朱春偉畢業(yè)答辯

指導(dǎo)教師：李勇峰無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用班級(jí)：11電子班學(xué)生：朱春偉學(xué)號(hào)：22041140119論文的結(jié)構(gòu)和主要內(nèi)容研究背景無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)無線傳感器主要技術(shù)研究無線傳感器在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用總結(jié)與展望致謝參考文獻(xiàn)背景：我國(guó)雖是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，但人均耕地占有量少，農(nóng)業(yè)技術(shù)方面又不先進(jìn)，這就需要在農(nóng)業(yè)中應(yīng)用新興技術(shù)。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在農(nóng)業(yè)中作為一門新興的科學(xué)技術(shù)，對(duì)我國(guó)的農(nóng)業(yè)發(fā)展有著至關(guān)重要的意義。另外，根據(jù)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的需求我國(guó)非常有必要在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)這一領(lǐng)域得到快速的發(fā)展。意義：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)我國(guó)的農(nóng)業(yè)發(fā)展起著非常重要的意義，它有助于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量?jī)?yōu)、產(chǎn)量高的農(nóng)產(chǎn)品，對(duì)保證我國(guó)新鮮農(nóng)產(chǎn)品的供應(yīng)具有重要的意義。而且無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展可以節(jié)省大量的勞動(dòng)力研究背景及意義無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的工作原理無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的組成無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的特點(diǎn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)存在的不足無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的工作原理無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)一般由三種類型的節(jié)點(diǎn)組成，即任務(wù)管理節(jié)點(diǎn)、匯聚節(jié)點(diǎn)、傳感器節(jié)點(diǎn)，如圖所示。在傳感器節(jié)點(diǎn)的空白區(qū)域部署了大量各式各樣的傳感器，這些傳感器的功能各不相同，但都是對(duì)農(nóng)業(yè)控制所需的物理參數(shù)進(jìn)行采集。無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的組成無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)通常是由傳感、數(shù)據(jù)處理、通訊和電源四個(gè)模塊構(gòu)成，如圖所示。通過節(jié)點(diǎn)中的微處理器可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集過來的原始數(shù)據(jù)給予簡(jiǎn)單的算法處理；然后再向上轉(zhuǎn)發(fā)或向下傳遞出去。節(jié)點(diǎn)就像人類的感觸器官一樣，對(duì)每個(gè)觸角都有一定的感知能力，但是一個(gè)節(jié)點(diǎn)的能力是微不足道的，所以對(duì)每個(gè)一定區(qū)域面積的監(jiān)測(cè)，需要大量的節(jié)點(diǎn)來完成的，這就需要采取分布式的部署形式來滿足其需求無線傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的特點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的廣泛分布：通常在指定的監(jiān)測(cè)區(qū)域部署大量的傳感器節(jié)點(diǎn)來獲得精準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)信息；一方面是把節(jié)點(diǎn)分布在面積很大的區(qū)域內(nèi)，另一方面是在一定區(qū)域內(nèi)分布大量的節(jié)點(diǎn)。自組織網(wǎng)絡(luò)：一般我們會(huì)把無線傳感器節(jié)點(diǎn)安置在沒有任何基礎(chǔ)設(shè)施的區(qū)域內(nèi)，沒有任何固定的位置，同時(shí)這就需要無線傳感器節(jié)點(diǎn)能夠有著自我處理信息的功能，在沒有外界的補(bǔ)助下可以自控處理信息。多跳路由：網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在有限的幾十到幾百米范圍內(nèi)，只能它的鄰居節(jié)點(diǎn)相互通信。必須使用多跳路由網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)和路由器來實(shí)現(xiàn)，在一個(gè)WSN中，多跳路由只靠普通節(jié)點(diǎn)路由來完成即可。