養(yǎng)殖場所溫濕度檢測系統(tǒng)

1、養(yǎng)殖場所溫濕度檢測系統(tǒng)摘要:隨著居民收入水平的提高，人們的生活水平也發(fā)生了質(zhì)的飛躍。人們對高品質(zhì)生活的要求也變得越來越明顯，這使得該國的畜禽養(yǎng)殖業(yè)有很大的發(fā)展。家禽養(yǎng)殖業(yè)是中國的經(jīng)濟結(jié)構(gòu)。中間的比重有了很大的提高。然而，不可否認的是，與西方國家相比，中國的家禽養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展還比較落后。與此同時，已經(jīng)出現(xiàn)在最近幾年的糧食問題，也使得人們要求對于食品的生產(chǎn)加工過程有更多得知情權，若要確保食品質(zhì)量安全，實現(xiàn)人們對于食品生產(chǎn)過程更深入的了解，建立追溯體系從而記錄食品加工生產(chǎn)各環(huán)節(jié)的詳細信息是目前唯一途徑。因此建立一套家禽質(zhì)量可追溯系統(tǒng)有著極為重要的意義?；趯仪蒺B(yǎng)殖場所，形式，發(fā)展模式等特點，一組基于

2、物聯(lián)網(wǎng)家禽養(yǎng)殖的生長環(huán)境智能實時環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的分析成立，實現(xiàn)溫度，濕度，硫化氫監(jiān)測，氨和在水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境等氣體濃度。并成立了ZigBee無線網(wǎng)絡，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸，分析和處理通過監(jiān)控中心主機的監(jiān)測數(shù)據(jù)，并通過監(jiān)控中心的液晶屏實時監(jiān)測數(shù)據(jù)。關鍵詞：環(huán)境監(jiān)測；溫度檢測；無線傳感器網(wǎng)絡Abstract:With the improvement of income level,peoples living standard has also undergone a qualitative leap.People have a high standard of living.The demand for

3、 quality is becoming more and more obvious,making our countrys poultry breeding industry have made great progress.PoultrybreedingThe proportion of industries in Chinas economic structure has greatly increased.However,it is undeniable that compared with western countries,Chinas poultry industry is st

4、ill relatively backward in development.At the same time,the food problems that have arisen continuously in recent years alsoThis makes people demand to have more right to know about the process of food production and processing.To ensure food quality and safety,To achieve a deeper understanding of t

5、he food production process,establish a traceability system to record food processing and productionDetails of each link are currently the only way.Therefore,it is extremely important to establish a traceability system for poultry quality.Importantsignificance.According to the analysis of poultry bre

6、eding places,forms,growth laws and other characteristics,a set of animal-based food was establishedThe networked intelligent real-time environment monitoring system for poultry breeding growth environment realizes the monitoring of temperature and humidity in the breeding environment,Monitoring the

7、concentration of hydrogen sulfide,ammonia and other gases,and establishing zigbee wireless network to realize wireless data transmission.The monitoring data are analyzed and processed by the host computer of the monitoring center,and monitored by the LCD screen of the monitoring centerReal-time disp

8、lay of measured data.Key words:environmentalmonitoring;Temperaturedetection;Wireless sensor network目錄目錄3一、緒論41.1研究背景與意義41.2國內(nèi)外現(xiàn)狀51.2.1國外現(xiàn)狀51.2.2國內(nèi)現(xiàn)狀51.3本文的主要研究內(nèi)容6二、總體設計方案62.1養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)總體架構(gòu)72.2溫濕度檢測節(jié)點設計8三、系統(tǒng)的硬件設計93.1主控板的設計93.2濕度檢測板的硬件設計103.3監(jiān)測主機設計113.4LCD液晶顯示模塊設計133.5養(yǎng)殖環(huán)境的無線傳感器網(wǎng)絡覆蓋優(yōu)化算法13四、系統(tǒng)的軟件設計144.1節(jié)

