【摘要】：針對水稻生長過程環(huán)境因素變化較大以及傳感器節(jié)點的能量大部分被無線射頻階段所消耗,設計了發(fā)射功率自適應的無線傳感器節(jié)點,建立了長時間、穩(wěn)定、高可靠性的稻田無線傳感器網(wǎng)絡。試驗測試了水稻的株高、葉面積與生長天數(shù)的關系以及對無線信道的影響,結果表明水稻株高和葉面積的增加會降低無線信號強度和通信成功率;通過增大發(fā)射功率可以提高通信質量克服由于水稻生長因數(shù)對無線信道的影響。在軟件設計方面,傳感器節(jié)點采用睡眠、蘇醒工作機制來降低功耗。同時為了延長工作時間、提高通信質量,提出了根據(jù)水稻生長周期、通信距離、接收信號強度、平均丟包率等因素自動調整節(jié)點發(fā)射功率的能量自適應功耗調整機制。田間試驗結果表明,水稻田節(jié)點發(fā)射功率越大,有效通信距離越遠,且水稻的密度和高度等對通信有重要的影響;節(jié)點發(fā)射功率在5 dBm以下時,發(fā)射功率的改變對節(jié)點工作電流影響較小,節(jié)點工作電流均小于40 mA;采用該機制對發(fā)射功率進行調整,增大節(jié)點發(fā)射功率可使通信成功率有大幅的提升;降低節(jié)點發(fā)射功率仍然保持良好的通信效果。水稻分蘗和抽穗2個生長時期的田間試驗結果表明,采用發(fā)射功率自適應策略,提高了通信質量,平均丟包率在5%以下,通信成功率大于97%,達到了預期設計目的。
[Abstract]:In view of the great changes of environmental factors during rice growth and the fact that most of the energy of sensor nodes is consumed by radio frequency, a wireless sensor node with adaptive transmitting power is designed. A long-term, stable and reliable wireless sensor network for rice field is established. The plant height, leaf area and growing days of rice are tested. The results show that the increase of rice plant height and leaf area will reduce the wireless signal strength and communication success rate, and the increase of transmitting power can improve the communication quality to overcome the influence of rice growth factor on wireless channel. In order to prolong the working time and improve the communication quality, an energy adaptive power adjustment mechanism is proposed, which can adjust the transmitting power automatically according to the rice growth period, communication distance, received signal strength and average packet loss rate. The farther the distance is, and the density and height of rice have an important impact on communication; when the transmitting power is below 5 dBm, the change of transmitting power has little effect on the working current of the node, and the working current of the node is less than 40 mA; the transmission power can be adjusted by this mechanism, and the success rate of communication can be greatly improved by increasing the transmitting power of the node. The field experiment results of two growing stages of rice tillering and heading showed that the average packet loss rate was less than 5% and the communication success rate was more than 97%. The expected design goal was achieved.
【作者單位】： 華南農業(yè)大學工程學院;華南農業(yè)大學南方農業(yè)機械與裝備關鍵技術教育部重點實驗室;
【基金】：國家高技術研究發(fā)展計劃(863計劃)資助項目(2011AA100704) NSFC-廣東聯(lián)合基金資助項目(U0931001)
【分類號】：TP212.9;TN929.5;S511

【參考文獻】

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【共引文獻】

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【二級參考文獻】

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本文編號：2216635