无线传感器网络在农业中的应用

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1、第21卷增刊农业工程学报Vol.21Supp2322005年12月TransactionsoftheCSAEDec.2005无线传感器网络在农业中的应用11,2111乔晓军,张　馨,王　成,任　东,何秀红(1.国家农业信息化工程技术研究中心,北京100089;2.武汉理工大学自动化学院,武汉450002)摘　要:无线传感器网络集传感器技术、微机电系统(MEMS)技术、无线通信技术、嵌入式计算技术和分布式信息处理技术于一体,是多学科高度交叉的、知识高度集中的热点研究领域,因其广阔的应用前景而备受关注。该文综

2、述了无线传感器网络的节点构成、体系结构、研究热点,以及在农业中的应用研究现状,针对性地提出在温室、节水灌溉、畜牧等农业领域应用无线传感器网络的方案与思路,为无线传感器网络在农业中的应用拓宽思路,争取早日将无线传感器网络投入到农业应用领域。关键词:无线传感器网络;农业应用;无线传感器节中图分类号:S126文献标识码:B文章编号:100226819(2005)S20232203乔晓军,张　馨,王　成,等.无线传感器网络在农业中的应用[J].农业工程学报,2005,21(S):232-234.QiaoXiaoj

3、un,ZhangXin,WangCheng,etal.Applicationofthewirelesssensornetworksinagriculture[J].TransactionsoftheCSAE,2005,21(Supp):232-234.(inChinesewithEnglishabstract)发送给各节点,汇聚节点直接与互联网PC或无线方式0　引　言相连,通过互联网或无线方式实现任务管理节点(即用无线传感器网络集传感器技术、微机电系统户)与传感器之间的通信。(MEMS)技术、无线通信技术

4、、嵌入式计算技术和分布式信息处理技术于一体,因其广阔的应用前景而成为当今世界上备受关注的、多学科高度交叉的的热点研究领域。2003年MIT技术评论TechnologyReview在预测未来技术发展的报告中,将其列为改变世界的10大新[1]技术之一。农业作为无线传感器网络应用的重要领域,目前还没有得到应有的重视。本文在简介无线传感器网络的基础上,重点介绍其在农业中的应用,为无线传感器网络在农业中的应用拓宽思路,争取早日将无线传感器网络图1　无线传感器网络结构广泛的投入到农业应用领域。Fig.1Structu

5、reofwirelesssensornetworks1　无线传感器网络1.2　传感器节点构成无线传感器网络将逻辑上的信息世界与真实物理在不同应用中,节点的组成略有不同(见图2),但都世界融合在一起,将改变人与自然交互的方式,具有资包括以下基本单元:传感器单元(传感器及相关信号调源限制、网络动态性强、以数据为中心、节点数量大密度理和数模转换等)、处理单元(CPU、存储器、嵌入式操高等特点。作系统)、通信单元及电源(包括相关电源管理)[3]。此外1.1　无线传感器网络结构定位系统、移动系统、执行机构、电源自供

6、电装置及复杂无线传感器网络结构如图1所示,网络由传感器节信号处理(包括声音、图像、数据处理及信息融合)即图点、汇聚节点、现场数据收集处理决策部分及分散用户中虚线所示,可以根据不同的应用做出取舍。[2]接收装置。传感器节点随机部署在感知区域内,每个节点都可以采集数据,并采用自组多跳路由无线方式把数据传到汇聚节点(网关),同时汇聚节点也可以将信息收稿日期:2005209226基金项目:农业科技成果转化资金项目(05EFN211100002);北京市科技计划项目(Z0005190040831)联合资助作者简介:

7、乔晓军(1965-),男,博士,副研究员,主要从事农业设施智能控制系统和蔬菜专家系统开发应用工作。北京　国家农业信息化工程技术研究中心,100089。Email:qiaoxj@nercita.org.cn;图2　无线传感器网络节点构成xjqiao@263.netFig.2Configurationofwirelesssensornetworks'node©1995-2006TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.　增刊乔晓军等:无线传感器网

8、络在农业中的应用2331.3　网络协议体系结构化,利用网关实现控制装置的网络化,从而达到现场组目前无线传感器网络研究的热点都是围绕网络体网方便、增加作物产量、改善品质、调节生长周期、提高[4]系结构(图3)展开的,主要包括网络通信协议模块中经济效益的目的。系统应用结构见图4。的链路层MAC协议研究、网络层路由协议研究、节点研究;网络管理模块中的网络安全性健壮性研究、网络及节点功耗研究;应用支撑模块的时间同步研究、定位研究、多传