9、點網(wǎng)絡地址參數(shù)表配置144.2第二級節(jié)點19五、系統(tǒng)調(diào)試205.1無線傳輸距離測試205.2阻抗匹配測試20總結(jié)21致謝22參考文獻231、 緒論1.1研究背景與意義由于我國居民人均可支配收入的增加，人們的生活質(zhì)量也隨之發(fā)生了質(zhì)的飛躍，因而人們不再向過去那樣，對食物不僅只是要求能夠吃飽那么簡單了，還要求能夠吃得更加健康，尤其對生活中必不可少的肉類食品有了更多的要求，更多的要求也帶來了更多的挑戰(zhàn)，這也使得我國家禽等養(yǎng)殖行業(yè)必須有所發(fā)展才能適應這一變化。但是不可否認的是，與西方國家相比，我國的畜牧業(yè)以及家禽養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展仍相對落后，比如在市場當中缺乏競爭力等，有必要不斷提高，在許多方面加強。根據(jù)相關

10、報道，許多中國畜禽必須在養(yǎng)殖過程中死亡率較高。其原因是，衛(wèi)生環(huán)境差，飼養(yǎng)環(huán)境是不適合的，這導致了如此高的死亡率?？蓱z的文化和衛(wèi)生條件很容易引起感染。性疾病也可能對人體健康構(gòu)成威脅。近年來，禽流感的爆發(fā)連續(xù)造成巨大損失該國的家禽業(yè)，這導致農(nóng)民更注重在養(yǎng)殖過程中養(yǎng)殖環(huán)境的重要性。因此，如果我們想提高畜禽養(yǎng)殖的質(zhì)量，我們必須改善畜禽養(yǎng)殖環(huán)境。確保畜禽所生長的環(huán)境能夠滿足他們的生長需求。針對上述問題，若要使得我國畜禽養(yǎng)殖行業(yè)能夠平穩(wěn)健康發(fā)展為了確保畜禽養(yǎng)殖業(yè)沒有遭受損失，由于各種疾病的爆發(fā)，有必要建立畜禽養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，以確保養(yǎng)殖環(huán)境的正常參數(shù)。例如，在冬季，有必要對養(yǎng)殖環(huán)境，以避免滋生部位的溫度過

11、低提供保溫措施。因為牲畜房屋通常是封閉的環(huán)境，空氣流通性差，這會導致影響牲畜和家禽的健康有毒氣體（硫化氫，氨等）的許多濃度和禽舍的溫度和濕度參數(shù)不適用于家禽。成長等。這些指標的不正常都會導致家禽免疫力下降這是很容易引起感染性疾病。更糟的是，一些病毒和細菌會粘附在禽舍中可吸入顆粒物。這些病毒顆粒需要很長的時間來解決。一旦家禽吸入這些病毒顆粒，很容易誘發(fā)呼吸道疾病。甚至蔓延家禽之間，造成更大的損失。綜上所述，養(yǎng)殖環(huán)境有關水產(chǎn)養(yǎng)殖的質(zhì)量最重要的環(huán)節(jié)，所以這是對文化環(huán)境的實時監(jiān)測具有十分重要的意義。1.2國內(nèi)外現(xiàn)狀1.2.1國外現(xiàn)狀970年后，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展使得水產(chǎn)養(yǎng)殖規(guī)模不斷擴大，其中許多發(fā)展

12、迅速。一類養(yǎng)殖企業(yè)對養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測設備的需求越來越大，許多發(fā)達國家已經(jīng)開始使用。對于水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測設備的開發(fā)和生產(chǎn)，已經(jīng)實現(xiàn)了較大的工業(yè)規(guī)模。對于繁殖環(huán)境監(jiān)測研究，西方等發(fā)達國家也開始了許多年，如美國，重點研究繁殖環(huán)境還研究了培養(yǎng)基二氧化碳對育種過程的影響，研究了育種環(huán)境中二氧化碳濃度變化的來源，通過建立數(shù)學模型估算了育種環(huán)境中育種過程中的二氧化碳量,生成。國外育種環(huán)境的監(jiān)測過程大致可分為以下幾個階段。第一階段，而不是兩者之間美國學者對水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中排放的硫化氫氣體進行了連續(xù)的水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境參數(shù)監(jiān)測長時間的研究和分析；第二階段是通過現(xiàn)有的固網(wǎng)實現(xiàn)育種環(huán)境參數(shù)。遠程監(jiān)控，第三階段，實現(xiàn)養(yǎng)殖環(huán)境參數(shù)

