智能農業(yè)灌區(qū)傳感器網(wǎng)絡關鍵技術研究.pdf

1、水資源作為稀缺資源已不僅僅是資源問題，更成為關系到國家經(jīng)濟、社會可持續(xù)發(fā)展和長治久安的重大戰(zhàn)略問題，發(fā)展節(jié)水灌溉技術是我國現(xiàn)代農業(yè)的必然選擇，而智能農業(yè)灌區(qū)又是節(jié)水灌溉中的重要組成部分。與傳統(tǒng)農業(yè)灌區(qū)相比，智能農業(yè)灌區(qū)具有功能強大、兼容性高、可靠性高且成本低廉等特點。無線傳感器網(wǎng)絡應用到農業(yè)灌區(qū)監(jiān)測中，既可以解決傳統(tǒng)監(jiān)測方法實時性差、布線冗雜、成本高等問題，又能夠實現(xiàn)對農業(yè)灌區(qū)的監(jiān)測，推動農業(yè)灌區(qū)智能化的發(fā)展。本文將從節(jié)點部署和節(jié)點低功

2、耗兩方面，對農業(yè)灌區(qū)內的傳感器網(wǎng)絡進行研究。
　　首先，本文對農業(yè)灌區(qū)節(jié)點部署方法進行研究，綜合考慮覆蓋率和所需節(jié)點數(shù)等因素，選擇了正六邊形網(wǎng)格部署方法。由于農業(yè)灌區(qū)具有覆蓋范圍廣、農作物生長周期長、天氣狀況復雜等特點，結合節(jié)點部署方法研究成果，分析了灌區(qū)內影響網(wǎng)絡可靠性的因素。實際環(huán)境中農作物遮擋、灌溉電機產生的電磁脈沖以及雨天等會導致節(jié)點丟包率發(fā)生變化，降低網(wǎng)絡可靠性。因此本文基于NS2仿真軟件，從丟包率、延時和網(wǎng)絡壽命三個方

3、面分析了上述影響因素對網(wǎng)絡可靠性的影響。分析結果表明農作物遮擋對網(wǎng)絡可靠性影響最大，在進行灌區(qū)全覆蓋節(jié)點部署時，選擇合適的節(jié)點擺放高度消除農作物的遮擋影響，避免灌溉電機等電磁脈沖的干擾，同時通過加大發(fā)射功率或天線增益削弱雨衰等對網(wǎng)絡可靠性的影響。結合網(wǎng)絡可靠性影響因素分析結果，對優(yōu)化后的節(jié)點部署方法進行可靠性分析，結果表明當灌區(qū)內存在上述可靠性影響因素時，優(yōu)化后的節(jié)點部署方法可以降低這些因素的影響，提高網(wǎng)絡可靠性，保證網(wǎng)絡監(jiān)測任務的完成

4、。此外本文還針對25m×10m的監(jiān)測區(qū)域提出了具體的節(jié)點部署方案。
　　其次，本文對節(jié)點低功耗技術進行了研究，在分析現(xiàn)有傳感器節(jié)點低功耗技術的基礎上，提出了一種基于狀態(tài)機的節(jié)點低功耗方法。將節(jié)點低功耗方法應用到本文設計的傳感節(jié)點上，對本文提出的節(jié)點低功耗方法進行驗證，測試結果表明，利用該低功耗方法進行信息采集傳輸時，本文設計的傳感器節(jié)點具有較好的低功耗性能。
　　最后，針對智能農業(yè)灌區(qū)這一特殊應用環(huán)境，本文構建了一套傳感器網(wǎng)