当前位置：文档库 › 基于780MHz频段的农田信息采集无线传感器网络设计

基于780MHz频段的农田信息采集无线传感器网络设计

1000 -2340( 2017) 01 -0060 -06

DOI:IO. 16445/https://www.wendangku.net/doc/b37101136.html,ki.1000-2340.2017.01.011

Design of wireless sensor network for field information

acquisition based on 780 MHz

ZHENG Baozhou l ,LlFuqiang l , WU Lili l , YUAN Shuai 2 , LIN Aiying l , TENC

Hongli l , DOU Gensheng l , YUAN Chao'

( l. College of Sciences, Henan Agricultural University , Zhengzhou 450002, China;

2. College Of Mechanical and Electrical Engineering, Sichuan Agricultural University, Ya' an 625014, China)

Abstract: A new type of wireless sensor network was developed with chips of MSP430F5438A and AT86RF212 which works on a Chinese dedicated band Of 780 MHz and is compatible with the standard of IEEE802. 15. 4c for field information acquisition. This paper briefly described the structure of wire — less sensor network node, mainly introducing the hardware design of a 780 MHz wireless sensor net — work. The choice and index parameters Of sensor for soil moisture / temperature , air moisture/ tempera — ture and illuminance were listed. The paper also tested and analyzed the received signal strength index ( RSSI) and the average packet loss rate ( PLR) of the wireless sensor network node in 433 MHz, 780

MHz, and 2.4 GHz bands by changing the wireless communication distance in a wheat field of eastern Henan plain as the experiment-dl environment. The experimental results showed that the transmission characteristics of the wireless sensor networks in the 433 MHz and 780 MHz bands were obviously bet — ter than the WSN of a 2.4GHz band in the application of field environmental monitoring. The 780 MHz band WSN was even superior as to transmission and communication quality performance, and could

E ( KJCX2015A17)

1979 -j

L L

(1.

625014)

第]期郑宝周，等：基于780 MHz频段的农田信息采集无线传感器网络设计61 meet the demand Of field information reliable transmission.

Key words: field information acquisition; wireless sensor networks; 780 MHz band; received

signal intensity

精细农业需要高速度、高密度、高准确度的农田信息作为实施依据，农田信息的远程获取成为精细农业实施中的关键环一卩。无线传感器网络（Wireless Sensor Network，WSN)作为一种全新的信息获取和处理技术，具有低成本、低功耗和高可靠性的优点，国内外已有研究人员将WSN应用于农田信息采集，并取得一定进展〔2引。史兵等圄将基于2．4 GHz的无线传感网络应用到规模化水产养殖生产中，以满足大规模水产养殖智能化的需要。VELLIDIS等巧设计了一种无线实时智能灌溉系统；李小敏等6研究了兰花大棚内433 MHz 无线射频信号的传播特性，以及无线信号与影响因素之间的关系。冯友兵等7《曹元军等8]将WSN 技术应用到农田气象信息获取和节水灌溉中，取得了较好的效果；张瑞瑞等设计了针对农田信息采集的传感器节点及其应用系统，采用ATmega128 + CCI佣0作为核心模块，监测农田空气的温、湿度及土壤水分含量和土壤温度，该系统节点功耗较低，但是节点的通信距离有待进一步的提高。刘卉等01 采] 用JN5121作为无线通信模块，设计开发了农田土壤温湿度无线传感器网络监测系统，由于采用星型组网方式，网络规模受到了限制，难以满足应用的要求。国内农用WSN使用的频段主要有2．4 GHz、433 MHz礻日780MHzo 2．4 GHz是全球公开通用的无线频段，广泛应用于商业及家庭领域，Wi斗i、蓝牙以及其他短距离无线通信技术使用该频段，功耗偏高，需要面对设备间的兼容性和共存性问题。试验表明，在农田有作物遮挡、传输距离超过75 m时基于2．4 GHz的WSN稳定性并不理想田。433 MHz频段下的WSN传输距离较远、绕射能力较强，但系统采用单频点工作和落后的窄带条幅技术。该频段有车载通信设备、对讲机等业余通信设备，该频段的WSN受到环境十扰比较大，不能有效抵抗农作物遮挡而产生的多径效应，系统可靠性不高，能耗较大。2009年IEEE组织通过了802．巧．4c标准，为中国WPAN技术开辟779、787 MHz的免费专用频段并且设定了介质链路层和物理层标准。780 MHz频段符合RFID800M/900M 频段要求，具有干扰少、绕射能力强、抗多径衰减效果好和传输距离更远等优点，将成为中国无线传感 02一圄器网络发展的主要方向。现有的农用无线传感器网络多工作在2．4 GHz和433 MHz频段，基于780 MHz的无线传感器网络在农业中的应用还比较少。针对现有农用无线传感器网络受到干扰大、能耗高、传输性能不理想等问题，本研究选用MSP430巧438A单片机、AT86RF212无线射频芯片等元器件，设计了一种符合IEEE802.巧，4c标准工作在780 MHz频段的无线传感器网络，通过网关节点与无线移动网络（GPRS/3G)和INTERNET 的无缝连接，实现数据远程传输。

1关键技术设计

1. 1无线传感器网络节点结构

无线传感器网络由大量的传感器节点和少量网关节点组成。传感器节点主要包含传感器模块、处理器模块、无线射频模块、电源管理模块4部分。网关节点是在传感器节点的基础上加配网关模块，使该节点具有与外部网络交换信息的能力。WSN 节点结构如图]所示。

传感器模块负责农田相关环境参数的采集和数据转换；处理器模块对本节点采集的数据以及其他节点发来的数据进行处理和存储，并控制本节点的所有操作；无线通信模块负责本节点与其他WSN 节点进行无线通信，交换控制信息和收发采集的数据；电源管理模块为整个节点提供运行所需的能量，传感器节巛由两节1. 5 V干电池供电，网关节点采用3节1. 5 v干电池作为电源，并借助稳压芯片TPS79533为网关节点提供稳定电流。部署在农田内的大量传感器节点通过自组网的形式将采集到的信息发送到到网关节点，通过网关模块和外部网络将信息发送至监控中心，实现对农田空气温湿度、土壤温湿度和光照度信息的采集。

1.2处理器模块

处理器是WSN节点的计算核心，所有的任务调度、控制设备、数据的存储管理、能量管理等都由处理器完成，处理器的选择是硬件节能的重要方面。处理器的选型原则：微型化、低成本（传感器节点数量巨大，降低节点在生产和部署上的成本）、低能耗（节点通常山电池供电，尽可能延长节点在网络中寿命）、适当的数据处理能力（节点采集完信息后，需对数据进行一定程度的处理，减少网络中传播的数据量）、SPI接囗（与无线射频模块MSP430巧438A是TI公司推出的一款超低功耗单片机，它集成了丰富的片内资源，在发扬低功耗特性的同时，大大提高了芯片性能。MSP430巧438A的工作功耗与待机功耗非常低，分别为160 0 · MHz-I和1 . 5 A，芯片采用1. 8 V 至3．6 V 低电压供电，具有5种节能方式，配有多种通信接口，各类数字传感器可通过串口、SPI、12c 等接囗与处理器通信。该单片机的时钟系统提供了MCLK、SMCLK、ACLK 3种时钟，得益于独立的时钟系统，单片机可实现不同深度的系统休眠，尽可能地节省了能量巧。单片机与无线射频模块接囗电路如图2所示，单片机与传感器模块接囗电路如图3所示。

1. 3 780 MHz频段无线射频模块设计

基于收／发一体、低功耗、稳定性等方面的考虑，本研究选用Atmel公司的AT86附212无线射频芯片。该芯片可工作在779、787 MHz在中国免费的ISM频段，是一款专为适合IEEE802.巧、4c 标准的ISM (Industnal Scientific Medical)应用而设计的低电压、低功耗、低成本的无线收发芯片。该芯片最大发射功率达10 (113m,接收灵敏度高达一110 dBm，睡眠状态下电流消耗为0，2，接收状态下消耗电流9．0 mA，射频收发器关闭后消耗电流0．4mA，当发送功率为5 dBm时，电流消耗为18 mA0以上特性能够满足WSN节点低功耗的设计要求。AT86RF212工作在1. 8一3，6 V低电压，

