基于定向天线WSNs的水稻田温湿度监测系统设计

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基于WSN的低功耗水稻土壤水分监测系统

基于WSN的低功耗水稻土壤水分监测系统胡泮，杨鹏，史旺旺，蒋伟（扬州大学水利与能源动力工程学院，江苏扬州225127）摘要：为实时监测稻田土壤水分，以便根据水稻生长期的需水要求及时改变田间持水量，提高水稻产量，提出了一种基于JN5139的无线土壤水分监测系统。

该系统提出一种超低功耗的节能设计，从而可以大大延长电池的使用寿命。

系统采用ZigBee协议，通过网状拓扑组网完成实时土壤水分和电池电压的采集，实现了土壤水分的分布式监测。

为与其它软件集成，协调器中实现了Modbus通讯协议。

测试表明，该系统有很高的实际应用价值和良好应用前景。

关键词：水稻；土壤水分；ZigBee协议；低功耗中图分类号：S24；S237文献标识码：A文章编号：1003－188X（2015）01－0100－050引言迄今世界上绝大多数水稻田，仍延用几千年以来的淹灌形式。

在全球信息化和数字化的背景下，随着耕作栽培技术的进步及对水稻高产优质的需水规律认识的深化，传统农业正转变成数字农业、精细农业。

从当前水稻生产的实际情况看，如何提高灌溉稻的水分利用效率，制定合理的水稻灌溉制度是一项更具现实意义的工作［1］。

无线传感网络是一种现代技术集成的知识，集成了传感器、自动化控制、数字网络传输、信息储存及信息处理技术［2］。

为了能够远程实时监控稻田土壤水分，并考虑到精细农业监测具有连续自动监测且无人值守等特点，本文使用ZigBee协议、Modbus协议，提出了一种基于JN5139的低功耗土壤水分无线传感器网络监测系统。

经在无锡太湖水稻示范园区测试，验证了本文所提出的系统可实时、可靠地对目标稻田土壤水分进行远程采集与传输，提高了农业管理的网络化和智能化水平，降低了人工工作量。

该系统在生产应用上具有一定意义。

1系统结构无线传感器网络是由大量的传感器节点通过无线通信形成的一个多跳的自组织网络，其目的是协作感知、采集和处理网络覆盖区内的信息［3］。

ZigBee技术是近些年才兴起的近距离无线通信技术，是无线传感收稿日期：2014－01－08基金项目：国家自然科学基金项目（51207135）；江苏省科技厅项目（BK2012266）作者简介：胡泮（1989－），男，江苏沭阳人，硕士研究生，（E－mail）hupan110@126．com。

粮库无线温湿度传感器网络的监测节点设计

粮库无线温湿度传感器网络的监测节点设计引言科学储粮是粮食生产的一个重要环节，若管理不当，粮食发霉或生虫会造成极大的浪费。

粮库管理中最重要的问题是监测粮堆中的温、湿度变化。

国家为粮食储藏每年支付很高的费用，主要是因为监测设备的成本过高，管理方式不够先进。

随着无线通信网络技术及传感器技术的发展，使得研制低成本的先进粮库温湿度监测方法成为现实。

无线传感器网络(Wireless Sensor Network，WSN)是将大量低功耗、低成本的无线传感器节点布置到相关区域，各传感器节点通过自组织快速形成的一种分布式网络。

WSN具有广阔的应用前景，例如灾难预警与救助、环境监测和生物多样化勘测、智能楼宇、设备管理、机器监视和维护、运输和信息通信业务等。

在粮库中构建无线传感器网络，就可以实现对粮库各处温湿度的低成本、高效监测。

其中的传感器节点是组成粮库WSN的基本单位，节点将采集的温湿度数据传送给相邻节点，根据采用的路由协议最终传送到汇聚节点(sink)。

汇聚节点解析接收到的数据，连接到因特网上实现信息的更广泛传递。

由此可知，节点的设计直接影响到粮库WSN的性能。

出于粮库WSN低功耗、低成本的考虑，通常采用8位单片机为节点CPU。

本设计实现了以高档8位AVR单片机ATmega128L为核心，结合外围温湿度传感器SHT11和无线收发芯片CC2420的粮库无线传感器网络节点。

1 节点结构粮库无线温湿度传感器网络节点主要功能是采集粮库温湿度数据，并将数据发送给汇聚节点。

它由传感器模块、处理模块、传输模块和能量供应模块4个部分组成，如图1所示。

传感器模块采用的是瑞士Scnsirion公司推出的温湿度传感器SHT11，通过I2C接口与处理模块相连；处理模块控制其他模块以及WSN的路由协议、同步定位执行和节点的功耗管理等；传输模块主要由低功耗无线通信芯片CC2420及其外围电路组成，软件上运行相应的通信协议；能量供应模块采用2节5号AA 电池供电。

