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

1、農(nóng)業(yè)無線傳感網(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。因此為了延長節(jié)點的工作周期，完善節(jié)點的設(shè)計，本文分別從優(yōu)化傳輸策略和能源自供兩個方面來緩解農(nóng)業(yè)傳感網(wǎng)絡(luò)能源受限的問題，為延長無線傳感網(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，吸收了典型算法的優(yōu)點并對其改進，設(shè)計了基于非均勻

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環(huán)境信息通過多閾值判斷，將滿足的數(shù)據(jù)放入對應(yīng)的數(shù)據(jù)幀中，并對一幀數(shù)據(jù)進行Huffman壓縮發(fā)送至匯聚節(jié)點，從而通過降低數(shù)據(jù)發(fā)送量來降低節(jié)點能耗。
　　2.能源自供的節(jié)點平臺設(shè)計與實現(xiàn):利用串行連接的2塊太陽能板把太陽光量轉(zhuǎn)換成電能，對菊鏈鋰電池組進行充電并對其有效的管理。硬件上設(shè)計了高效的太陽光自動跟蹤控制、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;軟件上實現(xiàn)了對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算法實驗:作了數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議比對實驗，數(shù)據(jù)壓縮對比實驗、非均勻間隔傳輸比對實驗以及非均勻間隔傳輸實驗和典型均勻間隔傳輸算法實驗，分析對比了實驗結(jié)果，得出了設(shè)計的傳輸協(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，更加真實的反映出實際環(huán)境信息，從而證明了算法設(shè)計的合理性和正確性。
　　4.能源自供的測試與分析:分別對軟件計算的的充放電電流值、溫度值、電壓值與萬用表、紅外測溫儀的測量值進行了對比，證明了軟件計算值的準確性;對均衡控制效果分別從單組控制和菊鏈控制進行了測試，證明了均衡控制的效果理想;對不同強度光照條件下跟蹤充電效率進行實驗，得出了