与处理器MSP430巧438A相匹配，保证了WSN 节点电源系统的一致性。射频模块天线部分采用差分方式，有效减少了其他芯片造成的杂散辐射干扰。无线射频模块除了晶体振荡器、去耦电容和天线等简单电路外，所有的主要RF元件都集成在AT86RE212内部,MAC及AES硬件加速改善了无线传感器网络的功耗利用率和时效性。A 6RF212提供一个三线制SPI串行接口、少量控制引脚和一个中断请求引脚，SPI总线接口以Slaver的身份负责同Master身份的MSP430巧438A进行数据通信，控制引脚负责AT86RF212状态的快速切换，而射频芯片发生的所有事件通过唯一的中断请求引脚通知处理器。无线射频模块与处理器MSP430巧438A的连接电路如图2所示。

图2无线射频模块原理图

Fig. 2 Schematic diagram of wireless

radio frequency module

62 河南农业大学学报第51卷通信）PC接山与数字传感器通信），集成A/D 方面的考虑，本文选取德州仪器（(I)公司的转换器（便于后期扩展采集模拟量）。综合上述各 MSP430巧438A作为节点的处理器。

图1无线传感器网络节点结构

Fig. 1 Structural diagram of w ireless s ensor network nodes

第]期

郑宝周，等

：基于780 MHz 频段的农田信息采集无线传感器网络设计

图2中第I 部分为A 。№ 212与MSP430巧438A 的数字接囗，由SP[总线接口和附加控制信号组成，主要用于处理器与无线射频模块之间的数字信号传输；第Il 部分为无线射频收/发电路，平衡/不平衡转换器能够将50 0单端RF( Radio Frequen(y)输入变换为100 0的差分RF 端口阻抗；第Ill 部分为AT86RF212的基本配置电路，主要包括去耦电容和晶振电路。 1.4传感器模块

本研究设计的WSN 用来监测农田的光照强度、空气温湿度和土壤温湿度。为降低传感器节点功耗，均选用数字传感器。

1.4. 1土壤温湿度传感器选用上海搜博实业有限公司的低功耗sLs2421土壤温湿度传感器，相对湿度量程0、1佣％，准确度± 1. 8％；温度量程一40 “ 123、8 ℃，准确度± 0．4 ℃，工作电压2．4一 5巧v ，数字输出，12c 接口。

1.4.2空气温湿度传感器选用瑞士Sensirion 公司的微功耗SHTII 数字传感器，相对湿度量程0 ·．100％，准确度± 2％；温度测量范围一剿一123．8 ℃，准确度± 0、3 ℃，工作电压2．4巧巧V ，数字输出， 12C 接囗。

1.4，3光照度传感器选用日本ROHM 公司的 BH1710FVC 传感器，量程0一65 535 Ix ，分辨率 0．35 Ix ，工作电压2．4、3．6 v ，数字输出，12c 接囗。

传感器与处理器MSP430巧438A 连接电路如图3所示。

图3传感器与MSP4 F5438A 连接原理图

Fig. 3 Schematic diagram Of processor and sensor module 1、5低功耗节能设计

考虑到农田环境参数变化的特征，为进一步降低无线传感器网络节点能耗、延长网络使用寿命，本研究除选用低微功耗的处理器、无线射频芯片和传感器之外，还从以下几方面进行节能设计自

1.5. 1采用史灵活的数据上报机制现有的农用环境监测系统大多采用固定采集周期的方式上报环境参数。如果采集周期比较短，则频繁的无线收发数据会消耗大量电能，间隔周期过长，则不能实时监测参数的变化。本文采用参数变化达到设定变化幅度阈值时上报数据。比如上壤湿度变化± 5％或者温度变化± 3 ℃时上报数据。各参数变化幅度阈值根据农业生产需求进行设置。农田环境参数变化快时，该方法能够实时监测环境并及时将参数上报监测中心；参数比较稳定时，比如夜间光照度基本没变化，该方法能有效避免频繁地进行射频数据传输，降低节点通信能耗。

1.5．2降低器件的工作电压和振荡器频率处理器主频降低一半功耗也下降一半，降低处理器的时钟频率是一个有效节能措施。MSP430巧438A 提供了低功耗、低频率内部时钟源VLOCLK,典型频率为12 kHz;另有可选择的高频振荡器XT2CLK, 可外接4 MH 冖40 MHz 的外部时钟源。根据WSN 监测任务需要，选择合适的时钟频率，找到一个功耗与性能最佳的结合点。

1.5．3关闭不使用的硬件模块处理器内的看门狗定时器和掉电检测器，在休眠模式下会持续消耗电流；基准电压以及模拟比较器等模块也会消耗电量。根据农田监测需要，可考虑禁止这些模块在运行状态。另外，避免输出引脚驱动电阻性负载可以减少能量消耗。 1.5．4

尽可能使用器件的休眠模式

MsP430F5438A 提供了五种低功耗模式。在正常运行模式下，处理器功耗为230 PA ' MHz-I ，在低功耗LPM3模式下功耗为2，I IJA,在LPM4模式下为1.2 0，LPM5 模式下功耗低至0彐的。豫东地区夜间农田光照度接近旧x ，土壤温湿度比较稳定，数据采集任务比白天少很多。考虑到这些特点，借助于软件系统的周期性睡眠机制，夜间可使处理器工作在LPM4 低功耗模式；白天传感器节点采集数据时，使处理器工作于LPM3模式；对数据进行处理、存储以及无线收发时处理器工作在正常运行模式。

2测试结果与分析

无线电信号在农田作物间传播时存在着直射、反射、绕射、散射和吸收等现象，对无线电信号的传播造成很大的路径损耗，导致不同WSN 节点收到的射频信号有很大衰减并且链路信号的质量有很大差异性@。不同通信距离下接收信号强度

值

（Received Signal Strength Indication ，RSSI)和平均丢包率（Packet Loss Rate,PLR)可对无线传感器网络的通信质量做出评价。

本研究选取豫东平原种植小麦的农田作为试验场地，在小麦的拔节期和抽穗期，分别测试了本研究设计的780 MHz 无线传感器节点在不同距离下的平均丢包率PLR 和接收信号强度RSSI 值。测试参数为：发射功率为4 dBm ，数据传输速率250 kbps ，发射节点和接收节点距地面高度均为170 cm ，天线增益为0，天线方向保持一致。发射节点每60m5发送50个数据包，每个数据包为32字节。每个位置的接收信号强度RSSI 值和平均丢包

率LPR 测试3次，取3组数据的平均值作为RSSI 和LPR 的有效数据。以间隔5 m 逐步增大收发距离，共对30个点的RSSI 和LPR 进行测试。在同一农田环境下，采用上述方法对工作在2．4 GHz 频段的CC2530节点和工作在433 MHz 频段的 RFIIOOSE 射频模块的接收信号强度RSSI 值和平均丢包率LPR 进行测试。CC2530芯片是眉公司推出的新一代ZigBee 无线射频模块，最大发射功率4．6 Bm ，灵敏度高达一91dBm 、最大传送速率 250 kbpso RFIIOOSE 射频模块发送433 MHz 信号，采用Chipcon 公司的CC1100无线通信芯片，该芯片可编程最大发射功率达10 dBm ，灵敏度达一

