基于无线传感器网络的橘园种植信息监测系统.doc

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基于无线传感器网络橘园种植信息监测系统

Abstract：AcitruscultivationenvironmentsurveillancesystemwasdesignedbasedonWirelessSensorNetwork(WSN).Inordertosolvetheproblemsthatthetraditionalmethodsapplyingtothecitrusgrowthsurveillanceencountered,anewandsuitablemeasuringapproachenjoyingtheadvantagesoflow-cost,convenience,handynetworkingandhighintelligencewasdesignedandobtainedtobeemployedinrealtimelarge-scalecitrusmonitoring,whichcanbeappliedbroadlyinmountainous,flat-landandgreenhousecitrusesenactingeffectivecitrusmanagement.

Keywords：wirelesssensors;Networknode;Orangegrovesmonitoring

摘要：本设计为一个基于无线传感器网络的橘园种植信息监测系统，克服了现有橘园环境监测系统和方法存在的监测困难、监测范围有限的问题，提供一种设计合理、成本低、布网方便并且使用简单、智能化程度高的适合于橘园大范围实时监测的方法，适用于山地、平地和温室柑橘园，有利于实现柑橘园管理的规范化和模式化。

关键词：无线传感器；网络节点；橘园监测

目前果园监测技术按照果园信息获取的方法不同，主要有两大类：一类是比较原始的监测方法，靠人员到达现场进行人力监测；另一类是采用有线方法进行监测，需要进行网络布线，不适合监测区域分散性大或者不易布线的场合。无线传感器网络是一种新型的信息获取技术，由散布在工作区域中大量的体积小，成本低，具有无线通信、传感和数据处理能力的传感器节点组成。现在传统果园都没法准确监测橘树虫害情况（虫害种类、数量等），为了精确反映橘树的生长状况，在橘树上的各个方位会装上捕虫瓶，实现橘树害虫发生情况的统计，为橘园的管理和防治害虫提供信息保证。本项目设计了一种适合于橘园大范围实时监测的基于无线传感器网络的橘园种植信息监测系统。

一、系统的结构与功能

本系统包括农情信息监测仪、虫害监测仪、网关、GPRS、远程数据库服务器和与服务器相接的客户端计算机。如图1无线传感器网络原理示意图。

随机部署在橘园各处土壤的多组农情信息监测仪包含有土壤温度传感器、土壤含水量传感器、土壤电导率传感器、空气温度传感器，空气湿度传感器、光照传感器、风速传感器、风向传感器和降雨量传感器。部署在橘树周围探测害虫发生情况的虫害监测仪包含由光电传感器组成的捕虫瓶。

每组农情信息监测仪均含有传感器和相关配套模块；其中，所述的配套模块包括数据处理模块、无线通信模块和电源模块。多组农情信息监测仪通过短距离无线通信模块与一个或多个网关进行双向通信；网关通过GRPS网络与远程数据库服务器间进行双向通信。网关是成个监测系统的中继站，系统获取的信息通过处理打包后，以GPRS网络的形式传送到远程数据库服务器，研究人员通过Internet上的客户端即可以获取需要的橘园种植信息数据。

图1无线传感器网络的橘园种植信息监测系统原理示意图

（一）农情信息监测仪

1、农情信息监测仪的组成模块

农情信息监测仪主要包括3大模块：传感器模块，包括传感器、信号调节和数模转换；处理器模块，包括为控制器、储存器和嵌入式操作系统；无线通信模块及供电模块。无线传感器网络节点结构图如图2。

图2无线传感器网络节点结构图

1.1传感器模块

传感器模块包括传感器、信号调节和数模转换三部分。传感器主要有土壤温度传感器、大气环境传感器、风速传感器及风向传感器和降雨量传感器。

1.1.1土壤传感器

土壤传感器主要用于测量土壤含水量、土壤电导率、土壤温度等土壤环境参数，农情信息监测仪中的每个土壤传感器节点中的传感器均埋入土壤不同深度当中，可以直接监测土壤温度、电导率和含水量的微变化。土壤传感器通过引出的细电缆与地面上的配套模块相连接，以传递测得的信号。其中，土壤含水量传感器选用美国DECAGON公司的EC-5，主要性能指标为：测量范围0～饱和；精确度≥0.03m3/m3(在8dS/m范围内)；分辨率0.001m3/m3（矿物质土）；电源2