基于无线传感器网络的温室监测系统的研究与实现-检测技术与自动化装置专业论文.docx

独 创 性 声 明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究 工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外， 本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。 对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：杨秀清 2012 年 5 月 28 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解我校有关保留、使用学位论文的规定， 即：我校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电 子版，允许论文被查阅。本人授权武汉工程大学研究生处可以将本 学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，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。 保 密 Ο ， 在 年解密后适用本授权书。 本论文属于 不保密√。 （请在以上方框内打“√”） 学位论文作者签名：杨秀清 指导教师签名：沈斌 2012 年 5 月 28 日 2012 年 5 月 28 日 A Thesis Submitted in Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Engineering Research and Implementation of Greenhouse Monitoring System Based on Wireless Sensor Networks Major : Detection Technology and Automatic Device Candidate : Yang Xiuqing Supervisor : Associate Prof. Shen Bin Wuhan Institute of Technology Wuhan, Hubei 430074, P. R. China April, 2012 摘 摘 要 武汉工程大学硕士学位论文 武汉工程大学硕士学位论文 摘 要 随着通信、嵌入式计算和传感器等技术的飞速发展，无线传感器网 络技术日臻成熟，其在军事应用、环境保护、精细农业、医疗监护及其 它领域的应用也越来越广泛。利用无线传感器网络技术，对温室大棚内 农作物的温度、湿度、光照、养分等要素进行精确监测控制，提高质量 和产量，是精细农业的发展方向。因而，研究基于无线传感器网络在温 室大棚中的应用对我国的现代化、精细化农业有重大意义。 本课题详细研究了无线传感器网络、温室监测控制系统的发展现状 和 ZigBee 相关技术。在此基础上，重点研究了温室监测系统中协调器、 路由节点和终端节点之间的组网机制，包括组建网络、添加网络节点、 删除网络节点和退出网络。本课题提出了一种温室监测系统设计方案， 研究并设计了无线传感器网络的终端节点、路由节点、协调节点和嵌入 式网关。其中三种网络节点都是由 CC2430 芯片、温湿度等传感器、串 口以及扩展接口等组成；软件部分通过移植 ZigBee 协议 Z-Stack，并添 加个性化的节点信息来实现，并利用三星公司的处理芯片 S3C2440A 以 及网卡芯 片 DM9000EP 等外围芯片 设计了嵌 入式网关 ；通过 移 植 U-Boot、Linux 2.6 内核、Web 服务器 BOA 以及嵌入式数据库 Sqlite 等 来 搭 建 系 统 软 件 运 行 环 境 ， 在 搭 建 好 的 环 境 上 采 用 CGI(Common Gateway Interface)接口开发了与 Web 交互的应用程序。 无线传感器网络节点之间通过 Z-Stack 协议进行数据通信，协调节 点则用串口与嵌入式网关交换数据，嵌入式网关通过 CGI 接口将接收到 的数据转换成 WEB 浏览器能识别的 HTML(Hypertext Markup Language) 格式，发送到远端的浏览器，从而实现了异构网络的交互和数据实时显 示的功能。 本课题实现的温室监测系统，界面简单易操作，通信效果良好，能 够通过网络远程监测温室大棚内温湿度等因子的实时变化，为农民提供 了有效及时的信息。本系统无需繁杂的布线，减少了故障点，降低了成 本，而且有很好扩展性，为温室监测控制系统的进一步发展打下基础， I 有广泛的应用前景和实用价值。 关键词：无线传感器网络，ZigBee，嵌入式网关，CGI II A Abstract 武汉工程大学硕士学位论文 武汉工程大学硕士学位论文 Abstract With the rapid development of communication, embedded computing and sensor technology, wireless sensor networks(WSNs) techno