);2012年06期

6 尚明華;秦磊磊;黎香蘭;王風(fēng)云;趙佳;;溫室環(huán)境信息無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J];山東農(nóng)業(yè)科學(xué);2012年10期

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10 崔麗珍;李璋;史明泉;;一種新型多用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J];傳感器與微系統(tǒng);2014年07期

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3 劉國(guó)軍;李建岐;黃畢堯;王智慧;王楠;徐鑫;;農(nóng)村電網(wǎng)通信網(wǎng)技術(shù)研究與應(yīng)用[A];2012年電力通信管理暨智能電網(wǎng)通信技術(shù)論壇論文集[C];2013年

4 鄭績(jī)東;謝正苗;王學(xué)麗;陳建軍;;農(nóng)業(yè)土壤污染自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的3S和WSN技術(shù)[A];2014中國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì)（第四章）[C];2014年

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

7 胡曉中;工業(yè)無(wú)線監(jiān)控終端的研究與開發(fā)[D];中南大學(xué);2011年

8 王傳坤;大功率風(fēng)電齒輪箱的無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)研究[D];安徽理工大學(xué);2010年

9 陳樹樹;基于GPRS技術(shù)和無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的水廠監(jiān)控系統(tǒng)[D];內(nèi)蒙古科技大學(xué);2010年

10 楊世英;基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的管道泄漏監(jiān)測(cè)技術(shù)的研究[D];燕山大學(xué);2011年

【二級(jí)參考文獻(xiàn)】

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3 蔣鵬;;基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的濕地水環(huán)境遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[J];傳感技術(shù)學(xué)報(bào);2007年01期

4 蔡皓;馮仁劍;萬(wàn)江文;;具有多種通信方式的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)[J];傳感技術(shù)學(xué)報(bào);2008年01期

5 何延杰;李臘元;邢明彥;;WSN中一種能量均衡的分簇路由協(xié)議的設(shè)計(jì)[J];傳感技術(shù)學(xué)報(bào);2009年10期

6 段其昌;陳艷;周元;;基于能量距離復(fù)合權(quán)值Dijkstra算法的新型能量均衡WSN路由算法[J];傳感技術(shù)學(xué)報(bào);2010年11期

7 王淑華;孫超;陳秀文;;唐山農(nóng)網(wǎng)系統(tǒng)無(wú)功運(yùn)行現(xiàn)狀及建議[J];電力電容器與無(wú)功補(bǔ)償;2009年06期

8 楊軍;;數(shù)傳電臺(tái)和GPRS通信技術(shù)特點(diǎn)[J];電力需求側(cè)管理;2007年02期

9 吳暉;梁青云;;基于GPRS技術(shù)的變電站直流設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)[J];電力自動(dòng)化設(shè)備;2009年05期

10 于小亮;;嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)概述[J];電腦知識(shí)與技術(shù);2008年28期

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3 李志剛,周興社;傳感器網(wǎng)絡(luò)[J];計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究;2004年12期

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7 馬碧春;;無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)在醫(yī)療行業(yè)的應(yīng)用展望[J];中國(guó)醫(yī)院管理;2006年10期

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4 李華;李文秀;;無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在養(yǎng)殖業(yè)污染防治上的應(yīng)用前景[A];全國(guó)畜禽和水產(chǎn)養(yǎng)殖污染監(jiān)測(cè)與控制治理技術(shù)交流研討會(huì)論文集[C];2008年

5 李潔;任海風(fēng);;K重覆蓋無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化[A];中國(guó)計(jì)量協(xié)會(huì)冶金分會(huì)2011年會(huì)論文集[C];2011年

6 余e

本文編號(hào)：2576874