低成本低功耗的溫室測控系統(tǒng)無線通信技術.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雜，安裝維護難度大，成本高等缺點。利用無線傳感器網絡實現(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，實現(xiàn)溫室等設施農業(yè)低成本低功耗的無線傳感網絡測控系統(tǒng)是設施農業(yè)急需解決的前沿課題。 針對當前溫室測控系統(tǒng)信息傳輸技術存在的問題，根據(jù)溫室環(huán)境具體結構特征提出變結構自組織無線傳感網絡體系物理結構和邏輯結構，并確

2、定了系統(tǒng)通信頻率、匯聚節(jié)點覆蓋半徑及傳感器節(jié)點睡眠時間等組網關鍵技術參數(shù)，構建動態(tài)星型的溫室測控系統(tǒng)無線傳感器網絡框架。綜合分析現(xiàn)有的無線傳感器網絡硬件節(jié)點設計情況，根據(jù)溫室測控系統(tǒng)特點進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)點位置模塊、顯示模塊和RS-232串口通信模塊的硬件電路設計。利用高性能頻譜分析儀GSP-830調試2.4G高頻無線通信模塊，確定了其匹配網絡電路的相關參數(shù)，能夠保證無線通信模塊在各工作頻段達到相應

3、的頻譜要求，實現(xiàn)無線節(jié)點的多頻段可靠通信。由于低成本的無線通信模塊物理層以及MAC層協(xié)議簡單，自身并不具備復雜網絡的通信能力，借鑒IEEE802.15.4協(xié)議，結合選定的動態(tài)星型無線傳感器網絡框架特點，在該通信模塊固有幀結構的基礎上進行幀擴展設計，擴充完善網絡通信協(xié)議，研究了傳感器節(jié)點、控制節(jié)點和匯聚節(jié)點的通信算法，解決移動匯聚節(jié)點在移動過程中與覆蓋范圍內傳感節(jié)點、控制節(jié)點的連接問題，動態(tài)形成自組織星型網絡。 研究結果表明，通過