低功耗无线粮情监测系统的设计与实现

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粮食问题作为一个关系国计民生的问题在我国历来受到重视,但现有的粮情监控系统均为有线方式。有线方式有其固有的缺陷,如布线复杂、易遭雷击、安装及维护成本高、易遭破坏等。近几年,出现了基于GPRS网络、无线数传模块的粮情监测系统,但因成本过高、功耗大或频段受限等因素难以推广。直到出现了无线传感器网络,以及专为无线传感器网络制定的IEEE802.15.4国际标准,这一问题才得到解决。无线传感器网络的最基本的特征就是低功耗、低成本、组网灵活,其应用领域非常广阔,也适用于粮情监测系统。本文首先介绍了课题的背景及相关概念,课题的意义及要解决的问题,然后介绍了系统方案的选择、节点的设计、网络协议栈的设计及管理软件的设计,最后简单介绍了系统现场安装后的测试情况。课题的最终目标是实现一个低功耗的无线粮情监测系统,同时,实现系统的低成本和高可靠性。在本文的“系统方案的选择”中分析比较了GPRS网络和几种短距离通信方案的特点,最终确定了基于无线传感器网络和IEEE802.15.4标准的方案设计。在“节点的设计”中充分考虑了低功耗、低成本及芯片性能的前提下,对节点的主控芯片及射频收发芯片进行了选择,并在此基础上设计了无线粮情监测系统各个节点的硬件平台。在“网络协议栈的设计”中,根据粮库的实际特点,分析了IEEE802.15.4标准的协议栈并在其基础上进行了裁减和优化,以最大限度的降低功耗和提高可靠性。“管理软件的设计”部分介绍了软件平台的选择、采集功能及数据库功能的实现。无线粮情监测系统,采用了国际通行的协议标准,应用最新的芯片技术,详细周密,科学合理。在传输协议上,采用短帧方式,在工作模式上,采用低功耗模式和随时同步(即工作时再同步)的工作模式,在突出低功耗的基础上,满足低成本和高可靠性的要求。软件平台采用国家规定的Access及其最佳匹配Visual Basic 6.0,设计技术采用最新的数据库操作技术ADO连续数据源。低功耗无线粮情监测系统的特点是:采用最新技术和标准,研究方法先进,设计合理,可靠性高,低成本,低功耗,2节普通碱性电池能使系统的节点连续运行3到5年,测试结果符合国家粮食部门的要求,能够满足各种粮情监测的需求,具有良好的推广应用前景。低功耗无线粮情监测系统的设计与实现,初步解决了近年来粮情监测领域内一直想解决但未能很好解决的问题,提高了粮库的粮食监测和管理水平,对国家储备粮的现代化管理具有重要意义。
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