1、目的及意义（含国内外的研究现状分析） 无线传感网络技术是典型的具有交叉学科性质的军民两用战略高技术，可以广泛应用于GF军事、国家安全、环境科学、交通管理、灾害预测、医疗卫生、制造业、城市信息化建设等领域。无线传感器网络(WSNs)是由许许多多功能相同或不同的无线传感器节点组成，每一个传感器节点由数据采集模块(传感器、A/D转换器)、数据处理和控制模块(微处理器、存储器)、通信模块(无线收发器)和供电模块(电池、DC/AC能量转换器)等组成。近期微电子机械加工(MEMS)技术的发展为传感器的微型化提供了可能，微处理技术的发展促进了传感器的智能化，通过MEMS技术和射频(RF)通信技术的融合促进了无线传感器及其网络的诞生。传统的传感器正逐步实现微型化、智能化、信息化、网络化，正经历着一个从传统传感器(Dumb Sensor)→智能传感器(Smart Sensor)→嵌入式Web传感器(Embedded Web Sensor)的内涵不断丰富的发展过程。 国际上比较有代表性和影响力的无线传感网络实用和研发项目有遥控战场传感器系统(Remote Battlefield Sensor System，简称 REMBASS --伦巴斯)、网络中心战(NCW)及灵巧传感器网络(SSW))、智能尘(smart dust)、Inte Mote、Smart -Its项目、SensIT、SeaWeb、行为习性监控(Habitat Monitoring)项目、英国国家网格等。尤其是今年最新试制成功的低成本美军“狼”地面无线传感器网络标志着电子战领域技战术的最新突破。俄亥俄州正在开发“沙地直线”(A Line intheSand)无线传感器网络系统。这个系统能够散射电子绊网(tripwires)到任何地方，以侦测运动的高金属含量目标。民用方面，美日等发达国家在对该技术不断研发的基础上在多领域进行了应用。 我国现代意义的无线传感网及其应用研究几乎与发达国家同步启动，1999年首次正式出现于中国科学院《知识创新工程试点领域方向研究》的信息与自动化领域研究报告中，作为该领域提出的五个重大项目之一。随着知识创新工程试点工作的深入，2001年中科院依托上海微系统所成立微系统研究与发展中心，引领院内的相关工作，并通过该中心在无线传感网的方向上陆续部署了若干重大研究项目和方向性项目，参加单位包括上海微系统所、声学所、微电子所、半导体所、电子所、软件所、中科大等十余个校所，初步建立传感网络系统研究平台，在无线智能传感网络通信技术、微型传感器、传感器节点、簇点和应用系统等方面取得很大的进展，2004年9月相关成果在北京进行了大规模外场演示，部分成果已在实际工程系统中使用。国内的许多高校也掀起了无线传感器网络的研究热潮。清华大学、中国科技大学、浙江大学、华中科技大学、天津大学、南开大学、北京邮电大学、东北大学、西北工业大学、西南交通大学、沈阳理工大学和上海交通大学等单位纷纷开展了有关无线传感器网络方面的基础研究工作。一些企业如中兴通讯公司等单位也加入无线传感器网络研究的行列。 传感网在民用方面，涉及城市公共安全、公共卫生、安全生产、智能交通、智能家居、环境监控等领域。国内从事传感网应用的大企业目前为数不多，小企业呈现蓬勃发展的势头。北京鼎天软件有限公司，主要从事城市公共安全应急指挥系统建设，已经承担扬州电子政务和扬州应急指挥系统。上海电器科学研究院主要从事智能交通方面的工程，已经承担上海市内、外环智能交通工程。嘉兴中科无线传感网科技有限公司在数字航道、城市应急系统、机场监控等方面有较好的技术背景，相关项目工程正在进行中。沈阳东软、北大青鸟、亿阳信通等企业也传感网应用方面有所涉足，目前主要在电子政务方面，正在向公共安全应急指挥系统进发。目前在我国国内的农业领域还没有应用到ZigBee技术。传统农业主要使用孤立的、没有通信能力的机械设备和传感设备，主要依靠人力监测作物的生长状况。采用了传感器和ZigBee网络以后，农业将可以逐渐地转向以信息和软件为中心的生产模式，使用更多的自动化、网络化、智能化和远程控制的设备来耕种。传感器可能收集包括土壤湿度、氮浓度、pH值、降水量、温度、空气湿度和气压等信息。这些信息和采集信息的地理位置经由ZigBee网络传送到中央控制设备供农民决策和参考，这样农民能够及早而且准确地发现问题，从而有助于保持并提高农作物的产量。 |