110 dBm ，最大传输速率达500 kbpso 2．1接收信号强度测试结果

780 MHz 、433 MHz 和2．4 GHz 的无线收发模块在小麦抽穗期和拔节期不同收发距离的RSSI 曲线如图4和图5所示。

图4 小麦拨节期不同收发距离的接收信号强度

Fig. 4 RSSI Of different distances in jointing stage Of wheat

图5 小麦抽穗期不同收发距离的接收信号强度

Fig. 5 RSSI Of different distances in heading stage Of wheat

图4表明，在小麦拔节期时，3种不同频段无线收发模块的RSSI 值都随收发距离增大而减小。

通信距离小于20 m 时，3种频段信号的RSSI 值基本相近；通信距离大于30 m 以后，2、4 GHz 信号的 RSSI 值明显小于780 MHz 和433 MHz 信号的RSSI 值；整个测试过程中780 MHz 信号的RSSI 值略大于433 MHz 信号的RSSI 值。

山图5可见，在小麦抽穗期通信距离小于10 m 时，3种频段的信号强度RSSI 值比较接近并快速衰减；超过20 m 后，433 MHz 和780 MHz 信号的 RSSI 值明显大于2．4 GHz 信号的RSSI 值，780 MHz 信号的RSS]值稍高于433 MHz 信号RSSI 值从图4和图5可以看出，在收发距离相同条件下，3种频段信号在小麦抽穗期的RSSI 值要比小麦拔节期的RSSI 值平均小5 dBm ，说明小麦在抽穗期对无线电信号传播造成的损耗要比在拔节期造成的损耗大。 2，2丢包率测试结果

780 MHz 、433 MHz 和2，4 GHz 的无线收发模块在小麦拔节期和抽穗期不同收发距离下的丢包率LPR 曲线如图6和图7所示。

无线收发距离／m

从气、

图6 小麦拨节期不同收发距离的丢包率 Fig. 6 Packet loss rate of different

distances in jointing stage Of wheat

河南农业大学学报

第51卷

80 0160

Wireless transmission distance

第]期

郑宝周，等

：基于780 MHz 频段的农田信息采集无线传感器网络设计

由图6可知，小麦拔节期收发距离在125 m 的范围内，780 MHz 和433 MHz 无线收发模块的丢包率均为0；收发距离达130 m 时433 MHz 无线收发模块出现丢包现象，收发距离达140 m 时780 MHz 无线收发模块出现丢包现象、，2．4 GHz 模块在收发距离为95 m 时出现丢包现象。

Wireless transmission distance

图7小麦抽穗期不同收发距离的丢包率 Fig. 7 Packet loss rate Of different distances in heading stage Of wheat

山图7可见，小麦抽穗期收发距离达90 m 时2、4 GHz 无线模块出现丢包现象；收发距离达115 m 时 433 MHz 无线模块出现丢包现象；收发距离达] 20 m 时780 MHz 无线收发模块开始出现丢包现象，同样在 120 m 距离处，433 MHz 无线模块丢包率接近6％，2．4 GHz 无线模块丢包率

己经

接近52

％。

3结论

本研究采用MSP430巧438A 单片机、AT86RE212无线射频芯片设计了一种基于780 MHz 中国专用频段的农田无线传感器网络，在小麦拔节期和抽穗期对433 MHz 、780 MHz 和2，4 GHz 频段的WSN 节点的丢包率和RSSI 值进行了测试、统计与分析，绘制了3种频段无线收发模块不同收发距离下的接收信号强度与丢包率曲线。

1)小麦拔节期在收发距离超过30 m 后，780 MHz 信号的强度比433 MHz 大，2、4 GHz 信号强度最小。收发距离达140 m 时，780 MHz 无线收发模块开始出现丢包现象，此距离大于433 MHz 无线

收发模块出现丢包现象时的120 m 和2，4 GHz 模块出现丢包现象时的105 m

2）小麦抽穗期收发距离大于巧m 时，780 MHz 模块的接收信号强度RSSI 值大于2．4 GHz

和 433 MHz 信号强度。收发距离达120 m 时，780 MHz 无线收发模块开始出现丢包现象，此距离大于433 MHz 无线收发模块出现丢包现象时的] 05 m 和2．4 GHz 模块出现丢包现象时的90

3）本研究结果表明，在农田环境监测无线传感器网络应用中，基于780 MHz 和433 MHz 频段的无线传感器网络的传输性能明显优于2．4 GHz 频段的WSNO 780 MHz 频段的WSN 的通信质量与传输性能更佳，能够满足农田信息采集的需要。

参考文献

张伟面向精细农业的无线传感器网络关键技术研究[D]、杭州：浙江大学，2013

[2 ] 郑宝周，李富强．基于ZigBee 和GPRS 技术的仓

储环

境监测系统设计[J ]、江西农业学报，2013，25（3）107 —110.

[3 ] 陈晓栋、基于780 MHz 频段的温室无线传感器网

络的设计及试验[J ]．农业工程学报，20] 4，30（l)：113一120．

[4 ] 史兵，赵德安，刘星桥，等，基于无线传感器网络

的规

，

20H ，27（9）：136一139．

5 ] VELLIDIS G ，TUCKER M ，PERRY C ，et al. A real —

tune wireless smart sensor array for scheduling Irrigation [J ] . Computer and Electromcs in Agriculture 2008，61

（1)：44一50．

6 ] 李小敏，臧英，罗锡文，等．兰花大棚内无线传感器网

络433 MHz 信道传播特性试验[J ] .农业工程学报， 2013，四（13）：182一187．

[7 ] 冯友兵，张荣标，谷国栋．无线传感器网络在节水灌

溉中的应用研究[J] .中国农村水利水电，2007（2）： 24一26．

树曹元军，王新忠，杨建全．基于无线传感器网络的农田

气象监测系统[J].农机化研究，2（02）：163一165．

[9 ]张瑞瑞，赵春江，陈立平，等，农田信息采集无线传

感器网络节点设计[J ]．农业工程学报，2009，250D ： 2 ] 3一2 ] 7．

[ 10 ]张瑞瑞，陈立平，郭建华，等，农田土壤监测无线传感器网络通信平台[J J.农业工程学报，2008，24（增

模化水产养殖智能监控系统[ J ]．农业工程学报

刊）：81一84．山]刘卉，汪懋华，王跃宣．基于无线传感器网络的农田土壤温湿度监测系统的设计与开发[J] .吉林大学学报（工学版），2008，38（3）：604一608．目2 ]季道亮．农业物联网导论[Ml .北京：科学出版社，2012：巧1一157．

[ 13 ] RAUL M, MIGUEL A F，SAMUEL G M，et al. A Zig—Bee multi-powered wireless acqumsitlon deuce for remote sensing applications in precision viticulture J ]．com—puters and Electronics in Agriculture，2008 62（2）： 94一106．

目4 ]陈莉．基于ZigBee协议的环境监测无线传感器网络测量节点的设计[D].上海：上海交通大学，2008． [巧]冯友兵．面向精确灌溉的WSN数据传输关键技术研究

