電力線通訊網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)算法在植物工廠中的應(yīng)用研究.pdf

1、大型植物工廠是一個(gè)高度集成化的智能生態(tài)系統(tǒng)，是未來農(nóng)業(yè)的一種重要發(fā)展模式，對(duì)植物工廠進(jìn)行研究具有重要意義。植物工廠的集成化控制系統(tǒng)的核心是連接所有設(shè)備的可靠的通訊網(wǎng)絡(luò)。傳統(tǒng)上，通訊網(wǎng)絡(luò)常使用工業(yè)總線技術(shù)，該技術(shù)在通訊節(jié)點(diǎn)少的情況下具有較高的可靠性和實(shí)時(shí)性，但在通訊節(jié)點(diǎn)較多時(shí)就會(huì)產(chǎn)生十分復(fù)雜的布線問題難以解決而且成本較高。本文主要提出使用電力線載波通訊技術(shù)構(gòu)建植物工廠核心通訊網(wǎng)絡(luò)，其利用已有的配電線路作為數(shù)據(jù)傳輸媒介，解決工業(yè)總線技術(shù)所產(chǎn)

2、生的復(fù)雜布線問題和成本問題。
　　因此，本文研究的重點(diǎn)是一個(gè)高性能的電力線核心控制網(wǎng)絡(luò)。在大量研究了電力線特性和電力線網(wǎng)絡(luò)算法后發(fā)現(xiàn)：其一，電力線信道電器特性復(fù)雜，強(qiáng)干擾，多徑效應(yīng)等都嚴(yán)重影響著電力線通訊。其二，應(yīng)用于電力線網(wǎng)絡(luò)的算法大都產(chǎn)生較大的網(wǎng)絡(luò)開銷或不能適應(yīng)電力線變化的信道。已有很多學(xué)者使用擴(kuò)頻技術(shù)和正交頻分復(fù)用技術(shù)在很大程度上解決了物理信道的不可靠問題。本文在減少網(wǎng)絡(luò)多余數(shù)據(jù)包發(fā)送降低數(shù)據(jù)沖突概率，簡(jiǎn)化路由規(guī)則和增強(qiáng)單跳

3、可靠性的目標(biāo)下，提出了基于多叉排序樹的電力線核心網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)算法（PLC-TR）和在其基礎(chǔ)上改進(jìn)的機(jī)會(huì)樹路由算法（PLC-OTR）。經(jīng)仿真實(shí)驗(yàn)，算法在數(shù)據(jù)包交付率、平均端到端時(shí)延和網(wǎng)絡(luò)吞吐量等方面都具有較好的性能。
　　為了驗(yàn)證算法的實(shí)際性能，本文還進(jìn)行了硬件系統(tǒng)和通訊協(xié)議的設(shè)計(jì)，主要包括：PLC通訊節(jié)點(diǎn)、植物工廠主控制器、植物工廠液晶控制面板、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層通訊協(xié)議等。實(shí)測(cè)表明，由 PLC節(jié)點(diǎn)組成的電力線核心控制網(wǎng)絡(luò)，在通訊時(shí)延和數(shù)