基于无线传感器网络的畜禽设施养殖环境监控系统设计

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1、摘要农业的发展对于国家稳定和发展起着举足轻重的作用，把高新技术引入农业是变革传统农业、提高农业生产效率的必由之路。无线传感器网络技术在低功耗无线通信技术、嵌入式计算技术、传感技术及集成电路技术飞速发展的前提下诞生并迅速发展。本文用无线传感器网络技术解决畜禽设施养殖环境监控问题。根据畜牧业对环境依赖程度较高的特点，把无线传感器网络技术引入到畜禽设施养殖领域，采集其温室内的环境参数，并对数据进行转换和处理，得到控制命令进而有效控制畜禽设施养殖环境，提高畜禽养殖的生产效率。本文完成的主要工作和贡献：(1)分析畜禽设旎养殖环境监控系统的具体要求，设计其无线传感器网络总体解决方案；(2)设

2、计低功耗的无线传感器网络传感节点、控制节点并调试；设计各功能模块测试软件，包括传感器数据采集、无线通信、外部Flash读写等，对其有效性进行检测；(3)分析嵌入式TinyOS操作系统运行机制及其消息结构，修改驱动组件，实现介质访问层，设计适合畜禽设施养殖应用环境的路由结构：(4)设计无线传感器网络基站，在Linux操作系统下编程实现网络数据的接收并解析、数据成帧与发送、数据转换、控制算法以及与监控站点的通信：(5)构建基于无线传感器网络的畜禽设施养殖环境监控系统，设计网络启动重启机制、时问同步机制，设计用户界面，进行现场测试并分析试验结果。本文研究成果具有广泛的应用价值，可用于智

3、能温室、智能建筑等类似的环境监控场所。关键词：无线传感器网络，环境监控，畜禽设施养殖，嵌入式操作系统东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：兰垒垄盔：日期：2竺丝．‘7东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和

4、电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括刊登)论文的全部或部分内容。论文的公布(包括刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名：盟L铆签名：隧日期：洲矗1第一章绪论1．1课题研究的应用背景及其意义随着低功耗无线通信技术、嵌入式计算技术、传感技术及集成电路技术的飞速发展和同益成熟，使得大量的、低成本的小型或微型传感器通过链路自组织成分布式无线传感器网络成为现实Il。J。所谓分布式自组织无线传感器网络(简称：无线传感器网络，wirelesssensornetworks(

5、WSN)，也有研究人员称作智能无线传感网络)就是由部署在监测区域内大量的廉价小型或微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成一个多跳的自组织智能网络系统，其目的是协作地获取和处理网络覆盖区域中感知对象的信息，并发送给观察者。无线传感器网络可以在长期无人值守的状态下工作，在军事国防、工农业、城市管理、生物医疗、环境监测、抢险救灾、防恐反恐、危险区域远程监控等许多领域都有重要的科研价值、巨大的实用价值和广阔的市场前景【4枷J。正因为其所具有重大价值，美国、R本、西欧等许多国家政府和科研机构都投入巨资，设立启动了许多关于无线传感器网络的研究计划。美国商业周刊认为，无线传感器网络是全球未来

6、四大高技术产业之一。农业是国民经济的命脉，随着人民生活水平的提高、国民经济的发展和社会的需求，对农业的信息化和智能化提出了要求，而且其水准愈来愈高。中国工程院院士王懋华认为：进入90年代以来，信息技术的飞速发展，真正使农业产业产生新的变革。中国农业在过去近30年的时问内有了很大的发展，但是和国外发达国家农业相比，还有很大的差距，而且差距是全方面的，主要问题是目前中国农业生产投入大、产出少，科技含量低，资源的利用率和转化率偏低。据统计，国外发达国家农业产量的提高，83．3％依靠科技投入，只有16．7％依靠耕地面积的扩张。随着高科技的发展，国内外畜禽设施养殖与畜禽生态养殖相比，比重愈

7、来愈大，其设施使用量呈逐年上升趋势，特别是发达国家。而就我国目前的状况而言，其产量在农业生产总产值中办已占有重要的地位。传统的、落后的农业被新型的、现代化农业取代已成必然趋势，因此，随着高科技的进步，畜禽设旋科学养殖在农业生产中的地位将愈来愈重要。同时，它也突破了传统畜禽养殖受地域、自然环境、气候等诸多因素的限制，因此对农业生产的意义重大。因此，解决中国农业存在的问题，必须依靠科技进步。传统农业的发展已经到了末路，新型的现代农业取代传统农业已成必然之势。因此，以农业生产者获取、处