基于无线传感器网络的农田土壤温湿度检测技术

2011年（第40卷）第5期甘肃科技纵横我国建设现代化农业是为了改善农业传统的耕作方式，用全新的现代科学技术的高效手段，全面推广科学种田，确保农产品的稳步增收。

科学种田就是采用先进的现代科技发展成果，合理地提高农业耕作的精确程度。

其主要特征由精准播种，精准灌溉，精准施肥，精准布控，精准收获和精准管理[1]等构成，因此精确农业技术体系及技术产品的开发研究，将成为促进我国农业科技革命的重大基础，在这方面的研究，不仅具有目前的广阔市场前景，而且具有长久的经济意义，尤其农田土壤温、湿度智能检测方法的研究与推广，对水资源的合理发展和利用最具深远的影响。

1常用的农田土壤温湿度检测方法由于农田土壤环境相对比较复杂，其物理特性和化学成份分布具有不均一性，以及耕种植被的影响，造成土壤中温、湿度水分含量的垂直梯度和水平分布的差异，因此，测定土壤温湿度时要求分层和多布点（多次重复）测定，同时为了掌握土壤温湿度随时间的变化规律，还要进行周期性测定。

人们常用的观测土壤温湿度方法有以下三种。

⑴直接测定法：①土壤湿度直接测量：指把土壤水分与固体部分相分离的方法，包括称重烘干法和酒精法，其优点是直接，简单，但人工取土，实验室分析，导致劳动强度加大，测定过程费时，繁琐。

②土壤温度直接测量是指用温度计直接测温度。

优点直观易读，但精度难以保证。

⑵遥感法与GPS田间定位法，这两种方法都要将土壤样品送到实验室中处理分析，耗资费时，不能实现连续时间的检测，仅能对某一段时间内土壤的温湿度进行分析。

⑶间接测定法：测定反映土壤含水量及温度的土壤物理参数或气体体积的方法，此方法中最常用的是电测法：主要根据土壤水分与土壤溶液导电性的密切关系测定土壤湿度；利用土壤湿度变化与流经热敏电阻的电流变化关系，测定土壤温度。

这种方法操作简单，仪器低廉，可定点连续测定。

但不够灵敏，在高温条件下不准确，且测定过程中需要人工观察，因此布点不可能较多。

常规的农田土壤湿温度检测方法，有的过程繁琐，操作不便；有的可操作性强，但太过简单，难以保证精确度；有的耗资费时。

基于无线传感器网络的温湿度数据监测系统设计毕业设计

武汉理工大学本科生毕业设计（论文）基于无线传感器网络的温湿度数据监测系统设计学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权省级优秀学士论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

本学位论文属于1、保密囗，在年解密后适用本授权书2、不保密囗。

（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：年月日导师签名：年月日本科生毕业设计（论文）任务书学生姓名刘海波专业班级电信0706班指导教师黄晓放工作单位武汉理工大学信息工程学院设计（论文）题目：基于无线传感器网络的温湿度数据监测系统设计设计（论文）主要内容：1、了解无线传感网络的原理和机制；2、对设计题目所涉及理论进行阐述；3、编写相关的网络协议程序并进行注释；4、设计相应的数据采集硬件电路；5、对所设计的内容进行软件仿真并进行调试改进；6、撰写设计后的心得体会。

要求完成的主要任务：1、完成无线传感器网络的温湿度数据监测系统软件和硬件设计；2、完成英文资料翻译，英译汉字数要求5000字以上；3、论文中所用参考文献不少于25篇，其中英文资料不少于9篇；4、毕业设计论文中要有12幅以上电路图和设计图；5、完成毕业设计论文，字数不少于12000字。

必读参考资料：1.《无线传感器网络》孙利民，李建中，陈渝，朱红松清华大学出版社 20052.《无线传感器网络原理与应用》李善仓，张克旺机械工业出版社 20083．《数据采集与处理技术》马明建西安交通大学出版社 2005指导教师签名系主任签名院长签名（章）武汉理工大学本科学生毕业设计（论文）开题报告目录摘要 (I)Abstract ................................................................................................................................................................ I I 1 绪论 (1)1.1 课题的背景、目的与意义 (1)1.2 国内外研究现状 (1)1.2.1 无线传感器网络技术研究现状 (1)1.2.2 温室测控系统研究现状 (3)1.3 本课题研究主要内容及论文组织结构 (3)1.3.1 本文主要研究内容 (4)1.3.2 本论文的组织结构 (4)2 温室温湿度监测系统设计方案 (5)2.1 系统设计目标及技术指标 (5)2.1.1 系统功能特点 (5)2.1.2 技术指标 (5)2.1.3 节点硬件平台和软件系统 (5)2.2 系统体系结构 (6)2.3 方案描述及工作流程 (7)3 传感器节点的硬件及软件系统 (8)3.1 硬件总体结构 (8)3.2 主要元器件 (9)3.2.1 处理器ATMEGA 128L (9)3.2.2 无线芯片CC2420 (10)3.2.3 传感器模块 (11)3.2.4 电源管理模块 (12)3.4 TinyOS操作系统概述 (13)3.4.1 TinyOS体系结构 (13)3.4.2 NesC语言 (13)4 温湿度监测软件系统设计及实验测试 (15)4.1 软件开发环境介绍 (15)4.1.1 LabVlEW简介 (15)4.1.2 MoteWorks软件平台 (15)4．2 系统软件组成 (16)4．3 软件开发关键技术 (17)4.3.1 数据格式 (17)4.3.2 连接中间件Xserve (17)4.3.3 数据的解析和转换 (18)4.3.4 程序流程图和后面板程序 (20)4.4 软件界面及功能介绍 (22)4．5 实验测试 (23)5 总结与展望 (25)5.1 主要成果与结论 (25)5.2 本论文不足及进一步研究方向 (25)5.3 前景展望 (25)参考文献 (26)致谢 (29)摘要在现代化大型温室中，实现测控系统的无线化和网络化是目前该领域研究的重要课题之一。

