智能農(nóng)業(yè)灌區(qū)傳感器網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)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(guān)系到國(guó)家經(jīng)濟(jì)、社會(huì)可持續(xù)發(fā)展和長(zhǎng)治久安的重大戰(zhàn)略問題，發(fā)展節(jié)水灌溉技術(shù)是我國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的必然選擇，而智能農(nóng)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(nóng)業(yè)灌區(qū)相比，智能農(nóng)業(yè)灌區(qū)具有功能強(qiáng)大、兼容性高、可靠性高且成本低廉等特點(diǎn)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到農(nóng)業(yè)灌區(qū)監(jiān)測(cè)中，既可以解決傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方法實(shí)時(shí)性差、布線冗雜、成本高等問題，又能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)灌區(qū)的監(jiān)測(cè)，推動(dòng)農(nóng)業(yè)灌區(qū)智能化的發(fā)展。本文將從節(jié)點(diǎn)部署和節(jié)點(diǎn)低功

2、耗兩方面，對(duì)農(nóng)業(yè)灌區(qū)內(nèi)的傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行研究。
　　首先，本文對(duì)農(nóng)業(yè)灌區(qū)節(jié)點(diǎn)部署方法進(jìn)行研究，綜合考慮覆蓋率和所需節(jié)點(diǎn)數(shù)等因素，選擇了正六邊形網(wǎng)格部署方法。由于農(nóng)業(yè)灌區(qū)具有覆蓋范圍廣、農(nóng)作物生長(zhǎng)周期長(zhǎng)、天氣狀況復(fù)雜等特點(diǎn)，結(jié)合節(jié)點(diǎn)部署方法研究成果，分析了灌區(qū)內(nèi)影響網(wǎng)絡(luò)可靠性的因素。實(shí)際環(huán)境中農(nóng)作物遮擋、灌溉電機(jī)產(chǎn)生的電磁脈沖以及雨天等會(huì)導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)丟包率發(fā)生變化，降低網(wǎng)絡(luò)可靠性。因此本文基于NS2仿真軟件，從丟包率、延時(shí)和網(wǎng)絡(luò)壽命三個(gè)方

3、面分析了上述影響因素對(duì)網(wǎng)絡(luò)可靠性的影響。分析結(jié)果表明農(nóng)作物遮擋對(duì)網(wǎng)絡(luò)可靠性影響最大，在進(jìn)行灌區(qū)全覆蓋節(jié)點(diǎn)部署時(shí)，選擇合適的節(jié)點(diǎn)擺放高度消除農(nóng)作物的遮擋影響，避免灌溉電機(jī)等電磁脈沖的干擾，同時(shí)通過加大發(fā)射功率或天線增益削弱雨衰等對(duì)網(wǎng)絡(luò)可靠性的影響。結(jié)合網(wǎng)絡(luò)可靠性影響因素分析結(jié)果，對(duì)優(yōu)化后的節(jié)點(diǎn)部署方法進(jìn)行可靠性分析，結(jié)果表明當(dāng)灌區(qū)內(nèi)存在上述可靠性影響因素時(shí)，優(yōu)化后的節(jié)點(diǎn)部署方法可以降低這些因素的影響，提高網(wǎng)絡(luò)可靠性，保證網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)任務(wù)的完成

4、。此外本文還針對(duì)25m×10m的監(jiān)測(cè)區(qū)域提出了具體的節(jié)點(diǎn)部署方案。
　　其次，本文對(duì)節(jié)點(diǎn)低功耗技術(shù)進(jìn)行了研究，在分析現(xiàn)有傳感器節(jié)點(diǎn)低功耗技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了一種基于狀態(tài)機(jī)的節(jié)點(diǎn)低功耗方法。將節(jié)點(diǎn)低功耗方法應(yīng)用到本文設(shè)計(jì)的傳感節(jié)點(diǎn)上，對(duì)本文提出的節(jié)點(diǎn)低功耗方法進(jìn)行驗(yàn)證，測(cè)試結(jié)果表明，利用該低功耗方法進(jìn)行信息采集傳輸時(shí)，本文設(shè)計(jì)的傳感器節(jié)點(diǎn)具有較好的低功耗性能。
　　最后，針對(duì)智能農(nóng)業(yè)灌區(qū)這一特殊應(yīng)用環(huán)境，本文構(gòu)建了一套傳感器網(wǎng)