13、的應急監(jiān)控。國外對育種環(huán)境參數(shù)的看法對監(jiān)測的重視程度高于中國，與不斷發(fā)展的先進技術的融合已經(jīng)開始。便攜式養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測設備的研究和設計也有一些突出的成果，可以本發(fā)明利用便攜式設備實現(xiàn)對常見有害氣體的監(jiān)測，同時監(jiān)測養(yǎng)殖環(huán)境的氣相色譜面粉的研究也已經(jīng)進行了多年。1.2.2國內(nèi)現(xiàn)狀我國大多數(shù)育種環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測方法仍然是物理或化學方法而且大部分監(jiān)控效果差，效率不高，管理水平和技術水平都低于西方國家很多之后。由于沒有足夠的財政支持，中國大多數(shù)農(nóng)場的環(huán)境參數(shù)監(jiān)測仍需進行。人工采集，監(jiān)測效果差，影響了我國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的進一步發(fā)展。我們想為了實現(xiàn)我國家禽養(yǎng)殖業(yè)的進一步發(fā)展，研究一套新的養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)非常重要。近

14、年來，中國逐漸重視飼養(yǎng)環(huán)境對家禽的影響。東北林業(yè)大學江蘇大學河北農(nóng)業(yè)大學等高校開展了畜禽養(yǎng)殖環(huán)境有害氣體參數(shù)監(jiān)測研究上述研究成功實現(xiàn)了家禽養(yǎng)殖環(huán)境的監(jiān)測，促進了我國養(yǎng)殖環(huán)境的監(jiān)測。技術的發(fā)展。其中，江蘇大學能夠控制養(yǎng)殖環(huán)境中的溫度和濕度、灰塵和有害氣體參數(shù)受到監(jiān)控。東北林業(yè)大學主要監(jiān)測溫度、濕度和二氧化碳濃度。同時增加了對繁殖環(huán)境光強的監(jiān)控。河北農(nóng)業(yè)大學主要研究溫度、濕度和光強以及對二氧化碳等環(huán)境價值的監(jiān)控。近年來，中國加大了對家禽養(yǎng)殖場基礎設施建設的投資，許多養(yǎng)殖企業(yè)選擇保持密切聯(lián)系。以封閉繁殖的形式。但是，總的來說，我國絕大多數(shù)農(nóng)業(yè)企業(yè)仍然用人。例如，如果有必要檢測繁殖環(huán)境中氨氣的濃度，那

15、么就有必要農(nóng)場里的一些空氣應該由機器收集，氨氣可以很容易地溶解在水中，以便飼養(yǎng)這些動物。定殖場的空氣在高壓下溶解在水中，然后向水中加入鹽酸，使其與水中的氨反應。生化反應，最后通過使用鹽酸來計算養(yǎng)殖環(huán)境中氨的濃度。以上所述這個過程非常復雜而且效率低下。同時，測得的氨濃度將大于空氣中的實際氨濃度差異，以上操作都是手工操作，不利于自動化管理。1.3本文的主要研究內(nèi)容根據(jù)家禽養(yǎng)殖場所、形態(tài)和生長規(guī)律的特點，建立了一套基于物聯(lián)網(wǎng)的健身系統(tǒng)。家禽養(yǎng)殖生長環(huán)境智能實時環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)利用物聯(lián)網(wǎng)技術實現(xiàn)家禽養(yǎng)殖。生長環(huán)境多點監(jiān)控的實時顯示。同時，針對由各個傳感器節(jié)點組成的無線傳感器為了優(yōu)化傳感器在網(wǎng)絡中的放置，研

16、究了一種基于二進制粒子群優(yōu)化算法的無線傳感器。在實際應用中優(yōu)化傳感器放置的網(wǎng)絡覆蓋優(yōu)化算法。2、 總體設計方案家禽養(yǎng)殖的生長環(huán)境對家禽的質(zhì)量起著決定性的作用對各種環(huán)境參數(shù)進行了分析研究，實現(xiàn)了對這些影響家禽生長的環(huán)境參數(shù)的實時分析。監(jiān)控。首先，溫度是我們最直觀感受到的環(huán)境因素。對于家禽來說，這是一個舒適的環(huán)。在環(huán)境溫度下，家禽生長最快。因為在相對舒適的溫度下，家禽攝入的飼料家禽在飼料中最大限度地吸收營養(yǎng)，從而最大限度地提高飼料利用率。因此，養(yǎng)殖企業(yè)的養(yǎng)殖成本也會降低，收入也會增加。但是溫度對家禽來說太高或太低生長不利，過高的溫度會降低家禽的消耗量，影響家禽的生長和育肥，用過高的溫度也有利于細菌