基于物联网的水稻田智能监控系统设计方案

基于物联网的水稻田智能监控系统设计方案物联网被视为计算机与互联网之后世界信息产业的第三浪潮，通过物联网与各个行业的结合，能够有效提高各行业的产出效率。

本系统基于物联网和javaweb技术，在实验级平台上对水稻田水体温度，PH值进行实时监控。

然后对监控数据进行统计学分析，判断目标田地是否处于易感病虫状态；最后将预测结果反馈给用户，从而实现对水稻田患病实时监控，能够在水稻出现患病倾向时对其进行预防，提高水稻产量。

1 概述物网作为新一代信息技术的重要组成部分，倡导物物相连的互联网，实现了物与物的信息交互；这种概念在各行业中得到有效施行，并取得较大成果。

同时中国作为一个农业大国，农业资源使用的控制问题和提高农业产出问题一直受到各方关注。

因此农业和物联网的结合是必然的。

2 系统分析本系统通过将javaweb技术和物联网技术相结合，实现稻田水体实时监控和水稻患病预测。

传感器将采集到的数据经zigbee模块无线传输网络及相关上位机程序写入到数据库对应表格中；利用水稻病害预测算法对数据库中的数据进行统计学分析，最后结合水稻患病标准数据表将水稻病害预测算法的预测结果以图表的形式反馈给用户。

3 系统各板块实现3.1 数据采集与处理数据采集过程中，温湿度传感器每隔2小时对水体的湿度，温度，PH值数据进行采集，将采集到的数据通过zigbee无线通信模块发送至电脑终端，然后通过上位机将收到的数据进行字符串划分处理写入数据库对应的表格中。

数据处理过程中，系统每天00：00自动从数据库中拿取前一日数据进行统计学计算，将计算结果存会数据库判定表。

每天08：00系统对判定表中连续一周的数据进行取出判定，若其中有3天符合水稻患病表中的同一种病害患病条件，则系统以图表和邮件形式向用户发送警告，提醒用户进行处理。

3.2 传感器状态检测由于本系统中传感器处于外置状态，为保障数据的完整性，每次收到数据后对各传感器状态进行检测，若某一传感器数据缺失，则对其进行统计，展示在用户主界面。

(完整版)农田监测仪温湿度管理系统毕业设计

1 引言农田监测仪温湿度管理系统是以Visual Basic 6.0和Microsoft SQL Server 2005联合开发的系统，主要实现温度和湿度的实时采集录入，能够对保存的数据按条件进行查询，并且能够对保存的数据进行修改，以及在线分析的能力。

系统的开发增加了工作效率，实现了方便快捷等好处。

2 数据管理概述数据管理是利用计算的机硬件和软件技术对数据进行有效的收集、存储、处理以及应用的全过程。

它的目的在于充分而有效地发挥数据的作用。

实现数据的有效管理关键是数据的组织。

由于计算机技术发展，数据管理历经了人工管理、文件系统、数据库系统三个重要阶段。

在数据库系统中所组成的数据结构，更充分地阐释了数据间的内在关系，便于数据的修改、更新和扩充，同时也保证了数据的独立性、可靠性、安全性与完整性，并且减少了数据冗余，故而提高了数据共享程度以及数据管理的效率[2]。