[D].镇江：江苏大学，2009

[16 ]文韬，洪添胜，李震，等．橘园无线传感器网络不同

节点部署方式下的射频信号传播试验[Jl .农业工程学

报，2010，26（6）:211一215

（责任编辑：蒋国良）

智能家居系统中无线传感器网络的设计

智能家居系统中无线传感器网络的设计智能家居系统中无线传感器网络的设计随着时代的发展，人们将更多的注意力放在了生活环境的安全性、舒适性和便利性上，从而出现了智能家居的概念。智能家居控制系统使人们可以对家居内的任意电器进行数字化控制，利用计算机技术、网络通讯技术将与家居生活有关的各种设备有机地结合在一起，进行集中管理，让家居生活更加舒适、安全、有效。本文以ZigBee技术对智能家居内部进行无线网络组网，通过ZigBee无线传感器网络节点的设计，实现节点对各种传感器信息的采集、传输和控制功能。1Zigbee技术ZigBee技术是一种强调极低耗电、极低成本的短距离无线网络技术，遵循IEEE802．15.4标准。它专注于低速率传输控制，网络容量大，时延短，提供数据完整性检查，加密算法采用AES-128，网络扩充性强，有效覆盖范围为10～75m，具体依据实际发射功率的大小和各种不同的应用模式而定，基本上能够覆盖普通的家庭环境，通信频率采用2．4GHz 免执照频段。ZigBee是一组基于IEEE802．15．4无线标准研制开发的，有关组网、安全和应用软件方面的技术标准。IEEE802.15.4仅定义了MAC层和物理层协议，而ZigBee联盟则对其网络层和应用层进行了标准化。ZigBee联盟还开发了安全层，以保证这种便携设备不会意外泄漏其标识，而且这种利用网络的远距离传输不会被其他节点获得。2系统结构设计无线传感器网络系统主要由传感器、CC2430无线模块构成，结构图。无线传感器网络采用树状结构，网络中有一个协调器，负责整个网络中数据的处理、转发以及网络的管理。终端节点(传感器节点)上电复位后，会搜索协调器节点，当能够搜索到协调器时，直接申请加入网络。当终端节点搜索不到协调器时，这时就会通过路由器节点找到协调器来加入网络。加入网络后保持待机状态，当有数据需要发送时，按照组网时的路径来收发数据信息。协调器通过串口与PC机相连，利用超级终端实现发送命令或者显示数据。3硬件电路设计本文设计的无线传感器网络系统的硬件结构主要由协调器模块，路由器模块，传感器模块，串口转换模块，供电模块以及PC机等组成。其中协调器、路由器、传感器3个模块作为主要的无线通信模块，由主控芯片CC2430作为数据处理以及无线收发器。其系统硬件电路结构示意图。3．1主控芯片选用CC2430芯片作为无线收发器和数据处理及控制器。CC2430在单个芯片上整合了ZigBee射频前端、内存和微控制器。它采用增强型8051MCU、32／64／128kB 闪存、8kBSRAM等高性能模块，还包含模拟数字转换器、几个定时器、AES-128协同处理器、看门狗定时器。32kHz晶振的休眠模式定时器、上电复位电路、掉电检测电路以及21个可编程I／O引脚。3．2无线模块设计1)协调器模块协调器节点由电压转换模块、按键模块、LCD模块、LED指示灯、时钟、处理器CC2430、天线等部分组成。CC2430的工作电压为3～3．3V，所以要用电压转换模块把电压从5V降低到3．3V左右；LED指示灯用来显示协调器节点网络状态信息(如是否组网成功)；LCD模块是用户和传感器网络的交互界面，用来显示功最长能菜单，用户通过按键来选择功能菜单。其电路图。 2)传感器模块与路由器模块传感器模块亦即是终端节点模块，由传感器、处理器CC2430、天线、LED指示灯、时钟等部分组成。LED指示灯由P1．0、P1．1口控制。传感器模块就是在协调器模块的基础上去掉了LCD，而加入了传感器。传感器选用了DHT11温湿度传感器，与P0．0口相连，来负责数据采集。路由器模块与传感器模块的硬件电路相同，只是在编程实现功能上有所不同。4无线网络系统软件设计在ZigBee网络中，只有那些可以成为ZigBee协调器的设备才能建立新网络。协调器首先执行信道扫描，如果发现了一个合适的

无线传感器网络的特点

无线传感器网络的特点大规模网络为了获取精确信息，在监测区域通常部署大量传感器节点，传感器节点数量可能达到成千上万，甚至更多。传感器网络的大规模性包括两方面的含义：一方面是传感器节点分布在很大的地理区域内，如在原始大森林采用传感器网络进行森林防火和环境监测，需要部署大量的传感器节点；另一方面，传感器节点部署很密集，在一个面积不是很大的空间内，密集部署了大量的传感器节点。传感器网络的大规模性具有如下优点：通过不同空间视角获得的信息具有更大的信噪比；通过分布式处理大量的采集信息能够提高监测的精确度，降低对单个节点传感器的精度要求；大量冗余节点的存在，使得系统具有很强的容错性能；大量节点能够增大覆盖的监测区域，减少洞穴或者盲区。自组织网络在传感器网络应用中，通常情况下传感器节点被放置在没有基础结构的地方。传感器节点的位置不能预先精确设定，节点之间的相互邻居关系预先也不知道，如通过飞机播撒大量传感器节点到面积广阔的原始森林中，或随意放置到人不可到达或危险的区域。这样就要求传感器节点具有自组织的能力，能够自动进行配置和管理，通过拓扑控制机制和网络协议自动形成转发监测数据的多跳无线网络系统。在传

感器网络使用过程中，部分传感器节点由于能量耗尽或环境因素造成失效，也有一些节点为了弥补失效节点、增加监测精度而补充到网络中，这样在传感器网络中的节点个数就动态地增加或减少，

从而使网络的拓扑结构随之动态地变化。传感器网络的自组织性要能够适应这种网络拓扑结构的动态变化。动态性网络传感器网络的拓扑结构可能因为下列因素而改变：①环境因素或电能耗尽造成的传感器节点出现故障或失效；②环境条件变化可能造成无线通信链路带宽变化，甚至时断时通；③传感器网络的传感器、感知对象和观察者这三要素都可能具有移动性；④新节点的加入。这就要求传感器网络系统要能够适应这种变化，具有动态的系统可重构性。可靠的网络传感器网络特别适合部署在恶劣环境或人类不宜到达的区域，传感器节点可能工作在露天环境中，遭受太阳的暴晒或风吹雨淋，甚至遭到无关人员或动物的破坏。传感器节点往往采用随机部署，如通过飞机撒播或发射炮弹到指定区域进行部署。这些都要求传感器节点非常坚固，不易损坏，适应各种恶劣环境条件。由于监测区域环境的限制以及传感器节点数目巨大，不可能人工“照顾每个传感器节点，网络的维护十分困难甚至不可维护。传感器网络的通信保密性和安全性也十分重要，要防止监测数据被盗取和获取伪造的监测信息。因此，传感器网络的软硬件必须具有鲁棒性和容错性。

传感器题库及答案

压电式传感器一、选择填空题： 1、压电式加速度传感器是（D ）传感器。 A、结构型 B、适于测量直流信号 C、适于测量缓变信号 D、适于测量动态信号 2、沿石英晶体的光轴z的方向施加作用力时，（A ）。 A、晶体不产生压电效应 B、在晶体的电轴x方向产生电荷 C、在晶体的机械轴y方向产生电荷 D、在晶体的光轴z方向产生电荷 3、在电介质极化方向施加电场，电介质产生变形的现象称为（B ）。 A、正压电效应 B、逆压电效应 C、横向压电效应 D、纵向压电效应 4、天然石英晶体与压电陶瓷比，石英晶体压电常数（C），压电陶瓷的稳定性（C ）。 A、高，差 B、高，好 C、低，差 D、低，好 5、沿石英晶体的电轴x的方向施加作用力产生电荷的压电效应称为（D）。 A、正压电效应 B、逆压电效应 C、横向压电效应 D、纵向压电效应 6、压电式传感器可等效为一个电荷源和一个电容并联，也可等效为一个与电容相串联的电压源。 7、压电式传感器的输出须先经过前置放大器处理，此放大电路有电压放大器和电荷放大器两种形式。二、简答题 1、什么是压电效应？纵向压电效应与横向压电效应有什么区别？答：某些电介质，当沿着一定方向对其施加外力而使它变形时，内部就产生极化现象，相应地会在它的两个表面上产生符号相反的电荷，当外力去掉后，又重新恢复到不带电状态，这种现象称压电效应。通常把沿电轴X－X方向的力作用下产生电荷的压电效应称为“纵向压电效应”；而把沿机械轴Y－Y方向的力作用下产生电荷的压电效应称为“横向压电效应”；所以纵向压电效应与横向压电效应的主要区别在于施力方向不同，电荷产生方向也不同。 2、压电式传感器为何不能测量静态信号？答：因为压电传感元件是力敏感元件，压电式传感器是利用所测的物体的运动产生的相应的电信号，而静态的不能产生相应的电信号。所以压电式传感器不能测量静态信号。