17、病毒的養(yǎng)殖，容易引發(fā)疾病，影響家禽養(yǎng)殖?？諝鉂穸纫彩菍仪萆L有直接影響的環(huán)境因素，如溫度。在在空氣濕度低的環(huán)境中，畜禽會因水分蒸發(fā)而損失大量水分，從而導致家禽的飲水量隨著體內(nèi)水分的流失而增加，飲水量的增加將導致家禽進食食物攝入(如飼料)的減少會導致動物身體抵抗力的降低，并且容易受到禽舍中病毒細菌病毒的影響。感染誘發(fā)各種傳染疾病病；較高的空氣濕度會使家禽體內(nèi)的熱量無法及時散發(fā)成年家禽體溫的上升甚至可能導致中暑，進而導致家禽死亡。同時，高濕度環(huán)環(huán)境非常適合細菌的生長，細菌會在禽舍中繁殖并增加家禽疾病的風險。上述情況在家禽養(yǎng)殖環(huán)境中較為常見，也是影響家禽生長的重要環(huán)節(jié)。通過對環(huán)境因素的分析，最終選

18、擇溫度、濕度等環(huán)境參數(shù)作為家禽飼養(yǎng)的依據(jù)。集群環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中的主要監(jiān)測對象。2.1養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)總體架構(gòu)圖2-1檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖本系統(tǒng)采用無線通信技術作為系統(tǒng)無線監(jiān)控的技術核心。該系統(tǒng)可以及時轉(zhuǎn)移家禽房屋內(nèi)每個環(huán)境無線檢測終端節(jié)點獲取的環(huán)境信息分別發(fā)送給協(xié)調(diào)節(jié)點。協(xié)調(diào)設備節(jié)點將采集的實時環(huán)境信息發(fā)送給系統(tǒng)的中央控制單片機。中央控制芯片計算機分析和處理包括從協(xié)調(diào)器節(jié)點獲得的各種環(huán)境參數(shù)的數(shù)據(jù)。信息分析部門管理完成后，中央控制單片機將通過液晶顯示屏及時顯示采集到的環(huán)境信息。監(jiān)控中心的控制人員可以掌握禽舍的實時環(huán)境監(jiān)控信息，如果有害氣體超標標準，或者溫度和濕度不在最適溫度和濕度環(huán)境下，控制器可以及時

19、到禽防風等措施改善家禽的生長環(huán)境，確保家禽處于最佳生長環(huán)境。監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)該圖如圖2-1所示。2.2溫濕度檢測節(jié)點設計溫度和濕度傳感器是SHT11傳感器，具有溫度和濕度采集功能。SHT11是芮Sensirion推出了SHT11，可同時檢測溫度和濕度參數(shù)。傳感器內(nèi)置數(shù)字信號輸出模塊，可以直接輸出數(shù)字信號。該傳感器具有較高的可靠性和準確性。SHT11芯片包含溫度和濕度傳感器、校準存儲器，信號放大器、單儀器模數(shù)轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器、CRC發(fā)生器、IIC總線接口等設備。SHT11的結(jié)構(gòu)如圖2-2所示。圖2-2傳感器中的兩個敏感元件首先將環(huán)境中收集的溫度和濕度參數(shù)轉(zhuǎn)換成電信號，因為轉(zhuǎn)換后的電信號相對較弱，電信號需要