動(dòng)態(tài)性網(wǎng)絡(luò)：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)可以隨意變動(dòng)；正如一個(gè)節(jié)點(diǎn)因?yàn)殡娫茨芰亢谋M或其他方面出現(xiàn)問題時(shí)，那么該節(jié)點(diǎn)就可以退出在此區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)操作。一個(gè)節(jié)點(diǎn)也可以是因工作需要被添加到網(wǎng)絡(luò)中。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以改變。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)存在的不足能量受限。傳感器節(jié)點(diǎn)通常由普通的電池和鋰電池供電，能量有限。在沒有外界干預(yù)時(shí)，能量受限也是無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)難題。節(jié)點(diǎn)成本較高。無線傳感器節(jié)點(diǎn)的價(jià)格都比較高，而且每個(gè)指定的監(jiān)測(cè)區(qū)域都需要部署大量的無線傳感器節(jié)點(diǎn)，總體來看部署無線傳感器節(jié)點(diǎn)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值比較高。因而導(dǎo)致無線傳感器網(wǎng)絡(luò)不能大面積的推廣使用。安全性差。由于采用了無線信道、分布式控制等技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)很容易受到外界的入侵、盜取信息，從而破壞無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)作。協(xié)作能力。通常情況下無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是通過多個(gè)節(jié)點(diǎn)合作來完成的信息交換，單個(gè)的節(jié)點(diǎn)是不能完成信息的傳遞對(duì)所獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工、匯總和過濾，從而得到最終結(jié)果。無線傳感網(wǎng)絡(luò)主要技術(shù)研究節(jié)能問題的實(shí)現(xiàn):路由方式節(jié)能、優(yōu)化路由算法節(jié)能、新型節(jié)能方式數(shù)據(jù)融合技術(shù)：網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)融合技術(shù)、應(yīng)用層數(shù)據(jù)融合技術(shù)、節(jié)點(diǎn)部署：移動(dòng)節(jié)點(diǎn)部署算法、靜止節(jié)點(diǎn)部署算法、異構(gòu)/混合節(jié)點(diǎn)部署算法無線傳感器在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在監(jiān)控農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中提出一些方案1、精確的獲取節(jié)點(diǎn)自身位置信息在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)裝配GPS接受器，這樣我們實(shí)時(shí)定位到每個(gè)節(jié)點(diǎn)的精準(zhǔn)位置；但是如果每個(gè)節(jié)點(diǎn)都裝配GPS接收器，那么整個(gè)區(qū)域的節(jié)點(diǎn)數(shù)量之多，安裝GPS接收器的費(fèi)用極其的高，那么從經(jīng)濟(jì)角度考慮是不實(shí)惠的。針對(duì)這個(gè)問題我可以把整個(gè)監(jiān)控區(qū)域分割成若干個(gè)子區(qū)域，在每個(gè)子區(qū)域中選擇一個(gè)代表性節(jié)點(diǎn)安置上GPS接收器，通過節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算方法計(jì)算出未知節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，以確保每個(gè)節(jié)點(diǎn)的精準(zhǔn)位置。無線傳感器在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

三邊測(cè)量法。如圖，確定三個(gè)裝有GPS接收器節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)A、B、C，分別估算3個(gè)坐標(biāo)到未知節(jié)點(diǎn)D的距離，通過數(shù)學(xué)計(jì)算即可得出未知節(jié)點(diǎn)D的坐標(biāo)。無線傳感器在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用2、把ZigBee技術(shù)與無線傳感器結(jié)合應(yīng)用到農(nóng)業(yè)中。ZigBee技術(shù)是一個(gè)全新無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，它具有耗能低、成本低、容量大、安全等優(yōu)點(diǎn)，它可以補(bǔ)助無線傳感器的相關(guān)缺點(diǎn)，非常適合近距離的無線連接，對(duì)于傳輸流量較小的業(yè)務(wù)來說，它完全可以提供科學(xué)有效的依據(jù)。ZigBee技術(shù)在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境數(shù)據(jù)、圖像、視頻的監(jiān)測(cè)，為操作人提供了方便的遠(yuǎn)程監(jiān)控和調(diào)控依據(jù)。3、建立無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)