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无线传感器网络在温室环境监测中应用 　　摘要：本文作者针对传统温室监控系统存在的问题，对线传感器网络技术在温室监测领域的应用进行了探索。主要对温室控制系统结构、无线传感器节点设计以及网关管理平台设计邓问题进行了分析。 　　关键词：无线传感器网络；温室环境；监测中 　　中图分类号：TN711 文献标识码：A 文章编号： 　　引言 　　现代温室是设施农业的生产车间，温室环境信息的监测控制系统是实现其生产自动化、高效化最为关键的环。传统的温室监控系统主要是基于有线通信方式。有线通信系统在温室生产实践中存在诸如布线复杂、维护困难、传感器节点不能随作物变更而灵活部署等问题。无线传感器网络(Wireless sensor network，WSN)作为一种全新的信息获取技术和处理技术，具有节点规模大、体积小、成本低、自组网等特点，在温室环境监测领域有广阔的应用前景。 　　1温室控制系统结构 　　在温室测控系统中，传感器节点负责采集温室内部的环境参数，是温室控制系统的核心部分；各汇聚负责节点是温室监测节点的管理者，也是监测数据的收集者，并承担感知区域与服务器端之间的通信工作；服务器是整个温室控制系统的控制中心，负责管理和控制Sink节点，根据Sink节点提供的监测数据决定进一步采取的策略，并对终端用户提供访问控制接口；客户端使用PC或者移动设备通过Web服务随时查看当前温室环境状态以及历史数据，并且可以根据数据向温室环境监控系统发出进一步的指令，由服务器进行进一步的处理。 　　 　　2 无线传感器节点设计 　　2.1、无线传感器节点硬件设计 　　传感器节点是温室监测系统的基本组成单元，需要具备环境因子采集、数据处理、无线通信等功能。在温室环境监测应用背景下，传感器节点设计重点考虑了低成本、低功耗、稳定、可靠等因素。 　　(1)CC2430。 CC2430是由Chipcon公司推出的用来实现嵌入式ZigBee应用的片上系统，其主要特点如下：采用了增强型工业标准8051MCU，具有较高性能。集成了符合2．4 GHz IEEE802．15．4的RF收发器CC2420。具有4种电源管理模式，可灵活配置系统工作模式以降低系统功耗。在休眠模式时电流消耗仅有0.9μA，在待机模式时电流消耗小于0．6μA。基于CC2430设计的节点仅需较少的外围电路即可实现数据的采集及发送，极大地提高了系统的可靠性并降低了系统功耗。 　　(2)传感器选择。传感器节点需要完成各种与植物生长密切相关的环境因子的采集，这些信息采集是由传感器完成的，要求传感器具备较高的精度及较低的功耗。本设计所采用各种传感器及其技术参数为：SHT71数字型大气温湿度传感器，工作电流为550μA，待机时仅0．3μA，测量温湿度的精度分别为±0．3℃和小于等于1．8％，接口为12C总线。ISL29010数字型光照强度传感器，工作电流为0．25μA，待机电流0．1μA，测量精度±50 lux，接口为12C。SLSTl—5数字型土壤温度传感器，测量电流1．5 mA，待机电流1μA，测量精度±0．5℃，接口为单总线。H550数字型CO2传感器，工作电流15μA，精度为±30 ppm，接口为12C。FDSl00模拟型土壤湿度传感器，工作电流15μA，精度小于等于3％，输出为模拟信号。 　　由上述技术参数可以看出，数字型传感器的功耗较低，与CPU以单总线或双总线连接，除了FDSl00模拟型土壤湿度传感器外，其余均可挂接在12C数据总线上。在本设计中由CC2430的两个I／O口分别模拟12C总线的时钟线和数字线，简化了电路设计，节省了CPU的I／0端口。FDSl00输出模拟信号，可直接与CC2430的P0口相连，利用CC2430内部的ADC实现数据转换。 　　2.2、ZigBee通信协议的实现 　　ZigBee协议是由ZigBee联盟制定的无线通信技术标准，其特点是近距离、低复杂度、自组织、低功耗、低速率和低成本。此外，ZigBee设备具有能量检测和链路质量指示功能，根据检测结果，设备可自动调整发射功率，在保证通信链路质量的前提下，最小地消耗设备能量。 　　在节点软件设计中，通过调用ZigBee协议栈提供的API函数完成网络管理层的设备初始化、配置网络、启动网络，实现分布在多个温室中的无线传感器节点的自组网络。为了进一步降低节点功耗，设计了灵活、可动态配置的定时采集数据、定时休眠及唤醒功能。 　　3 网关管理平台设计 　　3.1 网关节点硬件设计 　　在本设计中，作者以S3C2410A为核心构建了无线传感器网络网关硬件平台，主要硬件结构有： 　　(1)ZigBee协调器。在本设计中，ZigBee协议将整个传感器网络采集的数据最终汇聚到协调器节点上，因此本文中将ZigBe