茶园信息采集无线传感器网络节点设计.pdf

《茶园信息采集无线传感器网络节点设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第27卷2011缸第5期5月农业工程学报TransactionsoftheCSAE、，01．27No．5May．2011169茶园信息采集无线传感器网络节点设计王卫星1，一，罗锡文1，燃，孙道宗1，一，姜晟2，肖国坤3(1．华南农业大学南方农业机械与装备关键技术省部共建教育部重点实验室，广州510642：2．华南农业大学工程学院，广州510642；3．广州三星通信技术研究有限公司，广州510663)摘要：针对茶园中所存在的无线通信障碍问题，该文设计了一款适合茶园信息采集的无线传感器网络节点。节点以AT

2、megal28为核心，nRF905射频芯片及其外围电路作为无线通信模块，SHTll空气温湿度传感器和TDR-3土壤含水量传感器及其外围电路作为传感器模块，并以该节点为硬件甲台编写了通信协议、应用程序和后台管理软件。分析、测试了节点的功耗和通信距离，在空旷地带，节点的有效通信距离达到1501TI，与Micaz节点对比室内外通信距离分别提高了200％和150％。在广东省英德茶园基地进行了组网试验测试，结果表明：网络平均丢包率为0．84％，传感器感知精度达到98．2％，能够满足茶园信息采集的应用要求。关键词

3、：信息采集，无线传感器网络，节点设计，通信距离，能耗，茶园doi：10．3969，j．issn．1002—6819．2011．05．030中图分类号：TP242文献标志码：A文章编号：1002—6819(2011)-05--0169-05王卫星，罗锡文，孙道宗，等．面向茶园信息传输的无线传感器网络节点设计Cd]．农业工程学报，2011，27(5)：169—173．WangWeixing，LuoXiwen，SunDaozong，eta1．Designofwirelesssensornetworknode

4、fordatatransmissioninteaplantations阴．TransactionsoftheCSAE，201l，27(5)：169—173．(inChinesewithEnglishabstract)0引言作物信息采集的智能化和信息化是实施精细农业的关键技术之一【1】，国内外已有科研人员将无线传感器网络(wirelesssensornetwork，WSN)技术应用于农田信息采集。为满足农业信息采集中监测周期长的需求，研究人员结合不同的应用场合，设计了多种专用的无线传感器网络节点。张瑞瑞

5、等设计了针对农田信息采集的传感器节点及其应用系统，采用ATmegal28+CCl000作为核心模块，监测农田空气的温、湿度及其土壤水分含量和温度【2。】。节点功耗较低，但是节点的通信距离有待进一步的提高。杨志勇等采用ATmegal28+CC2420设计了一款监测茶园空气温、湿度和土壤水分含量的无线传感器网络节点及其网络系统，采用TinyOS作为其操作系统，但由于节点通信距离短，限制了其推广和应用【4J。刘卉等采用JN5121作为无线通信模块，设计、开发了农田土壤温湿度无线传感器网络监测系纠引，由于采用

6、收稿日期：2010-08．27修订Fj期：2010-10—27基金项目：2008年度“高等学校博士学科点专项科研基金”(200805640010)：广东省科技厅农业攻关项目(20108020315021)作者简介：王卫星(1963一)，男，河北宣化人．博士，博士生导师，中国农业工程学会会员(E041200223S)，主要从事无线传感器网络，电子信息技术在农业上应用的研究。广州华南农业大学工程学院，510642。Email：weixing@SeaU．edu．eltl※通信作者：罗锡文(1945一)，男，

7、湖南人，博士生导师，中国工程院院士，中国农业工程学会会员(E041200118S)。广州华南农业大学南方农业机械与装备关键技术省部共建教育部重点实验室，510642．Emml：xwlua@∞au．edu．gn星型组网方式，网络规模受到了限制，难以满足应用的要求。苏志雄设计了基于FPGA的具有自主知识产权的节点软硬件系统【6J，在Altera和Xilinx平台上进行了仿真，但没有集成ADC、DAC及射频电路，节点系统尚需实际组网验证。灿imBaggio等设计了监测大棚内空气温、湿度的无线传感器网络节点及

8、其网络系统，采用Zig,Bee通信协议【71。但是路由节点需要持续供电，功耗大、成本高。茶树种植密集，多处于山区、坡地，且茶园中不乏电线杆、其他树木等通信障碍物，使得无线传感器节点的通信距离受到限制。因此，在尽可能延长节点生命周期的基础上，本文通过合理的硬件系统和软件系统设计，有效提高了节点的通信距离【81。1硬件系统节点通过自组网的形式将采集的信息发送至监控中心，实现对茶园的环境温度、空气湿度和土壤水分含量的采集。传感器节点由处理器模块、无线通信模块、