低成本低功耗的溫室測控系統(tǒng)無線通信技術(shù).pdf

1、目前，溫室環(huán)境測控系統(tǒng)通信方式普遍采用的是基于485總線或CAN總線的有線通信方式。而有線通信方式存在線纜錯綜復(fù)雜，安裝維護(hù)難度大，成本高等缺點(diǎn)。利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸是解決溫室環(huán)境測控系統(tǒng)通信問題的有效方法。因此，實(shí)現(xiàn)溫室等設(shè)施農(nóng)業(yè)低成本低功耗的無線傳感網(wǎng)絡(luò)測控系統(tǒng)是設(shè)施農(nóng)業(yè)急需解決的前沿課題。 針對當(dāng)前溫室測控系統(tǒng)信息傳輸技術(shù)存在的問題，根據(jù)溫室環(huán)境具體結(jié)構(gòu)特征提出變結(jié)構(gòu)自組織無線傳感網(wǎng)絡(luò)體系物理結(jié)構(gòu)和邏輯結(jié)構(gòu)，并確

2、定了系統(tǒng)通信頻率、匯聚節(jié)點(diǎn)覆蓋半徑及傳感器節(jié)點(diǎn)睡眠時間等組網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)，構(gòu)建動態(tài)星型的溫室測控系統(tǒng)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)框架。綜合分析現(xiàn)有的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)硬件節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)情況，根據(jù)溫室測控系統(tǒng)特點(diǎn)進(jìn)行低成本低功耗的硬件選擇，完成主要包括無線通信模塊、節(jié)點(diǎn)位置模塊、顯示模塊和RS-232串口通信模塊的硬件電路設(shè)計(jì)。利用高性能頻譜分析儀GSP-830調(diào)試2.4G高頻無線通信模塊，確定了其匹配網(wǎng)絡(luò)電路的相關(guān)參數(shù)，能夠保證無線通信模塊在各工作頻段達(dá)到相應(yīng)

3、的頻譜要求，實(shí)現(xiàn)無線節(jié)點(diǎn)的多頻段可靠通信。由于低成本的無線通信模塊物理層以及MAC層協(xié)議簡單，自身并不具備復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的通信能力，借鑒IEEE802.15.4協(xié)議，結(jié)合選定的動態(tài)星型無線傳感器網(wǎng)絡(luò)框架特點(diǎn)，在該通信模塊固有幀結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行幀擴(kuò)展設(shè)計(jì)，擴(kuò)充完善網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，研究了傳感器節(jié)點(diǎn)、控制節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)的通信算法，解決移動匯聚節(jié)點(diǎn)在移動過程中與覆蓋范圍內(nèi)傳感節(jié)點(diǎn)、控制節(jié)點(diǎn)的連接問題，動態(tài)形成自組織星型網(wǎng)絡(luò)。 研究結(jié)果表明，通過