农业信息技术整理

——考点整理考题题型：名词解释（10*3）选择（10*2）简答（5*6）论述（2*10）重点部分：第一章信息农业的定义：以农业科学的基本理论为基础，以农业生产活动信息为对象，以信息技术为支撑，进行农业信息采集、处理、分析、存储、传输等具有明确时空尺度和定位含义的农业信息管理与决策，研究和解决农业税呢过禅活动信息变化规律的科学。信息农业的内涵：由理论基础、关键技术、应用系统三方面组成。理论基础：涉及到信息科学、计算机科学、地球科学、生态学、土壤学、农学等多个领域理论知识。关键技术体系：包括农业信息获取、信息处理、信息模拟和信息控制这四个主要方面。应用系统：以农业信息学为基础、以农业产业应用领域为服务对象、以农业信息为主线，定量描述农业系统与环境资源、社会经济之间的关系，实现农业生产全过程智能化、信息化，并广泛应用于如设计生产方案、实施精确管理等多个农业产业领域。信息农业的关键技术：农业数据库、农业信息监测、农业空间信息管理、农业系统模拟、农业人工智能、农业管理决策、农业信息服务国际上著名的生长模型：美国的CERES系列模型、荷兰的SUCROS模型和澳大利亚的APSIM模型第二章数据与信息的定义与区别：数据：用以载荷信息的物理符号信息：构成一定含义的一组数据就称为信息区别：数据只有对实体产生影响时才能称为信息数据库管理系统的功能：存储数据、建立并维护数据结构、允许多个用户并发访问、加强安全性和保密性、允许提取和操作已存储的数据、实现数据录入和数据加载，提供对指定数据快速

提取的高校索引机制、通过备份和恢复过程保证数据免遭丢失。关系型数据库的定义：由二维表显示关系，一行是一个元组，一列是一种属性，包括主码、域、分量和关系模式，以这样的模式存储数据集合的计算机系统被称为关系型数据库。常用的关系型数据库软件： Microsoft Access、Oracle、My SQL、Microsoft SQL Server SQL：（Structured Query Language）结构化查询语言，是一个强大的通用关系数据库语言。 SQL功能：利用SQL,我们可以在属性数据库中方便地实现属性信息的复合条件查询，筛选出满足条件的空间对象的标识值，再到图形数据库中根据标识值检索到该空间对象。第三章地理信息系统的定义：以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，并采用地理模型分析方法，适时提供多种空间和动态的地理信息，为地理决策服务而建立起来的计算机技术系统。简言之，地理信息系统是综合处理和分析空间数据的一种技术系统。地理信息系统的构成：系统软件、系统硬件、地理空间数据、系统管理操作人员地理信息系统的主要功能：数据输入功能数据编辑功能数据存储与管理功能数据查询检索功能数据分析功能数据显示输出功能地图与地理信息系统的关系：地图是GIS的一个数据源,是地理数据的传统描述形式，不仅含有实体的类别和属性，而且含有实体间的空间关系。空间尺度对农业地理信息系统的影响：第四章

无线传感器网络系统的设计思路

无线传感器网络系统的设计思路一、无线传感器网络技术应用广泛，百花齐放无线传感器和传感器网络，是具有非常广泛的市场前景，将会给人类的生活和生产的各个领域带来深远影响的新技术。美国的《技术评论》杂志在论述未来新兴十大技术时，更是将无线传感器网络列为第一项未来新兴技术，《商业周刊》预测的未来四大新技术中，无线传感器网络也列入其中。无线传感器网络有着十分广泛的应用前景，在工业、农业、军事、环境、医疗，数字家庭，绿色节能，智慧交通等传统和新兴领域有具有巨大的运用价值，无线传感器网络将无处不在，将完全融入我们的生活。图一是无线传感器应用示意。由于无线传感器和无线传感器网络巨大的市场和应用前景，所以目前全世界许多公司都推出了各自的无线传感器网络。这些技术百花齐放，各有千秋，但是这些技术之间，几乎不能相互兼容和互通。目前正在开发中的各种无线传感器技术，从这个图我们可以看到，不同的无线传感器网络，最终都是希望实现和互联网的通讯，这可能是这些传感器网络最终交汇的通道。二、如何选择合适的无线传感器技术无线传感器网络系统的基本架构包括三部分，第一部分是无线收发芯片，其职责是将数字信息转换为高频无线信号传送出去和将接收到的高频无线信号恢复成数字信息。无线传感器收发芯片而言，IEEE 802.15.4能为无线传感器应用提供最佳方案，这是因为IEEE 802.15.4规范可能是主要且可能唯一的实用标准。目前全球有多家公司提供这方面的收发芯片。像TI 公司的CC2420/CC2520等芯片都特别适用于钮扣电池和低电能应用的低功耗特性。实现一个典型的无线传感器网络节点和路由器，可以采用多芯片方案，，由一个无线收发芯片和一个微控制器(单片机)组成，微处理器可以采用低功耗的MSP430，无线芯片可以采用CC2520/CC2420等。随着技术不断发展，已经有越来越多的公司，将无线收发器芯片和微控制器和无线收发器做成了一个片上系统(SoC)，例如TI公司采用8051内核的CC2430/CC2431等ZigBee无线单片机，随着无线传感器网络对计算能力提高要求，最近Freescale公司也推出了ARM内核的32位ZigBee无线单片机。使用这些SoC无线单片机设计无线传感器网络，将使无线传感器节点具有更小的体积，更低的功耗和更低的价格；TI公司在国内的技术合作伙伴无线龙科技公司等，也同时提供这些芯片，开发工具的相关技术支持。无线传感器网络构架第二部分是运行于单片机或者无线单片机内部的嵌入式软件，也称软件协议栈(network stack)，网络堆栈有两个职责。首先它必须要处理节点间的无线链接通信质量的频繁变化和环境因数对无线通讯造成的干扰，具有对网络自组织，自恢复的能力；网络堆栈的第二个职能是要具有很强的路由算法能力，确保信息可靠高效地通过各种网络拓扑(星状/网状等等)从源节点(如果现有，可以通过成百上千路由节点)发送到目标节点。确保通讯的实时性要求。 ZigBee联盟是由众多技术供应商和开发商组成的独立标准组织。也是目前世界是最大的，基于IEEE 802.15.4平台的网络软件协议栈标准提供联盟。该组织从ZigBee2004、ZigBee2006、ZigBee2007不断发展，目前提供的两个网络栈是：ZigBee和ZigBee PRO。从使用角度看ZigBee堆栈很适合一般包含十到几百个节点的小型网络。而ZigBee PRO是ZigBee超集，它增加了一些功能，可对网络进行扩展并更好地应对来自其他技术的无线干扰，而且可以适应更大型的网络和具有更加可靠的路由通讯算法和无线通讯可靠性。无线传感器网络构架第三部分应用软件，这部分包括各种根据用户现有开发的软件代码，

