基于无线传感器网络的温室温湿度监测系统研究

摘要

在现代化大型温室中，实现测控系统的无线化和网络化是目前该领域研究的重要课题之一。为了解决温室测控系统中存在的有线布网、人工测量等问题，将无线传感器网络技术应用到温室温湿度测控系统中，实现现代化温室的网络信息化管理，对提升温室等设施农业生产水平具有重要意义。 论文首先论述了温室无线传感器网络应用系统的研究方案，给出了系统的软硬件平台设计要求。在此基础上，主要研究了以低功耗处理器ATmega128L、无线芯片CC2420和温湿度传感器SHT15为核心的传感器节点的硬件设计和TinyOS操作系统的移植问题。 其次，研究了无线传感器网络数据融合的基本理论和方法。为了减少簇内数据冗余，提高测量精度，提出了一种改进后的自适应数据融合算法。该算法从节点测量数据自身着手，通过迭代得到各个节点测量数据的无偏估计值，以各个节点与估计值的欧氏距离作为各节点可信度的描述，融合处理得到更准确的结果。 最后，为了实时获取无线传感器网络数据，介绍了在LabVIEW下开发无线传感器网络后台管理软件的方法。该软件通过连接中间件XServe提供的标准通用数据接口，读取XML Socket来获取实时的无线传感器网络数据。从而实现终端监控系统的可视化显示，方便用户的管理。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1课题的背景、目的与意义

1.2国内外研究现状

1.2.1无线传感器网络技术研究现状

1.2.2温室测控系统研究现状

1.3本课题研究主要内容及论文组织结构

1.3.1本文主要研究内容

1.3.2本论文的组织结构

2温室环境监控系统设计方案

2.1系统设计目标及技术指标

2.1.1系统功能特点

2.1.2技术指标

2.1.3节点硬件平台和软件系统

2.2系统体系结构

2.3方案描述及工作流程

3传感器节点的硬件及软件系统

3.1硬件总体结构

3.2主要元器件

3.2.1处理器ATMEGA 128L

3.2.2无线芯片CC2420

3.2.3传感器模块

3.2.4电源管理模块

3.3扩展接口设计

3.3.1 JTAG和ISP

3.3.2串口RS-232

3.4 TinyOS操作系统概述

3.4.1 TinyOS体系结构

3.4.2 Nest语言

3.5 TinyOS移植分析

3.5.1操作系统移植步骤

3.5.2 TinyOS移植实例

4无线传感器网络数据融合算法研究

4.1无线传感器网络网内数据融合

4.1.1多传感器数据融合

4.1.2无线传感器网络网内数据融合

4.1.3无线传感器网络网内数据融合的作用

4.2基于自适应加权的无线传感器网络簇内数据融合算法

4.2.1传统自适应加权融合算法

4.2.2改进后的自适应融合算法

4.2.3自适应加权数据融合算法的应用步骤

4.3实例分析

5终端监控管理软件系统设计及实验测试

5.1软件开发环境介绍

5.1.1 LabVIEW简介

5.1.2 MoteWorks软件平台

5.2系统软件组成

5.3软件开发关键技术

5.3.1数据格式

5.3.2连接中间件XServe

5.3.3数据的解析和转换

5.3.4程序流程图和后面板程序

5.4软件界面及功能介绍

5.5实验测试

6总结与展望

6.1主要成果与结论

6.2本论文不足及进一步研究方向

6.3前景展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