2.1 数据管理的三个阶段（1）人工管理阶段20世纪50年代中期以前，计算机主要用于科学计算，这一阶段数据管理的主要特征是：数据不保存。

由于当时计算机主要用于科学计算，一般不需要将数据长期保存，只是在计算某一课题时将数据输入，用完就撤走。

不仅对用户数据如此处置，对系统软件有时也是这样；应用程序管理数据。

数据需要由应用程序自己设计、说明和管理，没有相应的软件系统负责数据的管理工作；数据不共享。

数据是面向应用程序的，一组数据只能对应一个程序，因此程序与程序之间有大量的冗余；数据不具有独立性。

数据的逻辑结构或物理结构发生变化后，必须对应用程序做相应的修改，这就加重了程序员的负担[4]。

（2）文件系统阶段20世纪50年代后期到60年代中期，这时硬件方面已经有了磁盘、磁鼓等直接存取存储设备；软件方面，操作系统中已经有了专门的数据管理软件，一般称为文件系统；处理方式上不仅有了批处理，而且能够联机实时处理。

用文件系统管理数据具有如下特点：数据可以长期保存。

由于大量用于数据处理，数据需要长期保留在外存上反复进行查询、修改、插入和删除等操作；由文件系统管理数据[5]。

粮仓温湿度监测系统项目设计方案

粮仓温湿度监测系统项目设计方案粮仓温湿度监测系统项目设计方案1.1 背景“国以民为本，民以食为天”，“兵马未动，粮草先行”，这些都充分说明粮食对国家的重要性[1]。

从理论上讲国家掌握的粮食越多越好，但从现代经济学的角度看，国家只要能控制住一定数量的可以灵活支配、质量良好的粮食，既可达到“备战备荒”、宏观调控的目的，又可节省资金用于发展经济。

一般来说：粮食存放在粮仓中，大型的粮仓可存放数以万计的粮食。

而且这些粮食存放的时间有长有短。

为了保证存放在粮仓中的粮食不致腐烂变质，就必须使粮仓内的温湿度保持在一定的范围以内。

为了达到以上的要求，必不可少的就是既稳定又精确的粮情监测系统。

粮情监测系统是通过计算机检测粮食储备库中粮食的基本温湿度情况，并结合其他粮情信息（如入仓时间、品种、仓型、天气状况等）进行综合分析。

利用微机技术对粮仓进行监测，用户可方便地构造自己需要的数据采集系统。

在综合研究国内粮库管理现状和发展的前提下，吸收了国内多种粮库粮情温湿度监测系统的成功经验后，我们设计了自己的仓库温湿度监测系统。

该系统具有可靠性和高性价比，而且操作维修简便，具有检测、数显等诸多功能。

1.2 设计的目的和意义科学储粮是粮食生产的一个重要环节，若管理不当，粮食发霉或生虫会造成极大浪费。

粮库管理中最重要的问题是监测粮堆中的温湿度变化。

粮库一般由几十个甚至上百个由水泥或钢板构成的圆型仓组成，仓高20~30m。

现在，我国在粮仓建设上己实现规范化，但是监测手段一直未能实现同步现代化[2]。

我国许多储备粮库每年都因测控设备的不完善而导致部分粮食霉变，许多大型储备粮库的测控设备仍需高价进口，因此国家准备在未来的几年内对全国所有的粮库进行翻新和改造工作，要求规范粮库管理，实现粮库管理现代化。

影响储粮安全的最主要因素是粮堆内的温度和湿度，这就要求能有一种有效的、低成本的仪表来实现监测控制功能，使得管理人员能够方便有效地进行监测操作。

基于无线传感器网络的农田土壤温湿度检测

基于无线传感器网络的农田土壤温湿度检测【摘要】通过现代信息处理技术和现代传感器技术，结合实际农田环境因素，创造出的一种智能检测系统称作农田土壤温湿度智能检测。

本文研究分析了关于常规农田环境温湿度检测的方法，根据电测法来设计无线传感网络的温湿度农田环境智能检测系统模式，以达到有效提高精细农业的灌溉策略和时空差异性的目的。

【关键词】无线传感器；网络；农田土壤；温湿度检测1.前言要改善我国传统农业的耕作方法就要对现代化农业技术进行改革，通过采用先进的现代科学技术方式对农田种植进行全面推广，保证农产品的品质与产量稳步提升。

采用优秀先进的现代化科技研究成果，有效地提升农业种植的精确性，这样的方法被称为科学种田[1]。

科学种田的主要特点包括精准管理、精准收获、精准施肥、精准灌溉、精准播种等，所以要推动我国农业科技进行改革工作就要做好技术产品的研究开发和精确农业技术机制的工作。

要着力于这方面的开发，既要具备宽阔的市场前景，又要拥有长久的经济价值，特别是要推广和研究农田土壤温湿度智能检测的方法，这对合理开发利用未来的水资源具有重要的意义。

2.一般农田土壤温湿度检测方法因为相对于其他环境结构来说，农田土壤环境具有复杂性，它的化学成分和物理性质存在不均一的特性，同时耕种植被对其也有一定影响，从而导致土壤中温湿度、水分含量的水平分布和垂直梯度产生差异性，所以要采用多点分布和分层测定的方式来测定土壤环境的温湿度，还要做好周期性测定工作来掌握土壤温湿度与时间变化的存在规律。