基于无线传感技术的网络路由器端口设计

收稿日期:2012-02-06;修订日期:2012-10-18 作者简介:潘宁（1978-），女,河南信阳人，硕士，讲师，研究方向：网络安全。0前言网络传输的速率日渐提升，传输的方式也从有线到无线，种种的技术与适配卡的变迁，对于路由器（Router ）的负荷必定造成相当的冲击。因此必须要有一强大的管理机制对路由器善尽的管理。现阶段因特网的状况是比较复杂的，如带宽参差不齐、延迟时间大、不稳定。如何在因特网上保证用户的传输质量就成为一个不容忽视的重要问题，必须要有完善的管理机制对路由器进行管理。文中分析了基于无线传感器技术的网络路由器的工作原理，分析了其中端口设计的关键技术[1]。1无线网络环境中所使用的路由协议无线传感器网络体系结构是网络的协议分层和网络协议的集合，是对网络及其部件所应完成功能的定义和描述。无线传感器网络路由协议的任务是在传感器节点和汇聚节点之间建立路由，可靠地传递数据。由于无线传感器网络资源严重受限，因此路由协议要遵循的设计原则包括不能执行太复杂的计算、不能在节点保存太多的状态信息、节点间不能交换太多的路由信息等。为了有效地完成上述任务，已提出的很多种路由协议大都利用了无线传感器网络的以下特点：①传感器节点按照数据属性寻址，而不是IP 寻址；②第32卷第2期2013年2期煤炭技术Coal Technology Vol.32,No.02February,2013 基于无线传感技术的网络路由器端口设计潘宁，何少情（郑州旅游职业学院，郑州450009）摘要:网络传输的速率日渐提升，传输的方式也从有线到无线，种种的技术与适配卡的变迁，对于路由器的负荷必定造成相当的冲击。因此必须要有完善的管理机制对路由器进行管理。文章分析了基于无线传感器技术的网络路由器的工作原理，阐述了其中端口设计的关键技术。关键词:无线传感技术；网络路由；端口中图分类号:TP212文献标识码:A 文章编号:1008-8725（2013）02-0036-03 Design of Network Router Port Based on Wirdess Seusor Technology PAN Ning,HE Shao-qing （Zhengzhou Tourism College,Zhengzhou 450009,China ） Abstract:Network transmission speed is increasingly being transmission from limited to wireless, various technical changes adapter for router load must cause a considerable impact.Therefore there must be a sound management mechanism to manage the router.This paper analyzes the network router based on wireless sensor technology works on which port design of key technologies. Key words:wireless sensor technology;network routing;port 少工作面的涌水量对运作的不利影响，最后再关闭射流泵和抽真空控制阀。停泵过程中先关电动闸阀，再关水泵电机，这样更能保障作业后的安全性，也为下一次作业前的准备工作避免了不必要的麻烦。 PLC 控制水泵编程方式具有简单和直观的特点，水位传感器将水位变化信号转换为模拟输入量，送到PLC 输入模块。各个开关信号经由数字量输入模块，送入到PLC 控制器，控制器能通过其自动监测功能判断出水位上升的数据，得出涌水量及水位上升速度，使控制器更准确地接受指令，控制离心泵的启动和停止。PLC 控制器对超出设定的变量进行检测，如果达到一定限度则进行超限报警。而组态软件编程主要生成于人机交互界面，以便进行实时监控（图2）。4结束语伴随科技时代的到来以及自动化控制技术的加速推广， PLC 在煤矿主排水泵自动控制系统中的应用研究也日趋完善，在水资源充分利用方面有了很大的改善，突破了传统人工控制系统的种种弊端，决定了井下排水自动系统控制的重要性。在煤矿作业的未来发展中，不排除还会出现各种难题，这需要煤矿作业者及时将高效的科技结合各种难题突破于实践，做到进一步的合理完善。参考文献： [1]付铁斌，王洪林.矿井主排水系统监测装置的研究[J].煤矿安全，2004(5):17-19.[2]李胜旺，古贵堂，赵晓旭.矿井主排水自动化控制系统[J].工矿安全，2002(1):3-5.[3]王黎明.CAN 现场总线系统的设计与应用[M].北京：电子工业出版社，2008.（责任编辑王秀丽）!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

传感器题库及答案

第一章检测技术的基本概念一、填空题： 1、传感器有、、组成 2、传感器的灵敏度是指稳态标准条件下，输出与输入的比值。 3、从输出曲线看，曲线越陡，灵敏度。 4、下面公式是计算传感器的。 5、某位移传感器的输入变化量为5mm，输出变化量为800mv，其灵敏度为。二、选择题： 1、标准表的指示值100KPa，甲乙两表的读书各为 KPa和 KPa。它们的绝对误差为。 A 和 B 和 C 和 2、下列哪种误差不属于按误差数值表示。 A绝对误差 B相对误差 C随机误差 D引用误差 3、有一台测量仪表，其标尺范围0—500 KPa，已知绝对误差最大值 P max=4 KPa，则该仪表的精度等级。 A 级 B 级 C 1级 D 级 4、选购线性仪表时，必须在同一系列的仪表中选择适当的量程。应选购的仪表量程为测量值的倍。 A3倍 B10倍 C 倍 D 倍 5、电工实验中，常用平衡电桥测量电阻的阻值，是属于测量，而用水银温度计测量水温的微小变化，是属于测量。 A偏位式 B零位式 C 微差式 6、因精神不集中写错数据属于。系统误差 B随机误差 C粗大误差 7、有一台精度级，测量范围0—100 KPa，则仪表的最小分格。 A45 B40 C30 D 20 8、重要场合使用的元件或仪表，购入后进行高、低温循环老化试验，目的是为了。 A提高精度 B加速其衰老 C测试其各项性能指标 D 提高可靠性 9、传感器能感知的输入量越小，说明越高。 A线性度好 B迟滞小 C重复性好 D 分辨率高三、判断题 1、回差在数值上等于不灵敏度 ( ) 2、灵敏度越大，仪表越灵敏（） 3、同一台仪表，不同的输入输出段灵敏度不同（） 4、灵敏度其实就是放大倍数（） 5、测量值小数点后位数越多，说明数据越准确（） 6、测量数据中所有的非零数字都是有效数字（） 7、测量结果中小数点后最末位的零数字为无效数字（）四、问答题 1、什么是传感器的静态特性，有哪些指标。答：指传感器的静态输入、输出特性。有灵敏度、分辨力、线性度、迟滞、稳定性、电磁兼容性、可靠性。

农业信息技术知识点

农业信息技术知识点第一章: 农业信息技术概述 1、什么是信息技术? 信息技术是指获取、处理、传递、存储、使用信息的技术，是能够扩展人们的信息助能的技术。 2、信息技术包括哪四部分? 分别对应人体信息器官的哪些功能? 信息采集技术: 感觉器官对外界环境信息的感知功能信息传递技术: 传导神经网络对信息的传递功能信息处理技术: 思维器官对信息识别、转换、加工、储存、再生的功能信息控制技术: 效应器官对外部事物的运动状态和方式实施干预的功能 3、什么是智慧地球？简单地讲，智慧地球就是把互联网和物联网结合起来，具体来讲，智慧地球是把各类传感器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道、家用电器等各种物品中，并且被普遍连接而形成“物联网”，并通过超级计算机和“云计算”来处理所有网络数据，实现人类社会与物理系统的整治，实时管理和控制人员、机器、设备和基础设施，以更加智慧、精细和动态的方式管理生产和生活，提高资源利用率和生产力水平,改善人与自然间的关系。 4、什么是物联网？物联网(the Internet of things )是指通过射频识别(radio frequency idenifcation,

RFID)、.红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网连接起来,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。物联网就是“物物相连的互联网”，它有两层含义:第一，物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;第二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通信。 5、什么是云计算？其特点是什么？云计算(loud computin)是一种新兴的共享基础架构方法和商业计算模型，也是一种IT 基础设施的交付和使用模式,是将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上，使各种应用系统能够根据需要获取计算力、存储空间和各种软件服务，用户通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的资源(硬件、平台、软件)。特点：超大规模、虚拟化、高可靠性、通用性、高可扩展性、按需服务、及其廉价 5、什么是农业信息技术？农业信息技术对农业发展的作用? 农业信息技术(information technology in agriculture 或agricltural information echnology,AIT) 是指利用信息技术对农业生产、经营管理、战略决策过程中的自然、经济和社会信息进行采集、存储、传递、处理和分析,为农业研究者、生产者、经营者和管理者提供资料查询、技术咨询、辅助决策和自动调控等多项服务的技术的总称。它是信息技术和农业技术发展相结合的边缘交叉学科,是信息技术在农业领域的应用分支，是利用现代高新技术改造传统农业的重要途径。作用：农业信息技术为农业生产和经营管理、科学推广和技术推广提供了新的思

