【正文】 傳感器測量節(jié)點(diǎn)程序結(jié)構(gòu)流程圖如圖 所示，匯聚節(jié)點(diǎn)程序結(jié)構(gòu)流程圖如圖 所示。 (1)通信流量的減少 通過減少通信模塊發(fā)送和接收的比特數(shù)來降低通信模塊的能耗 [37]。 (3)無線系統(tǒng)待機(jī)模式：待機(jī)模式可以將系統(tǒng)平均電流消耗降到很小，在沒有數(shù)據(jù)收/發(fā)時，可以保證快速進(jìn)入 ShockBurstRX 和 ShockBurstTX 模式。實驗結(jié)果表明，該系統(tǒng)性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單、易于擴(kuò)展，具有廣泛的應(yīng)用前景 [34]。 將下載好的 TinyOS 的安裝包解壓縮，將解壓好的 文件夾拷貝到 Cygwinopt 目錄下，此時已經(jīng)搭建好了 TinyOS 的開發(fā)環(huán)境?；诖?，本文移植了針對無線傳感器網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)而 開發(fā)的操作系統(tǒng) TinyOS。該芯片集成 2046 頁 264 B Flash 存儲單元，用 于存儲傳感器重要?dú)v史數(shù)據(jù)。 T1 公司生產(chǎn)的 TPS61200 型號在輸入電壓范圍以及功耗上都很符合要求，其主要性能指標(biāo)如下：轉(zhuǎn)換效率高達(dá) 90%；自動切換升壓 /降壓模式；器件靜態(tài)電流小于 55μA；電壓輸入范圍為 ；電壓輸出范圍為 V，可調(diào)；輸出短路保護(hù)；過熱保護(hù)；具有省電模式。另一種是將微處理器芯片和射頻收發(fā)器集成在一起使用的情況，如近幾年使用較多的符合 標(biāo)準(zhǔn)的射頻收發(fā)器 CC2430， JN5139， JN5121，以及工作于 433/868/915MHz 頻段的射頻SoC 芯片 nRF9E5 等，前者在溫室環(huán)境參數(shù)遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)中應(yīng)用較多 [8, 32]，后者比較適合于溫室小范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)采集 [5,33]。 傳感器模塊 由不同類型的傳感芯片組成，具有對溫度、濕度和光照強(qiáng)度的感 知能力。 溫室監(jiān)控應(yīng)用系統(tǒng)工作流程為： (1)傳感器節(jié)點(diǎn)部署后，加電啟動，等待網(wǎng)關(guān)加入無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的命令； (2)管理員通過服務(wù)器發(fā)送啟動命令到網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，啟動允許加入無線 網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)； (3)網(wǎng)關(guān)發(fā)送啟動命令到網(wǎng)絡(luò)內(nèi)每個傳感器節(jié)點(diǎn)； (4)節(jié)點(diǎn)接收啟動命令后加入網(wǎng)絡(luò)，獲取該網(wǎng)絡(luò)的短地址信息，配置本地鏈路地址，建立路由； (5)節(jié)點(diǎn)向網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)申請全局單播地址網(wǎng)絡(luò)前綴，由網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)分配節(jié)點(diǎn)全局單播地址，節(jié)點(diǎn)把配置 參數(shù)經(jīng)由網(wǎng)關(guān)傳輸并存儲到服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中； (6)管理員發(fā)送節(jié)點(diǎn)采集命令，同時設(shè)置采集周期，經(jīng)過網(wǎng)關(guān)，發(fā)送給監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的傳感器節(jié)點(diǎn)： (7)節(jié)點(diǎn)接收到采集命令后進(jìn)行周期采集數(shù)據(jù)，并且將數(shù)據(jù)信息以數(shù)據(jù)包形式傳送到服務(wù)器，并且根據(jù)自身傳感器的類型開始采集外界環(huán)境信息。 TinyOS 只要在控制臺發(fā)出管理信息，然后由各個節(jié)點(diǎn)通過無線網(wǎng)絡(luò)互相傳遞，最后達(dá)到協(xié)同一致的目的。圖中主機(jī)可外接顯示電路、鍵盤和存儲器等，監(jiān)控中心（如 PC 機(jī)、工控機(jī)等）主要用于數(shù)據(jù)的存儲和監(jiān)控。 系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)及技術(shù)指標(biāo) 系統(tǒng)功能特點(diǎn) 溫室無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用的目的是實現(xiàn)溫室環(huán)境溫濕度信息采集自動部署、自組織傳輸和智能控制。 CDMA 及其應(yīng)用現(xiàn)狀 CDMA 是基于碼分多址技術(shù)的數(shù)字移動電話系統(tǒng)。衛(wèi)勇等人設(shè)計了基于 GSM 短信模塊的溫室環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)。常見的長距離通信方式有 GSM、 GPRS、CDMA 三種方式。 IrDA 無線設(shè)備傳輸速率已逐步發(fā)展到 4Mb/s、 16Mb/s。通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，結(jié)合有效的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)體系，可以實現(xiàn)全球范圍內(nèi)物品的跟蹤與信息共享。主要目的是提供 WLAN 接入，也是目前 WLAN 的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，工作頻率。 ZigBee 技術(shù)的局限性在于其數(shù)據(jù)傳輸速率低，在 20~250kb/s 之間，不能滿足實時或高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊?[14, 18, 19]。 ⑤ 通信可靠。其特點(diǎn)主要有： ① 功耗低。基于藍(lán)牙技術(shù)的設(shè)備有主設(shè)備和從設(shè)備之分。擺脫物理連接的束縛，不通過電纜實現(xiàn)設(shè)備間的互連和信息的傳輸，成為通信技術(shù)研究熱點(diǎn)，使得無線通信的需求越來越大，出現(xiàn)了許多無線通信協(xié)議。 溫室作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中現(xiàn)代化程度較高的重要領(lǐng)域，隨著技術(shù)發(fā)展對管理水平也提出了更高的要求。無線通信也從固定方式發(fā)展為移動方式，移動通信發(fā)展至今大約經(jīng)歷了五個階段 ： 傳感器 變送器 I/O 接口板 驅(qū)動電路 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 監(jiān)控程序 工業(yè)控制計算機(jī) 數(shù)字量 開關(guān)量 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 8 頁 第一階段為 20 年代初至 50 年代初，主要用于艦船及軍用，采用短波頻及電子管技術(shù)，至該階段末期才出現(xiàn) 150 MHzVHF 單工汽車公用移動電話系統(tǒng) MTS。 在溫室因素控制方面，我國的溫室監(jiān)控系統(tǒng)還停留在單因子控制階段。 我國的溫室栽培管理一直主要靠人工根據(jù)經(jīng)驗進(jìn)行，直到 20 世紀(jì) 70 年代從國外引進(jìn)了設(shè)施環(huán)境控制設(shè)備與手段都很先進(jìn)的溫室設(shè)施，一方面由于現(xiàn)代化溫室在我國能源消耗太大，國情國力難以承受；另一方面，溫室生產(chǎn)是一個復(fù)雜的過程，是硬件設(shè)施和軟件技術(shù)的統(tǒng)一體，而我們?nèi)狈ο鄳?yīng)的管理人才；再者，由于地 域、水土、氣候，乃至資源的差異，引進(jìn)的國外系統(tǒng)并不完全適合于我國國情，引進(jìn)的設(shè)備并沒能充分發(fā)揮其作用，且成本高、維護(hù)困難，而且引進(jìn)的國外系統(tǒng)一般都不具備數(shù)據(jù)存儲功能，無法與管理系統(tǒng)聯(lián)系，以至于這些巨資引進(jìn)的設(shè)施基本上虧損經(jīng)營。