基于太陽能供電的WSN土壤水分檢測節(jié)點研究.pdf

1、隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wirelesssensornetwork,WSN)技術(shù)的發(fā)展,WSN在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。目前WSN節(jié)點一般都采用能量有限的干電池進行供電,嚴重束縛了WSN的生存周期,生存周期是WSN性能的重要指標之一,因此確保節(jié)點能量有效對WSN尤為重要。采用新能源為節(jié)點供電并結(jié)合能量管理措施可有效地解決節(jié)點能量問題。
　　 本文采用太陽能為節(jié)點供電,太陽能電池把光能轉(zhuǎn)換為電能存儲到鋰電池中,由鋰電池為節(jié)點供電。在研

2、究太陽能電池輸出能量(包括鋰電池儲能)與光照強度、光照時間關(guān)系的基礎(chǔ)上,建立節(jié)點能量供給模型:通過研究節(jié)點通信能耗與通信距離、數(shù)據(jù)包長度的關(guān)系,利用數(shù)學(xué)歸納法建立節(jié)點能耗模型;在上述分析的基礎(chǔ)上提出能量管理措施,并建立節(jié)點收發(fā)頻度模型。在不同的天氣情況下,根據(jù)電池能量、溫度、光照強度的變化分別對節(jié)點收發(fā)頻度進行調(diào)整,從而實現(xiàn)節(jié)點能量平衡。
　　 為了驗證節(jié)點能量平衡模型,搭建了土壤水分檢測實驗平臺,將該實驗平臺和WSN技術(shù)相結(jié)合

3、,在田間進行了實驗。實驗平臺由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成,其中硬件部分采用超低功耗的MSP430F135單片機作為節(jié)點控制核心,通過監(jiān)測天氣情況和節(jié)點能量調(diào)整節(jié)點收發(fā)頻度;采集節(jié)點和匯聚節(jié)點之間的通信采用支持IEEE802.15.4協(xié)議的CC2420芯片,節(jié)點的電源模塊采用2W/6V的太陽能電池和3.7V/1050mAh的鋰電池,太陽能充電管理芯片采用CN3063對鋰電池進行充電管理;通過軟件設(shè)計實現(xiàn)節(jié)點的能量管理和收發(fā)頻度優(yōu)化。夏秋季的晴