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无线传感器网络是一门获取和处理信息的新兴技术。它综合了传感器技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术等多种先进技术。其主体是低成本、低功耗、多功能的集成化微型传感器。无线传感器网络能够实时监测、感知、采集、传输和处理各种环境或监测对象的信息,具有动态性、自组织等优点,可广泛应用于各个行业。
本文设计的无线传感器网络监测系统,在不改变现有的工艺流程和方式的基础上,与传统的蔬菜大棚生产工艺相比,具有更高的可靠性、安全性、灵活性、可扩展性、易操作性等特点。该系统应用于蔬菜大棚中,可对生产过程中影响蔬菜生长的环境因素和生产过程进行实时、连续的跟踪与监控。该监测系统中,以Jennic公司生产的JN5139-Z01-M00无线微控制器模块为核心,配合各类集成化微型传感器,实现网络节点硬件设计。软件设计方面,在分析ZigBee协议栈体系结构的基础上,实现了网络协调器、路由器及终端节点的设计。针对节点能量资源、计算能力、通信带宽、存储容量有限等特点,本文通过无阻塞设计及休眠等方法,尽可能减少节点能耗。最后的上位机设计中,通过创建数据库来存储节点信息,如:设备ID、MAC地址等,便于用户查看和管理。通过OPC接口驱动MCGS组态软件,实现完美的人机交互界面设计。本文设计的监控系统,具有操作简单、可视性好、可维护性强、功能强大等优点。
由于在无线传感器网络的应用中,每个传感器节点都有自己的本地时钟,不同节点的晶体振荡器频率存在偏差,而无线传感器网络本质上是一个分布式协同工作的网络系统,很多具体应用都要求网络各个节点存在相互的协同配合,因此时间同步是无线传感器网络的重要内容。本文首先介绍了几种典型的时间同步算法,在此基础上提出一种简单的、适用于本系统的时间同步算法——基于分簇的时间同步算法,并通过仿真与传统算法比较,分析其优越性。