2、基本内容和技术方案 在深入了解国内外温室监控系统研究现状的基础上，根据现代无线技术的发展，介绍了一种新型的基于无线传感器网络的温室环境温湿度监控系统的解决方案。该系统采用多个集温度、湿度传感器于一体的传感器模块，分散的采集温室中的环境参数，建立多跳自组网，并利用ZigBee无线通讯技术，将采集到的数据传送到终端监控中心。监控终端负责环境信息的图形化显示、实时查询、统计分析和超限报警等。该系统避免了温室中布线的繁琐，同时该系统有体积小，可重复利用，便于安放等优点。 本文主要研究内容 1 传感器节点硬件和软件系统的研究 传感器节点是整个网络的最基本单元。目前市场上应用最广泛的是Crossbow公司推出的Micaz系列节点，但其存在价格昂贵、接口特殊，必须依赖其特殊程序下载硬件的缺点。 针对此类问题，论文第三章详细研究了传感器节点的组成结构，设计了节点硬件电路，并在Micaz节点的基础上，增加了JTAG口、ISP口和串口，能够节省大量费用，方便无线传感器网络爱好者自行研制节点。 2 终端监控管理软件的设计 无线传感器网络的分析与管理是无线传感器网络研究和应用中的一个重点和难点，网络的分析与管理需要一个后台系统的支持。无线传感器网络更类似一个工具，像计算机一样，很多行业的人都需要这种技术来进行他们的各自研究和部署，这就导致需求是各式各样的。能够定制的人机交互图形化用户界面会很方便大家的使用，例如：做建筑监测的就需要GUI在采集到数据后还能够方便的进行信号处理、频潜转换了和小波变换等；做白控的就需要类似集散控制系统的，不但有数据采集，还可以看出节点分布等等。 目前，此类工具中最具代表性的是Crossbow公司的MoteView金属弯管，但其最大缺点就是扩展性差。无线传感器网络在农业中的应用有很多，本章就以温室环境应用为例，介绍了无线传感器网络技术应用于温室环境监测系统的总体设计方案，可以解决目前远程监控中存在的成本、数量、通信方面存在的诸多问题，实现了远程监测农作物生长的环境信息。 温室大棚无线传感器网络监测系统的应用的目的是实现温室环境温湿度信息采集自动部署、自组织传输和智能控制。根据温室生产的特点，构建无线传感器网络应用系统时，从用户角度考虑，系统需要具有如下功能： 1)需要满足常规数据采集系统的要求，应具有及时、准确等功能，方便用户实时查询获知温室内的农作物生长环境； 2)无线传感器节点适应露天环境长期工作： 3)扩展性好：由于农作物环境各不相同，所以远程监控网络监测的环境参数也各不相同，传感器的类型也需根据实际需要而定，因此节点的传感器接口需灵活设定： 4)软件多样化、人性化：功能设计上，既考虑信号的采集、监控，又要考虑信息管理、综合分析，因此需要多样化的软件以适应系统的需求。同时，软件要界面美观、易于使用： 配煤5)具有报警、控制功能：当某个参数超过该设定值时，发出警报通知管理员和用户，从而采取相应措施。 |
3、进度安排 1-3周 完成开题报告以及任务书； 4-6周 完成英译汉，字数不少于5000字； 7-10周 对所选题目进行研究分析，着手进行系统硬件和软件设计； 11周 进行中期检查； 12-13周 完成整体电路调试并完成论文初稿的撰写； 14-15周 完成论文撰写并准备论文答辩。北斗卫星导航仪 |
4、指导教师意见 指导教师签名： 年 月 日 |
本文发布于:2023-05-29 05:23:45，感谢您对本站的认可！
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