多功能无线传感节点的研究

来源 :中国科学技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yubowen251234
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无线传感网络广泛地应用于国防、军事、环境监测、交通管理、医疗卫生、抗灾等领域,尤其在温室环境测量、精准农业、大田灌溉、畜牧养殖、林业等农业中都有很大的应用前景和推广价值。该技术的深入研究与推广应用将提高我国农业生产的科技含量和综合竞争能力,提高单位面积的劳动生产率和资源产出率,促进高产优质和增收增效,对实现作物生产的可持续发展具有重要意义。 在农业温室中,将无线传感网络的检测数据应用于控制系统,可以进一步的促进农业生产的发展,实验室据此在“十一五”国家863项目支持下,提出了“无线测控网络”的概念,实现了温室环境检测和控制的闭环系统,其在农业生产中具有重大的实际应用价值。 无线测控系统中,无线传感节点是数据检测和网络组成的基本单元,是测控网络中的关键性部件。实验室前期对此进行了研究设计,但是由于受到传感节点能量供给的限制,无线传感节点功能相对单一,造成网络中节点过多,增加了组网的复杂度。本文在此基础上进一步研究无线测控网络的传感器节点的供电策略和多功能化,即一个节点可以同时采集多个环境参数,实现新能源的利用和优化,达到多功能检测的效果。目前节点硬件平台的研究比较少,因此设计中对无线测控网络中检测节点的硬件平台进行了分析和研究,在综合分析节点上用于检测环境参数的多个传感器的输出信号的特点后,针对不同的数据特征,进行数据调理电路的设计,实现多参数的检测和处理;从节点的硬件设计和软件设计方面综合考虑节点的低功耗特性,在研究和分析目前制约传感节点能量利用的因素的基础上,结合国内外最新的研究成果,设计了以太阳能光伏供电为主,备用电池供电为辅的具有智能电源管理的低功耗可扩展多功能无线检测节点。文中详细说明了检测节点的硬件电路与软件实现,全面分析了系统的能耗,并提出了相应的节能策略。将检测节点应用在实验室自建的温室中,结果表明传感节点的多功能化,能够大大提高系统的集成性,可靠性和稳定性,用一个节点就可以同时检测到需要的多个环境参数,给农业信息的获取带来更大的便捷,将无线传感网络应用推广到农业领域具有很大意义。最后分析实验结果,总结了设计中的不足,提出了后续工作,并对项目的未来发展做出初探性的研究和建议。
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