發(fā)布時間：2020-12-15 08:14

　　針對傳統(tǒng)溫室大棚生產(chǎn)管理成本高、智能水平低等問題,設(shè)計一種基于WSN的溫室大棚監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)設(shè)計了一種接入機制,用于將WSN接入到IPv6網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)基于IPv6的網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、節(jié)點數(shù)據(jù)的多跳傳輸、環(huán)境數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)的傳輸和接收。本文實現(xiàn)了一個基于HTTP協(xié)議的本地中間功能模塊,該中間功能模塊采用腳本預警方式,并集成了數(shù)據(jù)請求、XML數(shù)據(jù)分析和節(jié)點信息管理等功能。采用AJAX技術(shù)設(shè)計的遠程監(jiān)測系統(tǒng)可以實現(xiàn)溫室的實時環(huán)境數(shù)據(jù)分布可視化、局部環(huán)境數(shù)據(jù)波動可視化。系統(tǒng)運行結(jié)果表明,該系統(tǒng)能夠從溫室大棚局部、整體和集群等的不同方面對環(huán)境數(shù)據(jù)實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)可視化然后展示給用戶。預警機制能夠?qū)崿F(xiàn)對溫室環(huán)境信息的超前反饋,使管理人員不需要長期值守在溫室大棚內(nèi)。 

【文章來源】：沈陽理工大學學報. 2019年03期

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

系統(tǒng)總體設(shè)計各類傳感器節(jié)點集群構(gòu)成監(jiān)測系統(tǒng)的感知

，還包括節(jié)點當前的電量信息。傳輸層作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹虚g層將感知層收集到的信息傳輸給應用層。傳輸層包括網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議、通信設(shè)備和各類型網(wǎng)絡(luò)。需要注意的是，感知層獲取的環(huán)境數(shù)據(jù)需要依據(jù)一定網(wǎng)絡(luò)傳輸標準才可被傳輸層接收，傳輸層需要利用現(xiàn)有的通信系統(tǒng)和移動通信網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸，這種傳輸方式具有較高的安全性和可靠性。應用層作為系統(tǒng)的頂層，是數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕K點。在應用層中，應用程序?qū)νㄟ^傳輸層收集到的數(shù)據(jù)進行處理和分析并基于分析后的數(shù)據(jù)為用戶提供服務。系統(tǒng)的功能分層如圖3所示。圖3系統(tǒng)功能分層結(jié)構(gòu)2傳感器子網(wǎng)平臺設(shè)計2.1硬件平臺本文將WSN和互聯(lián)網(wǎng)視為一個網(wǎng)絡(luò)整體。其中，將前者作為整個網(wǎng)絡(luò)中的傳感子網(wǎng)接入IPv6網(wǎng)絡(luò)，傳感器節(jié)點和網(wǎng)關(guān)組成傳感子網(wǎng)的硬件平臺［6］。傳感器節(jié)點在MX231CC平臺實現(xiàn)，該平臺集成了SHT11溫度傳感器和LIGHTSEN-SOＲ環(huán)境光傳感器，這兩者都支持IEEE802.15.4標準，并且都集成了AtmelＲF230射頻發(fā)送模塊以及AtmelAVＲ微控制器［7］。網(wǎng)關(guān)硬件基于AVＲ-USBSTICK平臺實現(xiàn)。本文設(shè)計了一種接入機制為傳感子網(wǎng)接入IPv6網(wǎng)絡(luò)，并基于IPv6網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)節(jié)點數(shù)據(jù)多跳方式傳輸、網(wǎng)關(guān)雙向數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)、環(huán)境數(shù)據(jù)收集和數(shù)據(jù)傳輸和接受等多項功能。2.2網(wǎng)關(guān)功能作為傳感子網(wǎng)的邊界，網(wǎng)關(guān)是把傳感子網(wǎng)接入IPv6網(wǎng)絡(luò)重要的一部分。結(jié)合系統(tǒng)構(gòu)建的需求，設(shè)計一種接入機制，并采用全IP接入方式將傳感子網(wǎng)接入IPv6網(wǎng)絡(luò)，達到網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的目的。6LoWPAN是適配層協(xié)議，將IPv6技術(shù)應用在傳感子網(wǎng)中帶來的MTU不一致以及應用層存儲數(shù)據(jù)可用空間

AtmelAVＲ微控制器。如圖5所示，微控制器選擇AT90USB1287。圖5選擇微控制器2.3節(jié)點功能本文傳感器節(jié)點的軟件部分主要有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)收發(fā)兩個模塊組成，主要依據(jù)是實際生產(chǎn)中提煉出的功能需求。數(shù)據(jù)采集模塊主要實現(xiàn)溫室大棚環(huán)境數(shù)據(jù)的收集，該模塊觸發(fā)采集功能后得到的三種類型的數(shù)據(jù)作為HTTP(HyperTextTransferProtocol)協(xié)議響應體返回給中間功能模塊程序，中間功能模塊程序從HTTP協(xié)議響應體中解析出環(huán)境數(shù)據(jù)同時實現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理和存儲，所需數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)載體使用XML數(shù)據(jù)格式。數(shù)據(jù)收發(fā)模塊對收集到的數(shù)據(jù)進行傳輸并提供實時響應請求服務。傳感器節(jié)點內(nèi)部軟件模塊間的協(xié)同工作時序圖如圖6所示。圖6模塊協(xié)同工作時序圖2.4數(shù)據(jù)采集實現(xiàn)本文采集數(shù)據(jù)的模擬量主要通過數(shù)/模轉(zhuǎn)換(ADC)數(shù)據(jù)采集模塊來獲取，并且在采集到的不同類型的環(huán)境數(shù)據(jù)之間分別建立對應的映射關(guān)系。在環(huán)境數(shù)據(jù)獲取的具體實現(xiàn)中使用的溫度對照表由溫敏電阻制造商提供，變化的模擬量和溫度之間存在相應的映射關(guān)系。在環(huán)境溫度數(shù)據(jù)收集過程中，需要在數(shù)組中預先存入76個制造商提供的模擬量，然后計算數(shù)組元素數(shù)值與實時獲取的模擬量之間的差值，獲取的實時數(shù)據(jù)需要依次與數(shù)組中每一個元素進行比較，得到兩者之間最小差值對應的數(shù)組元素，該數(shù)組元素的下標就是模擬量對應的溫度值。需要注意的是，由于溫度數(shù)值有正負之分，但數(shù)組下標最小為0，因此采用負方向平移的方法，把模擬量最接近的數(shù)組元素的下標減去15來得到正確的溫度值，最終實現(xiàn)模擬量與溫度信息的完全映射。在ADC數(shù)據(jù)采樣之后，需要獲取電壓數(shù)據(jù)。實際的電壓值通過建立模擬量與電壓的

【參考文獻】：
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