以下三种检测土壤温湿度的方法是一般人们常用的方法。

（1）直接测定法：①分离土壤固体部分和水分的方法称作土壤湿度检测，这种方法还包括酒精法和重烘干法，它具有简单、直接的优点，缺点是由于人工取土进行实验研究而造成劳动强度大、测定过程复杂等。

②直接采用温度计进行测量，这种方法具有直观、方便理解的优点，缺点是无法保障其精度性。

（2）GPS田间定位法和遥感法：当采用这两种方法时，要把土壤样品运送到实验室里进行研究分析工作，它只能研究某一段时间内土壤的温湿度，无法达到连续检测的目的。

关于自动化WSN温室大棚湿度温度监测控制系统设计有关的外文文献翻译成品：无线传感器网络的温室监控(中

关于自动化WSN温室大棚湿度温度监测控制系统设计有关的外文文献翻译成品：无线传感器网络的温室监控（中该外文文献的背景和目的是介绍关于自动化无线传感器网络（WSN）温室大棚湿度温度监测控制系统的设计。

随着农业科技的进步，温室种植方式已经成为提高农作物产量和质量的有效手段。

然而，温室内部的湿度和温度对农作物的生长和发育起着重要的作用。

因此，为了实现对温室湿度和温度的准确监测和控制，研究人员提出了无线传感器网络技术。

无线传感器网络是一种通过无线通信和传感器技术将多个传感器节点相互连接的网络。

在温室大棚环境中，这些传感器节点可以被布置在不同位置，以收集和传输关于湿度和温度的数据。

通过无线传感器网络，监测和控制系统可以实时获取温室内部的湿度和温度信息，并根据需要进行相应的调整和控制。

本文所介绍的外文文献旨在探讨无线传感器网络用于温室大棚湿度温度监测控制系统的设计。

通过详细分析无线传感器网络的架构、节点部署和数据传输等关键方面，文献提供了一种有效的方法来监测和控制温室湿度和温度。

这些结果对于农业领域的农作物生产和管理具有重要的参考价值。

研究方法：该外文文献使用了实验方法进行研究。

文献中描述了设计和实施了一个自动化无线传感器网络（WSN）温室大棚湿度温度监测控制系统。

研究人员首先对温室大棚进行了详细分析，并确定了需要监测和控制的关键参数，即湿度和温度。

然后，他们选择了适合该系统的无线传感器设备，并安装在温室大棚的适当位置。

本文所介绍的外文文献旨在探讨无线传感器网络用于温室大棚湿度温度监测控制系统的设计。

通过详细分析无线传感器网络的架构、节点部署和数据传输等关键方面，文献提供了一种有效的方法来监测和控制温室湿度和温度。

这些结果对于农业领域的农作物生产和管理具有重要的参考价值。

研究方法：该外文文献使用了实验方法进行研究。

文献中描述了设计和实施了一个自动化无线传感器网络（WSN）温室大棚湿度温度监测控制系统。

研究人员首先对温室大棚进行了详细分析，并确定了需要监测和控制的关键参数，即湿度和温度。

基于无线传感器网络的土壤湿度监测系统设计

基于无线传感器网络的土壤湿度监测系统设计随着农业现代化的推进，人们对土壤湿度的监测和调节日益重视。

土壤湿度是农作物生长的重要指标之一，适宜的土壤湿度能够提高农作物的产量和质量。

因此，设计一套基于无线传感器网络的土壤湿度监测系统具有重要的实际意义。

本文将对这个系统的设计进行详细介绍。

一、系统组成和工作原理基于无线传感器网络的土壤湿度监测系统由传感器节点、无线通信模块、数据处理器和监测平台组成。

传感器节点布置在农田中，通过感知土壤湿度并将数据传输给无线通信模块，然后经过无线信号传输到数据处理器进行处理，最后在监测平台上显示和记录数据。

系统的工作原理是这样的：首先，传感器节点感知土壤湿度，传感器可以通过电极插入土壤中来实时测量土壤湿度。

然后，传感器节点利用无线通信模块将测量得到的土壤湿度数据发送到数据处理器。

数据处理器接收到数据后会进行处理和分析，可以实时监测土壤湿度的变化趋势，并进行报警处理，以确保土壤湿度在合适的范围内。

最后，监测平台上可以显示实时的土壤湿度数据，以便农民或农业专家对土壤湿度进行分析和调整。

二、传感器节点设计与选择传感器节点是实现系统土壤湿度监测功能的关键部件。

传感器节点需要具备以下特点：具有高精度的土壤湿度测量能力、低功耗、低成本、稳定可靠等特点。

传感器节点的设计需要根据传感器的特性进行选择。

近年来，电容式土壤湿度传感器被广泛应用于土壤湿度监测领域，其原理是通过测量土壤中水分对电容值的影响来获取土壤湿度信息。