无线传感器网络课程设计报告

无线传感器网络课程设计报告（2018-2019学年第一学期）题目安全的无线传感器网络数据传输系统的设计指导老师班级

目录1需求分析 2传感器网络概述 2.1传感器网络体系结构 2.2传感器网络协议栈 3数据传输方式 4设计 4.1主要数据结构 4.2 课程设计的条件 5测试 6使用说明 6.1应用程序功能的详细说明 6.2应用程序运行环境要求 6.3输入数据类型、格式和内容限制 6.4各模块程序段说明 7总结提高 7.1课程设计总结 7.2课程设计评价

1 需求分析 1.1 功能与技术需求随着信息时代的逐渐来临,物联网的建设也越来越完善,为信息的存储和传输提供了完善的路径,而无线传感网是物联网的重要组成部分,它的建设成为物联网建设的关键。无线传感器网络是由大量微型传感器节点以自组织和多跳的方式构成的网络。它具有资源非常受限、无线通信链路质量不稳定和网络拓扑动态变化等诸多显著特点,与现有的互联网和其它无线网络存在较大差别,向可靠数据传输提出新的挑战和要求。在数据传输可靠性保障方面，采用了加密算法保证在传输过程中的安全性。 2 传感器网络概述 2.1传感器网络体系结构典型的传感器网络结构包括传感器节点、汇聚节点和管理节点。随即部署在监测区域内的大量传感器节点通过自组织方式构成网络。传感器节点的监测数据沿着其他节点逐跳传输，监测数据可能被多个节点处理，经过多跳后被路由到汇聚节点，最后通过互联网或者卫星到达管理节点和用户。管理节点对传感器网络进行配置和管理。传感器网络体系结构如图所示

2.2传感器网络协议栈与互联网协议栈(TCP/IP)的五层相对应，传感器网络协议栈包括:物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层。另外协议栈还包括时间同步、节点定位、网络管理、QoS保障、移动管理、任务管理、能量管理和安全机制等。物理层提供信号调制、无线收发和相应的密码服务:数据链路层负责信道接入、拓扑生成、差错控制、介质访何控制、数据成帧以及数据帧监测等;网络层主要负责路由生成，路由选择和拓扑管理等;传输层负责数据流的传输控制，网络的协同工作等:时间同步、节点定位、网络管理、QoS 保障、移动管理、任务管理、能量管理和安全机制等通常跨越多个网络协议栈层次

无线传感网络设计问题

无线传感网络设计问题 Prepared on 24 November 2020

第二次个人赛论文姓名代码：88 无线传感网络设计问题摘要本文针对无线传感网络节点的放置和节点间相互通信的路径选择问题做了深入的研究。对于问题（1），本文根据概率论知识（当试验次数足够大时，可以近似认为事件发生的频率等于其概率）采用计算机仿真法，在监视区域内随机安放n个节点，组建无线传感网络，然后在监视区域随机取20000个点，通过检验这些点是否全部被所组建的无线传感网络覆盖来判断所组建的无线传感网络能否成功覆盖整个区域。进行多次仿真，统计并计算出由这n个节点组成的无线传感网络成功覆盖整个区域的频率，将此频率与95%比较，然后根据不同情况适当调整n的大小，最后找出能成功覆盖整个区域的概率在95%以上的最少节点数n为565个。对于问题（2），本文建立图论模型，在满足题设节点间通信条件的前提下，考虑通信的及时性的时效性，以通信所用时间最短为选取最优通路的原则，先建立所给的 120个节点间的距离矩阵，然后将距离矩阵中大于10的元素变为无穷大，从而将距离矩阵转化为带权邻接矩阵，最后用matlab软件求解，通过调用Dijkstraf算法，求解出10组节点间的通信通路，比如节点1与节点90间的通信通路为 1 80 64 25 46 65 66 93 13 3 87 15 60 90（详见表1）。最后，本文对问题（1）和问题（2）中的模型进行了评价，并对第一问中的仿真模型求解时只检验无线传感网络对整个监视区域是否完全覆盖，而没有考虑随机安放的节点间能否相互通信的问题进行了进一步讨论，并提出以节点间距离的最小值为判断依据，在原覆盖的基础上剔除一些与其他节点间最小距离大于10的节点的修正方案。并对模型进行了简单的推广。关键词：计算机仿真；图论模型；概率论；Dijkstraf算法一、问题的提出和重述

物联网的农田环境信息采集控制与预警系统

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/b37101136.html, 物联网的农田环境信息采集控制与预警系统作者：杨宇红彭春富来源：《电脑知识与技术》2017年第23期摘要：随着科学技术的不断发展，信息技术不断深入到我国社会发展的各个领域，促进我国社会主义现代化的快速发展。为加强我国农业科学化、信息化、智能化、自动化与一体化建设，提高农民自主抗风险的能力，以物联网为基础，将信息技术运用到农田发展建设之中，运用农田环境信息采集控制系统与预警系统，为我国农业发展经营者提供农产品生长、培育的第一手资料，实现农田的自动化灌溉技术，做好基本风险预警工作，极大程度上降低了我国农业运行中的损失，提升农业发展质量，加快我国农业建设的发展。关键词：物联网；农田环境；信息采集控制；预警系统物联网技术在农业发展中利用信息感知设备，在达成某种约定协议的前提下，将农作物的发展情况与互联网有机的连接在一起，从而实现农作物与互联网之间的信息交换、信息传输与信息处理工作，对农作物种植地进行全面跟踪、控制、管理，实现农业管理的一体化。 1农田环境信息采集控制与预警系统设计本研究设计一种物联网的农田环境信息采集控制与预警系统，将功能不同的传感器放置到待测区域内，对待测区域内部的气候变化进行检测，例如待测区域内部的水分、湿度、温度、光照度等信息进行监测与处理，根据农作物在生长过程中对阳光、水分、营养、湿度、温度的要求，及时对农作物种植地做出相应的处理，提升农作物抗灾性，提升农作物产量。 1.1系统硬件设计农田环境信息采集控制与预警的硬件系统是由网络模块、控制采集模块、电源三部分构成。农田环境信息包含大气压信息、环境湿度信息、风速风向信息、土壤水分信息、光照度信息等，应选用数字大气压传感器模块测量农作物种植地的大气压，选用数字温湿度传感器模块测量环境中湿度信息，选用数字风速风传感器模块检测农作物种植地的风速与风向，选用数字土壤湿度传感器模块测量土壤中的含水量，选用光强度检测模块测量光照度。本文将选用Arduino信号的开放板作为整个系统的控制核心，利用该开发板对系统电源进行控制，从而达到节能、降耗的效果，充分解决农田种植过程中供电困难的问题；因该开发板的外部模块较为成熟，在确保插接正确的情况下就能正常、稳定的工作，功能性十分强大，其操作技术简单，能够为系统传感器提供5伏或者是303伏的运行电源，有效解决系统中传感器的供电问题，极大程度上节约了设备运行成本。其中，网络模块是由Arduino Ethernet W5100和TP-LINKTL-WR720N、ECl22组成。在安装网络模块时需从以下两个步骤人手：第一步，需将路由器初始化，将路由器的DHCP的服务

无线传感器网络课程设计

无线传感器网络课程设计 ------远程数据采集系统设计学生姓名：指导教师：峰斌专业：电子信息工程班级：D0745 学号：设计时间：2011年1月3日至 2011年1月20日实验地点：新实验楼524

