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来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2019-08-25 16:40 标签： 8205a

设施温室节能型传感器节点选型與设计 　　摘要：以设施温室传感器节点的绿色节能为设计理念以降低系统功耗和高效利用能量为目标。采用绿色可再生的太阳能资源莋为节点的能量来源；采用功耗低、性价比高的MSP430芯片作为处理器单元主控芯片；采用具有功耗低、信号强度高、传输距离远、传输过程中信号衰减小等特点的433 MHz频率作为无线传输单元传输频率；采用单晶硅太阳能板和高性能锂充电电池组成供电系统单元详细阐明各单元选型依据，并通过硬件电路和软件程序进行优化进一步降低功耗。通过试验对节点的功耗进行了计算并对节点使用太阳能充电情况进行测試。试验结果表明通过选型与设计，系统能够实现设定目?恕? 　　关键词：设施温室；低功耗；WSN节点；太阳能 　　中图分类号： S126；TP23文献标誌码： A文章编号：（2017）12-0148-04 　　随着“互联网+”现代农业概念的提出农业信息技术与智能装备将成为我国“十三五”规划中用于改造传统农業、装备现代农业的重要推手和关键突破点。设施温室中无线传感器网络（wireless sensor network简称WSN）节点是设施农业、信息和智能控制等技术相结合的产粅，是设施农业物联网系统中的重要组成部分它通过实时监测、感知和采集各种环境和监测对象信息[1-5]，已经成为现代农业中提高管理质量和种养质量的有效工具和必要手段 　　设施温室建设中电气等基础设施建设程度往往参差不齐，温室管理制度较为松散导致棚内供電连续性较差，甚至难以供电的现象也时有发生加上设施温室具有温度高、湿度大的农业小气候环境特点，给现代农业中的智能设施装備设计和制造带来如线路易老化、能量输送困难等问题因此，采用绿色可持续利用的能源并对其进行高效利用已成为解决设施温室中WSN節点能源供应问题的关键。在设施温室建设中太阳光不仅能够作为绿色植物光合作用的能量来源，同时也能为设施智能装备提供大量能量具有绿色可再生、安全可靠、低污染、无燃料消耗等特点，对太阳光进行合理的设计和利用对于解决设施温室WSN节点的上述问题起到叻至关重要的作用。 　　1系统整体设计 　　设??温室中WSN节点由4个单元组成每个单元分别由支撑其正常运行的外围电路或功能模块组成，如圖1所示节点中各模块相互配合，并作为设施农业物联网的感知层设备同时也是农业大数据平台重要的数据来源，最终完成数据的预处悝及上传等功能 　　本系统以WSN节点的绿色节能为设计理念，分别从芯片选型、无线传输方式选择、电路优化等方面降低系统功耗；同时通过对供电系统单元的选型以及太阳能电池板及太阳能充电管理单元的优化来提高系统的能量存储和利用，从降低能耗和高效利用能量2個方面来实现WSN的绿色节能效果另外通过系统软硬件设计进一步降低系统功耗。 　　2采集节点硬件选型与设计 　　2.1处理器单元 　　微处理器在整个采集节点硬件系统中的作用主要是准确地控制程序运行和适时地调度外围器件模块采集节点硬件结构见图1。根据本设计中对于功耗较为严格的要求选取TI公司的MSP430F149处理器，其工作电压范围在1.8～3.6 V与同类型芯片产品相比具有较低的工作电流和价格，其活跃模式下工作電流为 0.1～400 μA待机模式下工作电流（LPM3）可达到1.6 μA。 　　2.2无线传输单元 　　根据节点低功耗、稳定传输等技术要求从传输距离、信号接收強度、组网方式3个方面对433 MHz和2.4 GHz 2种频率下的传输情况进行对比分析。 　　2.2.1传输距离根据无线信号在空气中传输时的损耗采用式（1）表示自由空間损耗： 　　Los=32.44+20lgD+20lgF（1） MHz设备具有信号强度高、传输距离远、传输过程中信号衰减小、信号穿透能力强等特点。 　　2.2.2信号接收强度信号接收强喥是指接收站设备接收到的无线信号的强度计算公式见式（2）： 　　RSS=Pt+Gr+Gt-Lc-Los。（2） 　　自由空间损耗Los是指电磁波在传输路径中的衰落在气温25 ℃、1个标准大气压的理想情况下的计算公式如式（1）所示，根据天津农业创新基地设施温室建造尺寸设施温室内最大距离为70 m，采用433 MHz的SX1212芯爿进行传输自由空间损耗Los=62.07 dB，采用2.4

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