该传感器具有测量精度高、响应速度快的特点，并且相对成本较低。

因此，在设计中可以选择电容式土壤湿度传感器作为传感器节点的核心组件。

在传感器节点的设计中，应考虑到传感器节点需要长时间工作，因此功耗的控制是一个重要的因素。

为了实现低功耗的要求，可以采用低功耗的微控制器，比如单片机，它具有低功耗、价格便宜、易于编程等特点。

此外，合理设计传感器节点的硬件电路和软件程序，以减少功耗的同时，保证系统性能的稳定性和可靠性。

基于无线传输的粮仓温湿度远程监测系统设计

基于无线传输的粮仓温湿度远程监测系统设计作者：付莉来源：《数字化用户》2013年第14期【摘要】在对粮仓温湿度进行监控的过程中使用的技术主要存在自动化程度较低、费用较高和传输距离有限等问题。

采用无线传输技术对粮仓的温湿度进行有效监控能够对检测系统中存在的布线困难和扩展能力较差以及成本较高的问题进行有效解决。

本文主要针对无线传输远程检测系统的设计方式进行论文分析，并得出了其在使用的过程中具有准确率较高、信息的实时传输效果较好、可靠性较高的显著特点。

【关键词】无线传输温湿度远程监控系统设计我国是农业大国，粮食的生产是促进我国经济正常发展的根本所在，其不仅属于经济问题的范畴，同时也属于政治问题。

在国家中为了保证粮食存放的安全性，其库存数量要能够满足国家全年使用数量的75%，在我国由于人口众多，因此粮食的库存量相当庞大。

在粮食的储存过程中为了减少其产生霉变，就需要对于进行监测。

在对粮仓的监测过程中温度和湿度是重要的内容，因此设计出远程检测系统有着十分重要的意义。

随着计算机技术应用范围的逐渐扩大，在粮仓的远程监测中使用无线传输技术有着十分重要的现实意义。

使用传感器对粮仓中温度值和湿度值进行监测，之后使用驱动电机实现仓库的自动通风。

在远程监控系统中使用ZigBee技术进行无线传输能够实现信号的快速传输，有效地解决了监控系统中存在的布线复杂和扩展能力较差的问题，实现粮仓温湿度的实时监控。

一、系统结构设计（一）系统整体结构在粮仓温湿度远程检测系统的设计中主要包括：温度和湿度传感器，ZigBee终端节点和协调器、远程服务器和主机等各部分，其中传感器和监测点中的ZigBee终端进行有效连接，之后和协调器之间进行通信连接，在这一过程中，协调器和上机位之间进行连接，上机位为服务器提供相应的服务，例如能够对数据的采集和传输进行有效控制，并未终端中的数据查询提供数据显示，在系统的末端为远程主机。

（二）系统硬件设计在系统中包括终端节点、协调器和服务器三个部分。

基于无线传感器网络的农田土壤温湿度监测系统的设计与开发概要

万方数据第3期刘卉,等:基于无线传感器网络的农田土壤温湿度监测系统的设计与开发・605’algricuhure.Key words:agriculture engineering}soil moisture and temperature monitoring system;wireless sensor network;ZigBee;precision agriculture目前,国内外科研人员已经将无线传感器网络技术应用于不同农业环境监测领域n1]。

作者以农田应用为背景,以研究土壤水分及温度的连续时空变异,指导决策灌溉为目标,通过分析农田环境具体特点,设计开发了低成本、实用化,基于无线传感器网络技术的农田土壤温湿度监测示范系统。

1系统总体设计1.1系统需求分析监测系统开发前,综合分析了农田环境的应用特点,利用有利条件,规避不利因素。

基于无线传感器网络的农田环境监测系统具有5个典型特点:①应用环境可知性;②充足的太阳能资源;③作物具有固定的生育周期;④应用环境动态变化;⑤农田基础设施少。

此外,农机的田间作业和各种天气条件也是系统设计过程中需要慎重考虑的因素。

1.2系统结构设计综合分析上述应用特点,借鉴国外研究经验,设计的农田土壤温湿度监测系统总体结构如图1所示。

监测系统由无线传感器监测网络和远程数据中心两部分组成。

无线传感器监测网络由分布在农田中多个智能传感器节点组成,实时采集土壤水分、土壤温度参数,基于ZigBee无线通信协议组建Mesh网络,所有节点数据最终路由到网关节点,由网关节点将全部数据通过GPRS无线圈l监测系统结构示意图Fig.1System Architecture 通信传输方式转发到远程数据中心,监汉4网络中的所有节点均采用太阳能供电模式。