因此，本文參考國內(nèi)外已有的研究成果，分析 了一套基于 ZigBee 和 GPRS 網(wǎng)絡(luò)的溫室大棚無線監(jiān)測系統(tǒng)，滿足了遠(yuǎn)距離條件下溫室環(huán)境信息監(jiān)測的需要，采用該套系統(tǒng)可以監(jiān) 測到溫室內(nèi)的各項環(huán)境參數(shù)， 然后對農(nóng)作物的生長進(jìn)行動態(tài)分析，以便指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動來提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)值 [10]。此外，系統(tǒng)中的每個監(jiān)控點(diǎn)沒有自組織功能和自愈能力，維護(hù)工作量大，也不利于系統(tǒng)升級，且隨著溫室規(guī)模的日益擴(kuò)大和溫室環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸距離的增加，這些問題愈加明顯。 首先，本文在了解我國溫室監(jiān)控系統(tǒng)研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，根據(jù)無線技術(shù)的發(fā)展，對目前各種通信技術(shù)在溫室中的應(yīng)用優(yōu)勢與局限性進(jìn)行分析比較。s overall design, detailed the hardware design of the system, the establishment of the work protocol and software implementation, through the actual running tests, the system is stable and reliable to work long hours, have a certain market value and good prospects for development. Finally, this paper makes prospects of domestic greenhouse development and application of wireless munication technology. Keywords: wireless munication technology, monitoring system for greenhouse, lowpower technology, wireless sensor, ZigBee work 黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書 第 III 頁 目 錄 1 緒論 ........................................................................................................................................ 5 課題目的及意義 .......................................................................................................... 5 我國溫室監(jiān)控系統(tǒng)研究狀況 ...................................................................................... 6 無線通信技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r .......................................................................................... 7 2 無線通信技術(shù)及其在我國現(xiàn)代溫室中的應(yīng)用 .................................................................... 9 短距離傳輸技術(shù) .......................................................................................................... 9 藍(lán)牙及其應(yīng)用現(xiàn)狀 ............................................................................................ 9 ZigBee 及其應(yīng)用現(xiàn)狀 ...................................................................................... 10 WiFi 及應(yīng)用現(xiàn)狀 ............................................................................................ 11 RFID 及應(yīng)用現(xiàn)狀 ............................................................................................. 11 IrDA 及應(yīng)用現(xiàn)狀 ............................................................................................. 11 長距離傳輸技術(shù) ........................................................................................................ 12 GSM 及其應(yīng)用現(xiàn)狀 ......................................................................................... 12 GPRS 及其應(yīng)用現(xiàn)狀 ........................................................................................ 12 CDMA 及其應(yīng)用現(xiàn)狀 ...................................................................................... 13 3 溫室監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計方案 ...................................................................................................... 14 系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)及技術(shù)指標(biāo) ........................................................................................ 14 系統(tǒng)功能特點(diǎn) .................................................................................................. 14 技術(shù)指標(biāo) .......................................................................................................... 14 節(jié)點(diǎn)硬件平臺和軟件系統(tǒng) .............................................................................. 15 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu) ............................................................................................................ 16 方案描述及工作流程 ................................................................................................ 17 節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計 ........................................................................................................ 17