無線傳感器網(wǎng)絡(luò)糧情監(jiān)測組網(wǎng)研究.pdf

1、近年來，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的應(yīng)用越來越得到國內(nèi)外研究人員的重視。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)糧情監(jiān)測是指將無線傳感器節(jié)點(diǎn)部署在糧面以上或糧堆中對(duì)糧食倉儲(chǔ)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測的傳感器網(wǎng)絡(luò)。與現(xiàn)有的有線方式糧情監(jiān)測系統(tǒng)相比，無線傳感器糧情監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)具有易于布設(shè)、多參數(shù)監(jiān)測、覆蓋范圍大、易升級(jí)等優(yōu)勢；結(jié)合大中型儲(chǔ)糧糧倉，研究無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測糧食倉儲(chǔ)環(huán)境，對(duì)提高監(jiān)測質(zhì)量和監(jiān)測性能具有很大的實(shí)用價(jià)值。本文針對(duì)糧食倉儲(chǔ)監(jiān)測的特點(diǎn)，構(gòu)建無線傳感器網(wǎng)絡(luò)糧情監(jiān)測組網(wǎng)

2、部署方案，另外對(duì)提出的監(jiān)測組網(wǎng)方案，以路由協(xié)議優(yōu)化思想為指導(dǎo)，研究降低能量消耗的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)收集協(xié)議。圍繞以上主題內(nèi)容，本文主要的研究內(nèi)容和創(chuàng)新成果如下：
　　 （1）采用評(píng)估無線電波在糧堆中的能量衰減和統(tǒng)計(jì)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)丟包率相結(jié)合的方法，對(duì)無線信號(hào)在糧堆中的可靠傳輸距離進(jìn)行了數(shù)值分析，得到了780MHz無線傳感器節(jié)點(diǎn)在小麥糧堆中的每米能量衰減數(shù)值，其方法和結(jié)果對(duì)小麥糧堆中無線傳感器節(jié)點(diǎn)的部署具有指導(dǎo)意義。
　　 （2

3、）對(duì)無線傳感器糧情監(jiān)測部署方案進(jìn)行了研究。根據(jù)大中型平房式糧倉的監(jiān)測特點(diǎn)，提出了兩種糧情監(jiān)測組網(wǎng)部署結(jié)構(gòu)，即測溫電纜式傳感器網(wǎng)絡(luò)和攜帶傳感器式傳感網(wǎng)絡(luò)；對(duì)可以推廣應(yīng)用的測溫電纜式傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了仿真和性能分析，提出了進(jìn)一步網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的方向。
　　 （3）針對(duì)無線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)ZigBee適用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用方面，提出了一種將AODV路由協(xié)議與節(jié)點(diǎn)能量消耗情況相結(jié)合的能量有效型路由算法E-AODVjr。E-AODVjr算法能夠同時(shí)

4、降低路由開銷和提高路由修復(fù)效率，將采用E-AODVjr協(xié)議的ZigBee網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于糧情監(jiān)測組網(wǎng)，仿真結(jié)果表明，E-AODVjr協(xié)議提高了路由和數(shù)據(jù)傳輸效率，延長了節(jié)點(diǎn)生存時(shí)間。
　　 （4）分析了目前成簇節(jié)能協(xié)議存在的問題，提出了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)非均勻分簇協(xié)議LBCP。該協(xié)議改進(jìn)了分簇算法中的不現(xiàn)實(shí)假設(shè)條件，并綜合考慮了時(shí)間同步、網(wǎng)絡(luò)負(fù)載平衡、多跳、簇間干擾、節(jié)點(diǎn)剩余能量和周期型數(shù)據(jù)收集等因素，通過仿真驗(yàn)證得出，LBCP協(xié)議能夠較

5、LEACH協(xié)議更好的適用于周期采集型傳感器網(wǎng)絡(luò)，并有效地提高了網(wǎng)絡(luò)的生存時(shí)間。將此算法應(yīng)用于糧情監(jiān)測組網(wǎng)并仿真分析，獲得了對(duì)搭建原型系統(tǒng)有意義的參考數(shù)據(jù)。
　　 為了驗(yàn)證LBCP分簇收集協(xié)議的可行性，基于符合IEEEP802.15.4c規(guī)范的射頻節(jié)點(diǎn)，詳細(xì)研究了分簇組網(wǎng)協(xié)議相關(guān)機(jī)制的實(shí)現(xiàn)，結(jié)合仿真結(jié)果設(shè)計(jì)了時(shí)間同步和TDMA時(shí)隙調(diào)度方案。在試驗(yàn)糧倉中實(shí)施并驗(yàn)證了基于時(shí)間同步和TDMA時(shí)隙調(diào)度機(jī)制的成簇組網(wǎng)協(xié)議，并可以通過Inte