远程数据中心负责数据的接收、存储和时空分析。

2农田土壤温湿度监测网络的实现2.1传感器节点传感器节点是一个微型的嵌入式系统,具有一定的处理能力和通信能力。

基于低功耗的发射功率自适应水稻田WSN监测系统

ｐｏｗｅｒｆｏｒｒｉｃｅｆｉｅｌｄｓｂａｓｅｄｏｎｒｅｃｅｉｖｅｄｓｉｇｎａｌｓｔｒｅｎｇｔｈｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ（ＲＳＳＩ）ａｎｄｐａｃｋｅｔｌｏｓｓｒａｔｅ（ＰＬＲ）ｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄａｎｄａｌｏｎｇ—ｔｉｍｅ，ｓｔａｂｌｅａｎｄｈｉｇｈｌｙｒｅｌｉａｂｌｅｗｉｒｅｌｅｓｓｓｅｎｓｏｒｎｅｔｗｏｒｋ（ＷＳＮ）ｒｕｎｎｉｎｇｔｈｉｓ
ｅｍｂｅｄｄｅｄｆｒｅｅｒｅａｌ—ｔｉｍｅｏｐｅｒａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍ（ＦｒｅｅＲＴＯＳ）ｗａｓｓｅｌｅｃｔｅｄｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆＣＰＵａｎｄ
２０１８年３月
农业机械学报
ｄｏｉ：１０．６０ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ１／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００—１２９８．２０１８．０３．０１８
第４９卷第３期
基于低功耗的发射功率自适应水稻田ＷＳＮ监测系统
王卫星陈华强姜晟铁风莲孙宝霞余杰平
（１．华南农业大学电子工程学院，广州５１０６４２；２．广东省农情信息监测工程技术研究中心，广州５１０６４２３．广东省智慧果园科技创新中心，广州５１０６４２）
摘要：针对农田环境信息监测存在能量有限、节点通信距离各异等特点，设计了一种基于接收信号强度和丢包率的发射功率自适应水稻田监测系统，并搭建了一个长期、稳定且可靠的低功耗无线传感网络。硬件方面，为扩大网络的覆盖范围和提高系统的稳定性，采用频率异构的方式对节点分簇，为不同类型的节点配置不同类型的天线。软件方面，为提高ＣＰＵ利用率，各类节点程序设计采用基于小型嵌入式实时操作系统ＦｒｅｅＲＴＯＳ；为降低功耗，采取定时休眠唤醒、传感器掉电控制的工作模式和基于感知数据差的低功耗白适应机制。试验结果表明，在１５０ｎｌ通信距离内，系统可以根据当前的通信质量，将节点的发射功率自适应地调整到实现当前通信可靠性所要求（丢包率小于１．３％）的最小发射功率上；对比１０ｄＢｍ固定发射功率，当发射功率自适应算法调整为８、６、３ｄＢｍ时，节点续航能力分别提升了１１．９％、２１．４％和３３．３％。通讯性能对比表明，本设计节点的通讯性能明显优于其他３种基于不同发射功率自适应算法的节点，从而验证了本系统的可靠性与实用性。关键词：水稻田；监测系统；无线传感网络；发射功率自适应；低功耗中图分类号：ＴＮ９２５．９３；ｓ１２６文献标识码：Ａ文章编号：１０００－１２９８（２０１８）０３—０１５０—０８

基于北斗单天线的农作物产量、湿度分布测定设备及其测产量、湿度

专利名称：基于北斗单天线的农作物产量、湿度分布测定设备及其测产量、湿度方法
专利类型：发明专利
发明人：丁志刚,焦杰
申请号：CN201610737439.1
申请日：20160828
公开号：CN106679717A
公开日：
20170517
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种基于北斗单天线的农作物产量、湿度分布测定设备及其测产量、湿度方法，属于粮食测产装置领域，包括车载终端，车载终端连接有湿度传感器和光学传感器，光学传感器还设有与其配合的激光发生器，光学传感器和激光发生器分别安装在收割机升粮仓的两个内侧壁上，使升粮板上移时可以挡住光学传感器接收的激光，湿度传感器安装在升粮仓底部测量湿度变化，车载终端还连接有卫星接收机和无线通信模块可以从空间上无滞后的测出产量和湿度信息，可以得到详细的产量湿度分布图。

申请人：山东北斗华宸导航技术有限公司
地址：255086 山东省淄博市高新区政通路135号高科技创业园E310室
国籍：CN
代理机构：青岛发思特专利商标代理有限公司
代理人：耿霞
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(完整版)基于单片机的土壤温湿度采集系统设计毕业设计论文