随着无线网络技术的飞速发展和同益普及，低速、低功耗、低成本的ZigBee 无线网络技术，己成为当前传感器网络及自动化控制领域中的一个重要研究课题。本论文对ZigBee技术进行广泛深入的分析和研究，使用ZigBee协议设计应用程序并结合硬件进行实验，主要研究工作如下： (1)介绍了ZigBee相关概念、应用前景和研究现状、体系结构、优缺点以及网络拓扑、设备类型、ZigBee网络的基本框架、功能、特点等内容。 (2)对ZigBee网络层、应用层及ZigBee应用程序框架结构、功能进行了研究。分析了ZigBee协议栈的总体功能结构，着重讨论网络建立、路由机制、数据帧结构和数据传输模式、数据处理模式以及编程接口，展示了整个系统的应用程序编写过程。 (3)分析了ZigBee设备组成结构及硬件设计思路。在具体介绍JN5121处理器模块、电源模块、时钟模块、存储器模块以及各个接口模块的基础上给出了硬件设计的整体方案及硬件原理图。 (4)讨论了ZigBee网络与因特网的互联及数据交换方式。研究了https://www.wendangku.net/doc/b37101136.html,嵌入式操作的定制及嵌入式数据库的应用。 (5)组建基于ZigBee技术的无线数据采集系统，以JN5121单片机和数字式温湿度传感器SHT10设计出了传感器网络节点，S3C2440控制器作为ZigBee网关。传感器节点通过无线通信方式将数据发送到ZigBee网关。ZigBee网关通过以太网网络将数据传输给监测中心主机，并对实验结果进行分析。该系统具有良好的人机交互界面和远程访问功能，良好的可移植性和扩展性，可以根据具体要求方便地在数据采集模块上进行传感器的扩充以实现更多功能。关键词：ZigBee技术，IEEE802.15.4，无线网络，https://www.wendangku.net/doc/b37101136.html,

浅谈无线传感网络和目前面临的困难

浅谈无线传感网络和目前面临的困难随着半导体技术、微系统技术、计算机技术和无线通信等技术的飞速发展，使传感器在微小体积内能够集信息采集、数据处理和无线通信等功能于一体，推动了低功耗多功能传感器应用的快速成长。无线传感网络(wirelesssensornetwork，WSN)就是由大量部署在监测区域内的这类传感器节点组成，通过无线通信的方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，能协作的感知、采集和处理网络覆盖区域的监测信息，并发送给观察者。它作为全球未来十大技术之一，正越来越受到人们的重视。它在军事、医疗、家用、环境监测等多个领域均有广阔的应用市场。无线传感网络是由部署在监测区内大量的廉价微型传感器节点组成，通过无线通信方式形成的一个多跳的自组织的网络系统，其目的楚协作地感知、采集和处理网络覆盖区域中感知对象的信怠，并发送给观察者。传感器、感知对象和观察者构成了传感器网络的三个要素。无线传感网络的传感器可以由许多种不同类型构成，如：震动的，低取样率电磁的，热力的，可视的，声学的和雷达等，能监视大范围外界条件。如：温度，湿度，车辆移动，光条件，艇力，污染，噪声，某一对象出现或消失，机械力，当前对象属性等。能够，。泛应用于军事、环境监测和预报、健康护理、智能家居、建筑物状态监控、复杂机械监控、城市交通、空间探索、大型车问和仓库管理，以及机场、大型工业园区的安全监测等领域。传感器网络系统通常包括传感器节点、汇聚节点和管理节点。大量传感器节点随机部署在监测区域内部或附近，能够通过自组织方式构成网络。传感器节点监测的数据沿着其他传感器节点逐跳地进行传输，在传输过程中监测数据可能被多个节点处理，经过多跳后路由到汇聚节点，最后通过互联网或卫星到达管理节点。用户通过管理节点对传感器网络进行配置和管理，发布监测任务以及收集监测数据。无线传感网络面临的困难管无线传感网络应用前景广阔，就现有的技术发展水平来说，让无线传感网络大量投入正常运行并达到预期目标还面临饕许多困难，需要许多关键技术的解决：传感器节点的工艺和产品成本问题无线传感网络中的节点一般为电池供电，有效电量非常有限，丽且由于应用环境与节点数景关系，电池更换是不可能的。但是无线传感网络的生存时间却要求长达数胃甚至数年，一旦传感节点能量用尽，只能采取放弃或替代。因此能否节约电池能量成为无线传感网络软硬件设计中的关键问题之一。现代传感嚣技术从单一的物性型进入以微电子和微机械集成技术为主导的发展阶段。集成工艺的发展，将微传感器、微驱动器、微执行器以及信号处理器和电路、接口、通讯和电源等组成一体化系统。美国制造了在2cm~0.15cm的体积内，由3个陀螺和3个加速度计组成的微型惯性导航系统。该系统的质量为距，体积只有小型惯性导航系统的0.1％。智能化尘粒传感器已达到舯级，国内在制造工艺方西还有欠缺。虽然节点微型化使各部件能耗降低，研究机构对电池的改进使传感网络生命期得翻延长。但仍存在低电压或节点执行某项操作所需尖端电流不够而影响传感网络功能的有效性。”。这也是弱前值碍关注的方强。网络的组织和管理在传感器黼络应用中，通常传感器节点被放鬣在没有基础结构的造方。传感器节点的位置不能预先设定，节点间的邻居关系预先也不知道，如通过飞机播撤大量传肄器节点到面积广阔的原始森林中，或随意放置到人不可到达或危险的区域。这样就要求传感器节点具有自组织和自管理的能力。网络组织和管理的焦点是如何在能量有效的前提下，通过自行检测自

传感器题库及答案

第一章检测技术的基本概念一、填空题： 1、传感器有 ____________ 、、 __________ 组成 2、传感器的灵敏度是指稳态标准条件下，输出 _______________ 与输入 _________ 的比值。 3、从输出曲线看，曲线越陡，灵敏度 ______________ 。 4、下面公式是计算传感器的 ____________ 。 y max y min 5、某位移传感器的输入变化量为 5mm ，输出变化量为800mv ,其灵敏度为 _________________ 。、选择题: 1、标准表的指示值 100KPa ，甲乙两表的读书各为 101.0 KPa 和99.5 KPa 。它们的绝对误差为 ______________ 。 A 1.0KPa 禾口 -0.5KPa B 1.0KPa 禾口 0.5KPa C 1.00KPa 禾口 0.5KPa 2、下列哪种误差不属于按误差数值表示 _____________________ 。 A 绝对误差 B 相对误差 C 随机误差 D 引用误差 3、有一台测量仪表，其标尺范围 0— 500 KPa ，已知绝对误差最大值 Pmax=4 KPa ，则该仪表的精度等级 __________________ 。 A 0.5 级 B 0.8 级 C 1 级 D 1.5 级 4、选购线性仪表时，必须在同一系列的仪表中选择适当的量程。应选购的仪表量程为测量值的 _______________ 倍。 A3 倍 B10 倍 C 1.5 倍 D 0.75 倍 5、电工实验中，常用平衡电桥测量电阻的阻值，是属于 ___________________ 测量，而用水银温度计测量水温的微小变化，是属于 ___________________ 测量。 A 偏位式 B 零位式 C 微差式 6、因精神不集中写错数据属于。系统误差 B 随机误差 C 粗大误差 7、有一台精度2.5级，测量范围0—100 KPa ,则仪表的最小分 _______________ 格。 A45 B40 C30 D 20 8、重要场合使用的元件或仪表，购入后进行高、低温循环老化试验，目的是为了。 9、传感器能感知的输入量越小，说明 _________________ 越高。三、判断题 1、回差在数值上等于不灵敏度（） 2、灵敏度越大，仪表越灵敏（ 3、同一台仪表，不同的输入输出段灵敏度不同（） 4、灵敏度其实就是放大倍数（） 5、测量值小数点后位数越多，说明数据越准确（） A max 100% (1-9) A 提高精度 B 加速其衰老 C 测试其各项性能指标 D 提高可靠性 A 线性度好 B 迟滞小 C 重复性好 D 分辨率高

基于780MHz频段的农田信息采集无线传感器网络设计

智能家居系统中无线传感器网络的设计

无线传感器网络的特点

传感器题库及答案

农业信息技术整理

无线传感器网络系统的设计思路

基于无线传感技术的网络路由器端口设计

传感器题库及答案

农业信息技术知识点

无线传感器网络课程设计报告

无线传感网络设计问题

最新传感器试题及答案

物联网的农田环境信息采集控制与预警系统

无线传感器网络课程设计

浅谈无线传感网络和目前面临的困难

传感器题库及答案