農(nóng)田環(huán)境下WSN節(jié)點(diǎn)能源自供與傳輸優(yōu)化技術(shù)研究.pdf

1、農(nóng)業(yè)無(wú)線傳感網(wǎng)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供決策和應(yīng)用支撐，提高了農(nóng)業(yè)管理的智能化水平，但是能源受限使得農(nóng)業(yè)傳感網(wǎng)的發(fā)展速度遭到了很大的限制。因此為了延長(zhǎng)節(jié)點(diǎn)的工作周期，完善節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)，本文分別從優(yōu)化傳輸策略和能源自供兩個(gè)方面來(lái)緩解農(nóng)業(yè)傳感網(wǎng)絡(luò)能源受限的問題，為延長(zhǎng)無(wú)線傳感網(wǎng)使用壽命提供可以借鑒的方法，本文主要完成了如下工作:
　　1.優(yōu)化傳輸策略方面:分析了典型數(shù)據(jù)傳輸算法的優(yōu)缺點(diǎn)，吸收了典型算法的優(yōu)點(diǎn)并對(duì)其改進(jìn)，設(shè)計(jì)了基于非均勻

2、間隔傳輸?shù)腍uffman算法，首先制定了高效的數(shù)據(jù)協(xié)議，將傳感器采集的各個(gè)環(huán)境信息通過多閾值判斷，將滿足的數(shù)據(jù)放入對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)幀中，并對(duì)一幀數(shù)據(jù)進(jìn)行Huffman壓縮發(fā)送至匯聚節(jié)點(diǎn)，從而通過降低數(shù)據(jù)發(fā)送量來(lái)降低節(jié)點(diǎn)能耗。
　　2.能源自供的節(jié)點(diǎn)平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn):利用串行連接的2塊太陽(yáng)能板把太陽(yáng)光量轉(zhuǎn)換成電能，對(duì)菊鏈鋰電池組進(jìn)行充電并對(duì)其有效的管理。硬件上設(shè)計(jì)了高效的太陽(yáng)光自動(dòng)跟蹤控制、菊鏈電池組充放電采集及控制、電池溫度以及LTC68

3、03-4芯片溫度采集及控制、單節(jié)電池電壓采集、菊鏈電池組均衡控制、傳感器接口等電路;軟件上實(shí)現(xiàn)了對(duì)電池充放電電流的采集、電池溫度、芯片溫度的采集、電池電壓的采集、菊鏈電池組均衡控制、非均勻間隔的Huffman壓縮傳輸?shù)裙δ堋?br>　　3.非均勻間隔傳輸?shù)腍uffman算法實(shí)驗(yàn):作了數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議比對(duì)實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)壓縮對(duì)比實(shí)驗(yàn)、非均勻間隔傳輸比對(duì)實(shí)驗(yàn)以及非均勻間隔傳輸實(shí)驗(yàn)和典型均勻間隔傳輸算法實(shí)驗(yàn)，分析對(duì)比了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出了設(shè)計(jì)的傳輸協(xié)議合理

4、，具有節(jié)能作用，Huffman在壓縮數(shù)據(jù)后傳輸降低了能耗，另外，非均勻間隔傳輸也降低了數(shù)據(jù)的發(fā)送量，更加真實(shí)的反映出實(shí)際環(huán)境信息，從而證明了算法設(shè)計(jì)的合理性和正確性。
　　4.能源自供的測(cè)試與分析:分別對(duì)軟件計(jì)算的的充放電電流值、溫度值、電壓值與萬(wàn)用表、紅外測(cè)溫儀的測(cè)量值進(jìn)行了對(duì)比，證明了軟件計(jì)算值的準(zhǔn)確性;對(duì)均衡控制效果分別從單組控制和菊鏈控制進(jìn)行了測(cè)試，證明了均衡控制的效果理想;對(duì)不同強(qiáng)度光照條件下跟蹤充電效率進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得出了