ZigBee农作物生长环境监测仪设计(2)

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无线传感器网络的研究起始于20世纪90年代末期。从2000年起，国际上开始出现一些有关传感器网络的报道，美国自然科学基金委员会2003年制定了传感器网络研究计划，支持相关基础理论的研究。美国国防部和各军事部门都对传感器网络给予了高度重视，把传感器网络作为一个重要研究领域，设立了一系列的军事传感器网络研究项目澜。美国英特尔公司、微软公司等信息业巨头也开始了传感器网络方面的研究工作。日本、德国、英国、意大利等科技发达国家也对无线传感器网络表现出了极大的兴趣，纷纷展开了该领域的研究工作。我国在传感器网络方面的研究工作虽然起步晚，但是近两年发展很快，国内一些高等院校与研究机构已纷纷开展无线传感器网络的相关研究工作。支持无线传感器网络的无线通信网络技术、超微型嵌入式实时操作系统等若干关键技术的研究已经成为现在无线传感器网络应用的研究热点。

1．2 目的与意义

农作物的生长与其生长环境密切相关，而温度、湿度、光照等环境参数尤其重要。动态调整这些环境以最适合农作物的生长要求，对于农作物的大面积丰收具有决定性作用。传统的调整主要依靠人工来完成，即使配有温度计、湿度计及光照测量仪，也需要管理人员定时查看统计。对于大面积的农作物种植，显然增加了人力成本，而且工作人员不可能24小时进行环境监测，实时性不强。这就在一定程度上影响了农作物的增产。本课题旨在分析和研制适合农业环境监测的无线传感器网络系统，提高监测技术，利用无线传感器网络在环境监测中的优势，突破传统监测方法和思路，以新技术、低成本提高科学监测水平，为监测提供可靠科学的监测数据。采用无线传感器网络，布线和管理相比传统监测技术难度大大降低，投资大幅减少。由于无线传感器网络拓扑结构易变化，具有自我组织能力，数据采集点可以广泛地分布在不同区域，可以灵活改变监测布局，从而使人们在任何时间、地点和任何环境条件下获取大量详实而可靠的信息。

农作物生长环境监需要监测设备能够很长时间对目标环境进行影响很小的工作。传感器网络节点体积小并只需要部署一次就可以长期搜集监测数据，同时传感器网络节点数量大并具有一定的数据处理能力和通信能力，可以将大量监测数据发送到数据中心进行处理。管理实时高效，手段灵活，成本低廉。该课题的实现及推广将对农作物产品增收起到一定的促进作用。

1．3研究的主要内容

通过对农作物生长环境的深入分析，提出基于无线传感器网络的农业环境监测应用系统。实现对农作物生长环境主要参数的实时采集。并将数据提供给农业人员，以便他们随时掌握农作物的生长环境状态，及时进行调整，使农作物长久生长在适宜的环境，增加农作物的产量，提高农作物的质量。由于农作物种植面积广阔，而无线传感器网络的节点能源又有限，所以一旦节点投放就很难再更换电池，为了使无线传感器网络能使用更长时间，降低成本，减少投资，在应用研究中节点的节能问题是考虑的关键。

论文主要内容包括以下几部分：1)通过分析实际需求提出系统的总体设计方案；2)根据无线传感器网络性能指标，结合农业环境的特点进行无线传感器网络节点的设计；3)通过分析覆盖度、连通度及节点数目的关系，提出低复杂度的覆盖连通算法，并与整数规划算法的仿真结果作比较，通过分析无线传感器网络已有的路由算法，针对能量有限问题，提出一种快速可靠的路由协议算法一树状结构的层次路由协议算法，并与定向扩散路由算法进行仿真对比。最后对论文进行了总结，指出论文的不足之处并对下一步工作做了简要规划。