智能灌溉系统的无线传感器网络设计.pdf

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1、智能灌溉系统的无线传感器网络设计邓昀。等DesignoftheWirelessSensorNetworkforSmartIrrigationSystem邓昀程J耨(桂林理工大学信息科学与工程学院，广西桂林541004)摘要：针对农业灌溉中的水资源浪费问题，设计了用于农业智能灌溉的无线传感器网络系统。该系统采用PEGASIS协议中的分群路由思想将整个网络细化为多个子网路。各网络由子节点、汇聚节点和主节点构成，节点间通信采用时分多址(TDMA)通信协议，使用功耗等级划分方式进行联网和组网。节点设计引入了单片机AT89S52、RF芯片CCl101等硬

2、件平台。系统实现了数据采集、传感器组网、数据无线传输、网络数据管理和监控等功能，实测结果验证了该设计的可行性和有效性，它能为智能精准灌溉提供平台。关键词：智能灌溉系统无线传感器网络时分多址(TDMA)通信协议数据采集中图分类号：TN915+．3；TN915+．9文献标志码：AAbstract：Aimingatthewastingwaterresourcesprobleminagriculturalirrigation，thewirelesssensornetworksystemusedforsmartagricultureirrigationh

3、asbeendesigned．Inthissystem，theentirenetworkisrefinedintomultiplesub—networksbyusingtheideaofclusteringroutinginPEGASISprotocol。eachnetworkiscomposedofchildnodes，aggregationnodesandmasternode，communicationamongnodesuseTDMAprotocol，theintereonneetionandnetworkingarebasedoncla

4、ssificationofthepowerconsumptionlevel．ThenodedesignintroducessinglechipmachineAT89S52，andRFchipCCl101hardwareplatforms．ThesystemimplementsvariousfunctionsincludingdataacquisitionIsensornetworking，wirelessdatatransmission-networkdatamanagementandmonitoring，etc．Theresultsofpra

5、cticaltestverifythefeasibilityandeffectivenessofthedesign，andindicatethatitprovidestheplatformforintelligentandpreciseirrigation．Keywords：SmartirrigationsystemsWirelesssensornetworkTimedivisionmultipleaccess(TDMA)CommunicationprotocolDataacquisition0引言21世纪．水已成为一种稀缺资源．水资源问题已不

6、仅仅是简单的资源问题．更是关系到国家经济、社会可持续发展和长治久安的重大战略问题。目前，国内用于农业灌溉的水资源浪费非常严重。因此，在农业灌溉中引人无线传感器网络(WSN)技术，实时监测农作物生长的土壤墒情和外部环境。通过监测数据指导农业生产，结合智能灌溉技术实现定时、定量的精准灌溉，可以大幅度节省农业生产中生产资料的消耗，提高水资源利用率，缓解水资源紧张问题。本文介绍了智能灌溉系统的无线传感器网络设计方案。该方案利用节点网络的各种传感器实时监测农作物生长的土壤墒情和外部环境：通过无线通信网络将监测到的有效信息传送到系统管理中心：系统管理中心根

7、据监测数据。采用相应的灌溉措施实现大面积国家自然科学基金资助项目(编号：6106300l／F1D20207)；广西自然科学基金资助项目(编号：桂科自0832264)。修改稿收到日期：2012—03—3l。第一作者邓昀(1980一)，男，2009年毕业于桂林理工大学计算机应用专业，获硕士学位，讲师；主要从事嵌入式技术、物联网技术的研究。精准灌溉。该设计方案实现了数据采集、传感器组网、数据无线传输、网络数据管理和监控等功能。1系统架构及硬件设计系统的架构如图1所示。系统管理中心主节点灌撅单元f

8、灌溉单元到恒；

9、；}；霉p～■～：：I．灌溉单元

10、

11、灌

12、溉单元-7节点I

13、JI-7节点子节点图1系统架构图Fig．1Architectureofthesystem系统按功能分为系统管理中心和无线传感器网络覆