吉林农业大学本科毕业设计论文题目：土壤温湿度采集系统设计学生姓名：专业年级：电子信息科学与技术专业指导教师：职称讲师2008 年 6 月 2 日目录题目与摘要................................................................................................................................1 前言......................................................................................................................................1.1题目的来源与开发意义 .....................................................................................................1.2系统功能概述......................................................................................................................2 系统硬件设计........................................................................................................................2.1 系统硬件设计概述.............................................................................................................2.1.1无线传输核心技术——ZigBee ......................................................................................2.1.2终端设备解决方案...........................................................................................................2.2 系统框图.............................................................................................................................2.2.1网络系统框图...................................................................................................................2.2.2终端设备系统框图...........................................................................................................2.3 方案论证.............................................................................................................................2.3.1网络制式选择...................................................................................................................2.3.2终端设备方案选择...........................................................................................................2.4 硬件设计与物理实现.........................................................................................................2.4.1 网络建设——ZigBee无线传输技术介绍 ....................................................................2.4.2 终端设备硬件实现方法 .................................................................................................2.4.2.1 主控芯片CC2430与无线收发...................................................................................2.4.2.2 数据采集 (1)2.4.2.3 数据显示 (3)2.4.2.4 数据存储 (3)2.4.2.5 按键控制 (3)3 系统软件设计 (3)3.1 系统软件总体设计思想 (3)3.2 各功能模块软件程序设计 (3)4 系统调试 (4)4.1 硬件电路调试 (4)4.2 各功能模块软件调试 (4)5 结论 (4)附录一系统总体硬件电路图 (4)附录二系统程序流程图 (4)附录三系统程序清单 (5)土壤温湿度采集系统设计学生：韩专业：电子信息科学与技术指导教师：摘要：本设计基于CC2430无线片上系统为核心部件，用时域反射型（TDR）抗腐蚀土壤湿度传感器采集湿度数据，以DS18B20采集土壤温度，同时根据农业生产的需要附加SHT11温湿度模块采集空气温湿度值，使用OLED屏显示测得数据，并用AT24C08存储数据。

基于无线传感器的农田温湿度采集系统研究

基于无线传感器的农田温湿度采集系统研究作者：黄丽韶来源：《无线互联科技》2017年第17期摘要：文章设计并实现了一个基于无线传感器的农田温湿度采集网络系统。

该系统经过测试，能正确收集农田的温度和湿度信息，并通过无线传感器传输到终端设备，在终端设备进行数据统计和分析，并给出简单的决策提醒信息。

关键词：无线传感器；农田温湿度；采集系统农田环境信息包括空气温湿度、光照度、风速、土壤含水率等，相关的信息采集系统都是先收集这些信息，然后通过网络传输到终端，进行数据观测，并最终给出相应的决策。

这也是现代农业发展的重要基础和方向。

传统的农业农田灌溉与相关作业，经常需要人员亲自现场，观察农田的温度和湿度信息，耗费了大量的人力和物力，给农业经济的发展带来极大的阻碍。

因此采用先进的传感器技术和GPRS技术将农业环境数据和作物生长发育过程中的生理及形态数据远程传输到实验室的计算机上，利用各种数据算法及专家经验知识对数据进行分析，研究各种数据之间的内在关系，可以更好地为农业生产管理提供决策支持。

1 同类课题研究水平概述无线传感器网络的研究起步于20世纪90年代末期。

美国商业周刊和麻省理工学院将无线传感器网络列为21世纪改变世界的十大技术之一。

随着无线传感器网络的深入研究，其在科学研究、国家安全、经济生活或人类生活众多领域将会有着更广泛的应用。

由于传感器网络的应用与具体的应用环境有关系，因此存在不同应用领域的无线传感器网络系统。

无线传感器网络以应用为目的，相关技术的研究均是围绕其应用展开的，其在军事、农业、环境监测、医疗卫生、工业、智能交通、建筑物监测、空间探索等领域有着广阔的应用前景和巨大的应用价值，因此无线传感器网络被认为是未来改变世界的十大技术之一、全球未来的四大高新技术产业之一，是继Internet之后对21世纪产生重大影响的IT技术之一，对人类的生活和工作方式将会产生深远影响。

无线通信常见形式有微波通信、短波通信、移动通信、卫星通信、散射通信和激光通信等。

基于ZigBee的无线土壤温、湿度监测系统的设计与实现

基于ZigBee的无线土壤温、湿度监测系统的设计与实现孙巍;陈桂芬【摘要】In the paper the wireless monitor system of temperature,humidity in soil based on cc2430 and ZigBee protocol.How to use the cc2430 hardware source and wireless network communication of ZigBee protocol to realize the hardware and software of monitor system was introduced.The system hardware structure and software realization process were described.For the system to achieve the communication between c51 and cc2430,the sensor connected c51 and wireless communications cc2430 formed a separate module.Because this system had realized the communication between the wireless network and upper computer,the control,analysis,memory and image display of entire wireless network data were facilitated by upper computer software,thus the software system function became powerful,which enable the overall system at low cost,low complexity,powerful function,modulation and easy debugging.%介绍了以CC2430单片机,ZigBee协议及上位机软件为核心的无线网络监控系统。