基于6LoWPAN无线传感器网络的农业环境实时监控系统.pdf

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1、第26卷第10期2242010年lO月农业工程学报TransactionsoftheCSAEV01．26No．10Oct．2010基于6LoWPAN无线传感器网络的农业环境实时监控系统王晓喃，殷旭东(常熟理工学院，常熟215500)摘要：针对现有农业环境监控系统的不足，提出了一种基于6LoWPAN无线传感器网络的农业环境实时监控系统，该系统采用6LoWPAN构架实现互联网与无线传感器网络之间的点到点通信，无需特定的网关进行协议转换或者协议承载，从而实现了对农业环境的实时监测和控制，降低了能耗，缩短了延迟时间。该文从硬件结构、软件结构及节能等方面对此系统进行了详细阐述和分析，试

2、验结果表明该系统的实用性和高效性，可应用于温室、农田、苗圃等区域。关键词：传感器网络，监控，农业，环境管理系统，网关，互联网doi：10．3969／j．issn．1002—6819．2010．10．038中图分类号：TP273+．5文献标志码：A文章编号：1002-6819(2010)-10-0224—05王晓喃，殷旭东．基于6LoWPAN无线传感器网络的农业环境实时监控系统[J]．农业工程学报，2010，26(10)：224--228．WangXiaonan，YinXudong．Agriculturalenvironmentreal-timemonitorandcontro

3、lsystembasedOil6LoWPANsensornetworks[J]．TransactionsoftheCSAE，2010，26(10)：224--228．(inChinesewithEnglishabstract)0引言无线传感器网络(wirelesssensornetwork，WSN)具有结构紧凑、易于布置、易于维护、价格便宜、测量精度高等优点，非常适合设施农业环境的监测与控制。2002年英特尔公司率先在俄勒冈州建立了第一个无线传感葡萄园，传感器节点被分布在葡萄园的每个角落，每隔一段时间检测一次土壤温度、湿度或该区域有害物的数量以确保葡萄可以健康生长，进而获得了

4、大丰收【lJ。近年来，国内外研究人员对此领域均有研究，并取得了一定的研究成果，其中比较典型的成果有：采用无线通信方式实现WSN的智能网络系统，以实现农田环境信息的分布式多点采集回；采用分组无线服务(generalpacketradioservice，GPRS)和网络技术实现远距离的农田环境信息采集系纠3】；将WSN应用于作物精量灌溉系统及作物水分状况监测系纠"】，将WSN应用于温室环境信息的采集【6】，将WSN用于农田数据的采集和传输等[7-11]。上述研究成果具有重要的应用价值和实际意义，但也存在不足。系统中的WSN与互联网之间无法进行点到点通信，即用户无法对某一特定区域的

5、环境参数进行实时监测，也无法向某一特定控制传感器节点发送控制命令以驱动温度、湿度等调节装置实现对农业环境的实时控制；系统中的WSN无法直接接入互联网，即系统需要通过特定网关进行协议转换或者协议承刻12—4】才能实现WSN与互联网的通信，增加了能耗和处理延迟时间，也增加了系统的不稳定性。针对现有系统的不足，本文提出了一种基于收稿口期：2010一01．19修订日期：2010-10-06基金项目：江苏省自然科学基金(BIC2009133)；中国博士后科学基金(20090451217)作者简介：王晓喃(1973一)。女，沈阳人，博士后，副教授，研究方向为无线传感器网络、6LoWPAN

6、：g；线传感器网络。常熟常熟理工学院，215500。Email：wxn_2001@163．tom6LoWPAN无线传感器网络[15-16】的农业环境实时监控系统。实现了WSN与互联网之间的点到点通信，用户能够对某一特定区域的农业环境参数进行实时监测和控制；系统中的WSN直接接入互联网，无需特定的网关进行协议转换或者协议承载。1主要功能与体系结构1．1主要功能本系统实现苗圃、农田、大棚等区域的环境条件监测与控制，根据环境监测的要求，本系统具有以下功能：1)农业环境信息的感知、采样及传输。传感器节点能够接收并解释来自互联网用户的命令，通过无线传感器网络及互联网及时地将采集到的农业

7、环境信息数据传送到互联网用户终端，供研究人员进行在线或离线数据挖掘和分析。2)数据的访问与控制。对监控区域的数据访问可分为现场和远程2种方式，在执行初始化配置和现场维护任务时，需要对系统进行现场调试；在系统运行期间，普通农业劳动者不受地理位置限制，可通过互联网对传感器节点进行点到点的访问和控制。3)传感器节点的节能。根据农作物的生长周期，监控系统需要在无人干预的条件下，依靠自身电池连续工作运转几个月。传感器节点的能耗主要用于数据的接收和发送，因此要尽量减少传感器节点的数据传输量，以降低能耗延长系统生存时