1、石 河 子 大 学信息科学与技术学院毕业设计论文课题名称： 棉田无线传感器网络监测系统设计学生姓名： 倪明浩 王宇学号： 2008082433 2008082455学院： 信息科学与技术学院专业年级： 电子信息工程 2008 级指导教师： 田敏职称： 副教授完成日期： 2012 年 6 月 6 日目录- 1 -目录第一章、概述和介绍 .- 4 -1.1 项目简介 .- 4 -1.2 国内外研究现状 .- 6 -第二章、技术选型及方案设计 .- 8 -2.1 各种备选方案介绍 .- 8 -2.2 技术方案比较 .- 11 -2.3 总体实施路线和方案 .- 14 -第三章、详细方案设计 .- 1
2、5 -3.1 系统抽象层次结构 .- 15 -3.2、控制表示层 .- 16 -3.2.1. PC 端监控软件设计 .- 16 -3.2.2.手持设备设计 .- 19 -3.2.2.1.手持设备硬件设计 .- 19 -3.2.2.2.手持设备软件设计 .- 20 -3.3、数据汇聚层 .- 21 -3.3.1.网关硬件设计 .- 21 -3.3.2 网关软件设计 .- 23 -3.4、数据感知层 .- 29 -3.4.1.终端节点硬件设计 .- 29 -3.4.2 终端节点软件设计 .- 29 -第四章、总结 .- 33 -致谢 .- 34 -参考文献 .- 35 -附录 .- 36 -1、手
3、持节点原理图及 PCB.- 36 -目录- 2 -2、网关原理图及其 PCB.- 39 -3、无线传感器网络节点原理图及 PCB.- 43 -摘要- 2 -棉田无线传感器网络监测系统设计学生:倪明浩 王宇指导教师: 田敏摘 要随着射频以及集成电路技术的飞速发展，各种中短距离的无线数据传输技术大量涌现，并且日渐成熟，并且在功耗和数据传输距离和速率等方面呈现出多样 化的特点，可以满足不同场合下的应用要求。在实际生产生活的很多领域中，各种无线数据传输技术已经开始普及应用。本设计正是在这样一种背景下，探讨和研究实现利用无线传感器网络（基于 ZigBee 技术）来实现对棉田等农业生产现场的数据进行采集，
4、利用一些如 CAN 或者 485 之类的现场总线来进行集中传输，同时引入了 GPRS 模块，使得无线传感器网络具有了与 Internet中的计算机节点进行交互通信的能力，还可以通过 B/S 模式的信息管理系统或者手机短信等方式与用户进行交互。关键词：无线传感器网络；ZigBee；GPRS；CAN 总线；485 总线 摘要- 3 -Abstract- 3 -AbstractStudent: Ni-MingHao Wang-YuTeacher：Tian-MinAbstract Along with the rapid developments of Radio Frequency and Inte
5、grated Circuit Technologies, many different kinds of low or medium range wireless communication technologies come out and mature, some characteristics of these technologies such as power consumption, communication range or data rate are quite different. In many areas of everyday life, these wireless
6、 communication technologies has been widely used. This article mainly focuses on wireless communications technologies and its applications in data acquisition and monitoring scenarios, to be more specific ZigBee technology and its application in agricultural automation, and also explores the inter-c
7、onnection between traditional field bus technologies such as CAN or RS485 and ZigBee networks. To upload the data packets to those servers on internet, GPRS module is used in the design. The GPRS module provide user-configurable TCPIP links to the servers in the internet, through which the user data
8、 could be uploaded and processed by some server-side applications or B/S Management Information Systems which is quite popular and widely deployed.Keywords: WSN wireless sensor network; ZigBee; CAN; RS485; GPRSAbstract- 4 -信息科学与技术学院毕业设计论文- 5 -第一章、概述和介绍1.1 项目简介本项目利用无线传感器网络实现棉田信息监测数据采集和监控,通过测控区域内节点间的自
9、动组网,在网络容量足够大(监控点多)的基础上保证信号传输的安全和实时性,还要能够通过远程控制(手机或者上位计算机)来实现对农业自动化设备的管理。基于无线传感器网络的棉田信息监测系统采用了无线传输方式来构建无线传感器现场监测网络，能够较好地解决传统无线数据采集方式存在的问题。具有以下优点。(1)无线传感器网络的自组织特性使得信息获取系统的组建不需要额外的硬件支持，微型化的无线传感器网络节点更易安装，不需要进行架设和复杂布线。同时，微型化的无线传感器网络节点还具有数据采集、数据处理与数据传输的功能，因此，施工难度要比传统检测系统小。(2)无线通信方式减少了布线的投入，降低了维护和维修的难度，增加了
10、通信的灵活性，无线传感器网络节点的廉价性使得大面积布设监测装置成为可能，大量监测点的出现和节点监测区域的相互交叠使得通信线路存在一定的冗余备份，增加了通信的可靠性 1。(3)无线传感器网络节点集成多种类型的传感器，使得同时采集多个事件特征数据成为可能。因此可综合利用直接方法与间接方法的优势，同时完成对宏观异常事件和微观异常事件的准确、及时检测，不但大为缩短了微观事件的检测时间，还可定性事件的类型。(4)无线传感器网络的自组织特性。新节点可以随时加入，而不对原有网络造成影响。因此，基于无线传感器网络的远程数据获取系统具有较好的扩展性。因此，研究一种基于无线传感器网络的棉田信息监测系统，将其与棉田滴灌系统相结合可有效控制棉田土壤水分及温度，并能准确获知棉花生长过程中必要信息，对提高兵团棉花产量具有重要意义。(5)采用了无线网络和有线网络配合使用的方案，底层的节点采用无线方式，信息科学与技术学院毕业设计论文- 6 -具有方便、灵活的特点，网关之间采用 CAN 等现场总线的方式，具有稳定、高速、传输距离长、抗干扰能力强等特点，同时引入 GPRS 模块，可以将系统数据上传到 Internet 中，使得系统具有与各种新建和已有信息管理系统进行对接的可能，便于集成和扩展系统功能。同时支持手机短信方式进行系统管理和控制，这也是一个非常实用的功能。
