基于SimpliciTI的溫室無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)及其通信技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、為了提供適宜作物生長(zhǎng)的最佳環(huán)境，進(jìn)而有效增加作物產(chǎn)量、改善作物品質(zhì)以及提高經(jīng)濟(jì)效益，采用現(xiàn)代控制技術(shù)和微電子技術(shù)是智能溫室的發(fā)展趨勢(shì)。目前，溫室信息監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)主要采用的是現(xiàn)場(chǎng)總線等有線通信方式，這種通信方式存在著線路老化、布線復(fù)雜、系統(tǒng)部署困難、維護(hù)工作量大等問(wèn)題。因此，將無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引入溫室監(jiān)控系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)溫室監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)化和無(wú)線化，對(duì)于提高溫室生產(chǎn)水平具有重要意義。
　　 本文對(duì)比了常用的幾種短距離通信技術(shù)基礎(chǔ)上，選

2、用了具有低成本、低功耗、使用靈活、開(kāi)發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)的SimpliciTI。將SimpliciTI網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分別移植到系統(tǒng)中的MSP430和STM32硬件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)無(wú)線自組網(wǎng)、無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸。網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)在SimpliciTI網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基礎(chǔ)上，采用了RT_Thread實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，使用操作系統(tǒng)自帶的TCP/IP協(xié)議棧LwIP實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)通信，從而完成了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)的連接以及協(xié)議轉(zhuǎn)換。
　　 研發(fā)了基于SimpliciT

3、I網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的溫室無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)采用MCU加射頻芯片的硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)，根據(jù)模塊化設(shè)計(jì)思想，設(shè)計(jì)了所有節(jié)點(diǎn)都適用的無(wú)線通信模塊。根據(jù)溫室環(huán)境特點(diǎn)，完成光照、溫濕度、二氧化碳四種傳感器的選型以及模塊化設(shè)計(jì)，將系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)分為傳感器節(jié)點(diǎn)、控制節(jié)點(diǎn)、圖像節(jié)點(diǎn)、中繼節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了傳感器節(jié)點(diǎn)的電源控制電路，實(shí)現(xiàn)當(dāng)節(jié)點(diǎn)休眠時(shí)，切斷傳感器模塊電源，從而降低了節(jié)點(diǎn)功耗;擴(kuò)展了圖像節(jié)點(diǎn)外部存儲(chǔ)空間，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的JPEG壓縮功能。網(wǎng)關(guān)節(jié)

4、點(diǎn)與圖像節(jié)點(diǎn)的微控制器兩者相互兼容，并在網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)上外接ENC28J60以太網(wǎng)控制器，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)的外部網(wǎng)絡(luò)接入功能。
　　 測(cè)試結(jié)果表明，圖像節(jié)點(diǎn)具有很高的圖像壓縮性能，壓縮比高達(dá)8.5∶1，且圖像效果與原始圖像幾乎無(wú)差異。傳感器節(jié)點(diǎn)在溫室現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了部署，引入了中繼節(jié)點(diǎn)組成串狀拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)，能夠?qū)崟r(shí)采集溫室溫度、濕度、光照、二氧化碳環(huán)境參數(shù)，并將數(shù)據(jù)無(wú)線發(fā)送到網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，再由網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)匯聚傳送給本地控制中心，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，滿(mǎn)足了