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无线传感器网络的应用领域分析

2015-04-01 00:42
龙凰
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  目前,国内外主要研究无线传感器网络节点的低功耗硬件平台设计和拓扑控制、网络协议、定位技术等。以检测光线强度的传感器为例,实现了一个无线传感器网络,根据传感器所检测的光线强弱来关闭或开启指示灯。在无线传感器网络中,普通节点将它采集的光强数据发送给网络协调器,网络协调器将含有控制变量的数据帧发送给带有指示灯接点的同时,还可以通过串口将光强度数据传送给计算机。通过安装存计算机上的后台软件,可以看出光强度信号的变化。通过遮盖光强传感器可以改变采集到的光强数据,当光强度比较低时曲线下降,反之曲线上升。这种传感器网络综合了嵌入式技术、传感器技术、短程无线通信技术,有着广泛的应用。该系统不需要对现场结构进行改动,不需要原先任何固定网络的支持,能够快速布置,方便调整,并且具有很好的可维护性和拓展性。

  在农业领域的应用

  农业是无线传感器网路使用的另一个重要领域。为了研究这种可能性,英特尔率先在俄勒冈州建立了第一个无线葡糖园。传感器被分布在葡萄园的每个角落,每隔一分钟检测一次土壤温度,以确保葡萄可以健康生长,进而获得大丰收。以后,研究人员将实施一种系统,用于监视每一传感器区域的温度,或该地区有害物的数量。他们甚至计划在家畜(如狗)上使用传感器,以便可以在巡逻时搜集必要信息。这些信息将有助于开展有效的灌溉和喷洒农药,进而降低成本和确保农场获得高效益。

  据媒体报道,国家科技支撑计划项目“西北优势农作物生产精准管理系统”实施以来,主要针对西部地区优势农产品苹果、猕猴桃、丹参和甜瓜、番茄等主要农作物,以及西部干旱少雨的生态环境特点开展专项技术研究、系统集成与典型应用示范,成功将无线传感器网络技术成功应用于精细农业生产中。这个实时采集作物生长环境的传感网先进技术应用农业生产,为发展现代农业提供了新的技术支撑。在项目实施中,承担单位之一的西北工业大学利用在传感器网络技术,开发出可实时采集大气温湿度、CO2浓度、土壤温湿度的传感器网络节点。

  系统由感知节点、汇聚节点、通信服务器、基于WEB的监控中心、农业专家系统、交互式农户生产指导平台组成。系统已应用于安塞、杨凌、阎良日光温室的番茄、甜瓜等设施作物,洛川苹果、周至猕猴桃、商洛丹参。众多的感知节点实时采集作物生长环境信息,以自组织网络形式将信息发送到汇聚节点,由汇聚节点通过GPRS上传到互联网上的实时数据库中。农业专家系统分析处理相关数据,产生生产指导建议,并以短消息方式通知农户。系统还可远程控制温室的滴灌、通风等设备,按照专家系统的建议实行温度、水分等自动化管理操作。西北农林科技大学面向西部优势农产品精准化生产需求和西北地区主要农业设施环境特点,研究以苹果、猕猴桃、甜瓜、番茄、丹参为代表的西部优势农作物的生长发育模拟模型及精准的量化管理指标,已建立了以上各作物的生长发育、产量及品质数据库。

  针对优质果业和中草药精准管理,建立了生产地气候数据生成模拟模型、以温度、光照为主要驱动因子的发育进程模拟模型,丹参主茎叶龄动态发育模型、丹参光合生产与干物质积累模型。通过技术组装配套,开发出6套主要作物精准化管理技术规范,建立蔬菜、苹果、猕猴桃、丹参等6个示范基地。通过精准化育苗和水肥管理,生产效益提高11%,苹果精准化示范园较常规果园产量提高12%,优质果率提高8%,降低投资17%,每亩合计增加效益1215元;猕猴桃精准化示范园产量提高15%,优质果率提高10%,降低投资16%,每亩合计增效1500元。相关技术已辐射2万余亩,已累计增加效益7000多万元。

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