電力線通訊網(wǎng)絡組網(wǎng)算法在植物工廠中的應用研究.pdf

1、大型植物工廠是一個高度集成化的智能生態(tài)系統(tǒng)，是未來農(nóng)業(yè)的一種重要發(fā)展模式，對植物工廠進行研究具有重要意義。植物工廠的集成化控制系統(tǒng)的核心是連接所有設備的可靠的通訊網(wǎng)絡。傳統(tǒng)上，通訊網(wǎng)絡常使用工業(yè)總線技術(shù)，該技術(shù)在通訊節(jié)點少的情況下具有較高的可靠性和實時性，但在通訊節(jié)點較多時就會產(chǎn)生十分復雜的布線問題難以解決而且成本較高。本文主要提出使用電力線載波通訊技術(shù)構(gòu)建植物工廠核心通訊網(wǎng)絡，其利用已有的配電線路作為數(shù)據(jù)傳輸媒介，解決工業(yè)總線技術(shù)所產(chǎn)

2、生的復雜布線問題和成本問題。
　　因此，本文研究的重點是一個高性能的電力線核心控制網(wǎng)絡。在大量研究了電力線特性和電力線網(wǎng)絡算法后發(fā)現(xiàn)：其一，電力線信道電器特性復雜，強干擾，多徑效應等都嚴重影響著電力線通訊。其二，應用于電力線網(wǎng)絡的算法大都產(chǎn)生較大的網(wǎng)絡開銷或不能適應電力線變化的信道。已有很多學者使用擴頻技術(shù)和正交頻分復用技術(shù)在很大程度上解決了物理信道的不可靠問題。本文在減少網(wǎng)絡多余數(shù)據(jù)包發(fā)送降低數(shù)據(jù)沖突概率，簡化路由規(guī)則和增強單跳

3、可靠性的目標下，提出了基于多叉排序樹的電力線核心網(wǎng)絡組網(wǎng)算法（PLC-TR）和在其基礎(chǔ)上改進的機會樹路由算法（PLC-OTR）。經(jīng)仿真實驗，算法在數(shù)據(jù)包交付率、平均端到端時延和網(wǎng)絡吞吐量等方面都具有較好的性能。
　　為了驗證算法的實際性能，本文還進行了硬件系統(tǒng)和通訊協(xié)議的設計，主要包括：PLC通訊節(jié)點、植物工廠主控制器、植物工廠液晶控制面板、網(wǎng)絡層和應用層通訊協(xié)議等。實測表明，由 PLC節(jié)點組成的電力線核心控制網(wǎng)絡，在通訊時延和數(shù)