在设施农业的应用领域,WSN也有其独特的优势[15]:一方面,传感器节点的低功耗、低成本、高集中度的优势,可以实现其在农业设施内部的密集部署,做到对所监测区域的生物的自身生长状况和各种环境因素,如温度、光照度、湿度、土壤温度、二氧化碳浓度、土壤含水量以及土壤养分等的实时监测;另一方面,无线传感器网络比单纯的传统传感器技术有更强的灵活性、更高的测量精度和可靠性,并免去了基础设施的投入,可以很好的实现对设施农业环境进行监测数据的采集、自组织多跳的无线传输。
2系统整体设计
2.1传感器网络的体系结构
无线传感器网络就是部署在监测区域的传感器节点对监测区域进行信息的采集、处理,并通过自组织形成的网络将信息发送给用户。一般地一个传感器网络系统包括传感器节点、汇聚节点和管理节点[16]。其体系结构如下图:传感器节点任务是利用自身集成的传感器模块对相应周围环境的参数进行采集、处理,并对其他节点转发的采集信息进行管理、融合及路由,最终将信息发送到汇聚节点。传感器节点的存储能力、处理能力、通信能力相对较弱。汇聚节点任务是把传感器节点采集的信息进行汇聚然后发送至用户的控制终端,并负责将用户对传感器网络的控制信息转发至各传感器节点,它的作用就相当于一个用户控制终端和传感器网络的接口。相对于普通传感器节点,它有更强的处理能力、存储能力和通信能力。管理节点就是用户操作的控制终端,用户通过它实现对传感器网络的配置、管理,对采集的信息进行存储、显示、决策等。
2.1.1传感器网络节点的结构文献综述
一般传感器节点由微处理器模块,无线通信模块,传感器模块,能源供应模块组成。微处理器模块的功能是负责整个传感器节点各模块的协调、调度,对传感器采集的数据进行处理,并完成部分通信协议。无线通信模块的功能是实现节点间的无线通信,收发采集信息和交换控制信息;传感器模块实现的是相关环境的采集以及数据转化处理;能源供应模块为整个传感器节点提供所需能量。