基于太阳能供电的森林环境无线监测系统设计.pdf

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1、通信与信息处理《自动化技术与应用2016年第35卷第2期CommunicationandInformationProcessing基于太阳能供电的森林环境无线监测系统设计★刘杰．李开宇，丁豪杰，陈智军(1．南京航空航天大学自动化学院，江苏南京210016；2．上海金融学院信息化办公室，上海201209)摘要：设计了一种基于太阳能供电的森林环境无线监测系统；该系统使用反激变换器来实现太阳能电池板的最大功率点跟踪(MaximumPowerPointTracking，MPPT)，并采用锂离子电池与超级电容器混合储能方案，能够满足传感器节点供电需求；同时设计了基于Cc2430+

2、sTM32+GPRS的森林环境无线监测系统，详细阐述了网关控制中心和终端节点的软硬件设计，并根据森林环境的特点采用双协调器进行间歇组网。通过森林的现场试验，测得系统的最大单跳距离约为60m，数据传输成功率达95％以上，同时该系统能有效平衡各个传感器节点的能量消耗，增强了该监测系统的可持续性。关键词：太阳能供电系统；无线传感器网络；森林环境监测；节点硬件设计；Zigbee中图分类号：TP363文献标识码：A文章编号：1003—7241(2016)02—0057—06DesignofForestEnvironmentaIWirelessMonitoringSystemBas

3、edonSolarEnergyPowerSupplyLIUJie，LIKai-yu，DINGHao-jie，CHENZhi-jun(1．CollegeofAutomation，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016China；2．Informatizationofice，ShanghaiFinanceUniversity,Shanghai201209China)Abstract：Aforestenvironmentmonitoringsystembasedonsolarenergypower

4、supplyisresearchedanddesigned．Inthesystem，aflybackconverterisusedtorealizethesolarbatterymaximumpowerpointtrackingandthethelithium-ionbatteryandsupercapacitormixedenergystoragesolutionsisadopted，itcansatisfythenodesneed．AlsothispaperpresentsaforestenvironmentalmonitoringsystembasedonCC24

5、30+STM32+GPRS，theGatewaycontrolcenterandRFDnodesdesignofhardwareandso．arearegiven．Itformsanintermitentnetworkusingdoublecoordinator．Throughthefieldexperimentsinaforest，thelargestsinglejumpdistanceisabout60m，datatransmissionsuccessrateismorethan95％．Atthesalnetime，thissystemCanbalancetheen

6、ergyconsumptionofeachnode，efectivelyenhancesthesustainabilityofthemonitoringsystem．Keywords：solarenergyharvestingsystem；WSNs；forestenvironmentalmonitoringsystem；nodehardwaredesign；ZigBee1引言再生资源，它对人类有着重要的经济价值。同时森林森林环境是人类自然环境中生物环境的重要组成对CO的影响，可使温室效应减缓，对防止地球气候部分，是地球生物圈中的重要成分，也是地球陆地生变暖能起一定的遏制

7、作用。因此，做好森林环境监测态系统的主体。森林环境具有的生态效能包括涵养水工作对于人类社会与环境的协调发展和课持续发展有源、保持水土、防止土地沙化、防止土壤退化等。此外，着极为重要的意义。森林不仅是人类的重要环境条件，也是人类可利用的森林监测节点具有大空间范围分布的特点，无法用物理连线为传感器节点提供电源。因此，持续、稳定可靠的电源来源是大范围分布无线传感网络面临的一大技·基金项目：国家自然科学基金(编号51005121)术挑战。基于森林环境太阳能丰富的事实，本文提出基收稿日期：2012—09—10于反激变换电路拓扑将太阳能能量转化为电能