基于物联网的设施环境综合参数测试系统

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基于物联网的设施环境综合参数测试系统

作者：张观山等

来源：《山东农业科学》2013年第11期

摘要：针对目前设施环境监测的需求，设计开发了一套基于物联网的设施环境综合参数

测试系统，该系统对设施环境内的各种环境参数进行实时监测，并通过GPRS与Internet网络进行数据的异地观测和处理。本文给出了系统的设计方案，阐述了基于ZigBee的无线传感器网络技术、GPRS技术和传感器技术等物联网技术。在介绍无线传感器网络节点的基础上，对LEACH路由协议的原理进行了简要说明。系统采用基于自适应加权的数据融合算法对采集的数据进行融合处理，获得了更合理的数据融合效果。系统实现了对设施环境的实时监测、数据的无线传输以及各种环境参数报表查询功能。试验表明，系统工作性能稳定、功耗低、数据传输速率快且传输距离远，各项指标均达到了设计要求，能较好地满足设施环境监测的要求。

关键词：物联网；监测；LEACH路由协议；数据融合

中图分类号：S126 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2013）11-0012-05

设施环境信息的及时获取是进行现代化设施环境精准管理的重要基础，如何快速、准确地获取设施环境现场的各类环境数据成为目前各类设施环境研究的重点[1]。随着微电子技术和

计算机技术的迅猛发展，设施环境监控设备相继问世，但这些设备仍采用有线连接的方式，存在现场安装与布线繁琐、设备移动性差、组网复杂、成本较高、甚至有些场合难以实现等缺陷。

近年来，无线传感器技术[2]与无线通信技术迅猛发展。无线传感器技术在农作物精确种

植中广泛应用，利用无线传感器技术精确采集农业现场数据信息，实现农作物的精确管理[3]。本文设计了一套基于物联网的设施环境综合参数测试系统，利用物联网技术[4]使用户操作不受空间限制，延伸和扩展到远程设施环境观测点。用户可根据精准管理和控制的需求，精确采集设施环境信息，在设施环境内组建一个可视化无线网络系统，实现集中管理。

1 系统的结构与功能

系统融合了无线传感器网络技术、GPRS技术和传感器技术等物联网技术，系统总体网络架构如图1所示。

图1 系统总体网络架构图

系统由信息采集部分（即物联网的感知层）、信息传输部分（即物联网的传输层）和监测中心部分（物联网的应用层）组成。信息采集部分应用传感器技术进行数据采集，实现设施内环境参数的检测，采用基于ZigBee的无线传感器网络技术，组建设施环境内部网络，各监测节点采集数据并通过路由节点向汇聚节点传输数据；信息传输部分采用GPRS技术进行数据传