基于无线传感器网络的温度采集与管理系统设计开题报告

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1、开题报告基于无线传感器网络的温度采集与管理系统设计1选题的背景、意义目前,无线传感器网络技术的迅猛发展,促进了无线网络的发展,而基于若干传感器组建的无线网络在工业、农业等领域中也逐渐成为研究的热点方向。在无线传感器网络被研究之前,有一些领域使用了有线形式的传感器网络。在农业方面,如对于农田环境的监测,使用过有线传感器网络,但是由于有线传感器网络对于布线的要求、传输距离的问题,以及设备安全性等问题,都成为了其发展的瓶颈问题。无线传感器网络是由大量的密集部署在监控区域的智能传感器节点采用自组网形式构成的一种网络应用系

2、统。传感器节点的位置不能预先确定,在任意时刻,节点间通过无线通道连接,采用多跳、对等通信方式。传感器节点具有很强的协同能力,通过局部的数据采集、预处理以及节点间的数据交换来完成全局任务。无线传感器网络是一个多学科交叉的综合性科学研究领域，能够通过各类集成化的微型传感器协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息，这些信息通过无线方式被发送，并以自组多跳的网络方式传送到用户终端，从而实现物理世界、计算世界以及人类社会三元世界的连通。正是因为这种广泛的用途，使得无线传感器网络在众多领域如农业、军事、森林保护等方

3、面有着实际的用途和研究价值[1]。　比如说无线传感器网络在设施农业中的应用.设施农业是近年来随着农业环境工程技术的突破,迅速发展起来的一种集约化程度很高的农业生产技术。由于设施农业是在人为可控环境保护设施下的农业生产,摆脱了传统农业生产条件下自然气候、季节的制约,以超时令、反季节生产的设施园艺作物为主,不仅使单位面积产量及畜禽个体生产量大幅度增长,而且保证了农牧业产品,尤其是蔬菜、瓜果和肉、蛋、奶的全年均衡供应。设施农业目前已由简易塑料大棚、温室发展到具有人工环境控制设施的自动化、机械化程度极高的现代化大型温室和

4、植物工厂。设施农业在具有高附加值、高效益、高科技含量的设施园艺领域发展迅速,其栽培对象主要为蔬菜、花卉和果树。近年来,设施畜牧业、设施水产养殖也在逐渐兴起[3]。国外对温室环境控制技术研究较早,始于20世纪70年代。先是采用模拟式的组合仪表,采集现场信息并进行指示、记录和控制。20世纪80年代末出现了分布式控制系统,现阶段开发和研究集中于计算机数据采集控制系统的多因子综合控制系统、多数据融合技术等[1-2]。目前,世界各国的温室控制技术发展很快,一些国家在实现自动化的基础上正向着完全自动化、无人化的方向发展[4]

5、。2相关研究的最新成果及动态2.1在温室作物环境信息监测方面的应用2002年由美国因特尔公司在俄勒冈州建立了第一个无线葡萄园,将传感器节点分布在葡萄园中,实时监控园中的土壤温度、湿度以及有害物的数量等因素,实现对葡萄园的无线控制。而近几年,将无线传感器网络应用于温室中得到的研究成果比较突出,由于温室是一个相对稳定的环境,所以将无线传感器网络运用于其中比较的容易。目前,国内柳桂国、应义斌(2002)的嵌入蓝牙芯片的温室环境检测与控制系统,杜辉等人(2005)的基于蓝牙技术的分布式温室监控系统,都是一些较成功的案例。

6、2.2在农田作物环境信息监测方面的应用无线传感器网络能够在温室中得到成功的运用是基于温室中相对稳定的环境因素,温室可以看成是相对稳定的农田环境,即便是这样,还是给在农田环境中的作物信息监测的应用奠定了一个很好的基础。农田环境是直接受到自然因素影响的,尤其是温度、湿度、降雨量和光照等,而各种农作物对于农田环境的要求还不同,所以,要求运用于农田中的无线传感器网络要能够有很好的监测效果。首先,所要求的节点数量多,因为农田尤其是大农田,面积广,要想能够很好的监测,散落的节点必须分散且数量多,其次就是要求数据传输的流畅和准

7、确性,这就要求各个节点之间要有一个很适合的传输协议,既能保证传输数据的实效性、准确性又要保证节点的功耗要低,因为节点的功耗低,使用的时间也就长。数量众多还必须保证节点的成本低。如节水灌溉就是一个很好的实例。灌溉是农田中的一个重要的方面。具有简单功能的节点,采用电池供电通过相关的电源处理可以控制不同中小功率的直流电磁阀门(如电动水动电磁阀、减压阀、调压阀、安全阀以及流量控制阀等),分布在农田中的节点具有对土壤温度、湿度等方面的数据的监测作用,通过这些数据的收集,结合网关以及后台监测主机,通过GPS或Internet

8、来精确控制农田中的灌溉。可以看到,在柳桂国、应义斌(2002)的嵌入蓝牙芯片的温室环境检测与控制系统和杜辉等人(2005)的基于蓝牙技术的分布式温室监控系统中,由于是应用于温室这个环境中,所以可以采取蓝牙技术,但应用于农田环境中,显然蓝牙技术就不适合了,这时候ZigBee技术就是替代蓝牙技术的最佳方案之一。近几年,由于注意到ZigBee技术相对于蓝牙有着功耗低、数据抗干扰