20、由信號放大器放大。由于電信號是模擬量，放大后的電信號將通過14位模數(shù)轉(zhuǎn)換器。模數(shù)轉(zhuǎn)換后，模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，最后通過傳感器中的接口輸出數(shù)字信號信號，完成環(huán)境中溫濕度參數(shù)的采集。SHT11的接口電路如圖2-3所示。圖2-33、 系統(tǒng)的硬件設計3.1主控板的設計本課題的測試系統(tǒng)采用了先進的技術。主板芯片采用系列器件，芯片具有高性價比，核心工作電壓為包含邏輯單元和位的空間。主控板的結(jié)構(gòu)框圖如下。因為主控芯片需要嵌入一塊石頭，所以需要很大的空間。為了保證程序的正常運行，主控板需要外部擴展或設備。這個話題芯片罪犯被用來確保系統(tǒng)嵌入石頭時有足夠的操作空間。鍵盤電路共設計了按鍵。用戶通過按鍵和液晶模塊與

21、系統(tǒng)交換信息用于顯示系統(tǒng)收集的溫度和濕度點數(shù)據(jù)。顯示器根據(jù)鍵值顯示多個溫度和濕度層。點模塊，用于存儲多個溫度點的位地址碼和局域網(wǎng)合并器的地址碼溫度檢測模塊，用于檢測單總線上多個溫度點的數(shù)據(jù)通信一方面接收計算機發(fā)送的溫度檢測點的地址數(shù)據(jù)。另一方面，檢測大師計算機將監(jiān)控數(shù)據(jù)發(fā)送到計算機，以便于程序的調(diào)試。串口模塊完成和溫度濕度傳感器交換數(shù)據(jù)。圖3-1檢測主控板模塊結(jié)構(gòu)圖本課題的檢測網(wǎng)絡采用帶開關型星行結(jié)構(gòu),溫度點采用單總線器件,微局域網(wǎng)藕合器采用,控制每個支路和總線的連通和斷開,每個支路上連接個,一總線上連接個。一共檢測98個溫度點,本課題的檢測網(wǎng)絡如圖3-2圖3-2檢測網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖3.2濕度檢測板

22、的硬件設計濕度檢測板核心處理器采用芯片,它采用存儲器技術,制造成本低,引腳少,體積小等優(yōu)點。濕度檢測板和主控板的通信接口采用標準的總線,主控板可以根據(jù)系統(tǒng)的需要和多個濕度檢測板交換數(shù)據(jù)。濕度檢測板濕度傳感器采用元器件,它是一款高度集成的溫濕度傳感器芯片,具有以下特點兩線制數(shù)字接口。尺寸小、低功耗。響應速度快。位的轉(zhuǎn)換器,供電電壓一。3.3監(jiān)測主機設計(1)監(jiān)控主機的選擇就目前的中國市場而言，單片機有很多種，而更常用的單片機品牌包。包括英特爾、飛利浦、ATMEL、AVR、ARM、摩托羅拉、STC、石化、凌洋、飛思卡爾等等。通過分析系統(tǒng)需要實現(xiàn)的功能，從運行速度和成本的角度出發(fā)，設計了通用的51單

23、片機完全勝任這項任務。單片機一直具有性能穩(wěn)定、功耗低、成本低等特點它因其特點而受到市場的廣泛青睞。然而，考慮到程序代碼大小的限制，通用51微控制器內(nèi)部程序存儲空間可能不夠大。通過比較分析，作者最終選擇了國內(nèi)市場上最常見的。STC90系列單片機。STC90C58RD+單片機指令系統(tǒng)可以實現(xiàn)傳統(tǒng)51核系列單片機的組合。單片機的機器周期可以在12T和6T模式之間自由選擇，其工作頻率為0-40MHZ之間。片內(nèi)程序存儲器已達到32K，1280字節(jié)的靜態(tài)隨機存取存儲器已組裝在芯片上。29K可編程只讀存儲器，在單片機結(jié)構(gòu)中專門設計了一種特殊的復位電路。如果系統(tǒng)當使用的晶體振蕩器小于12M時，不需要外部復位電

24、路復位，復位引腳可以直接復位接地。應該指出的是，與普通的51單片機相比，單片機擴展了P4端口，大大豐富了它。單片機的I/O端口資源明顯增強了其實用性。與此同時，這種單片機的市場價格相對較低，而且還在下降。降低了系統(tǒng)的開發(fā)成本。STC90C58RD+微控制器的引腳圖如圖3-10所示。(2)監(jiān)控中心硬件設計監(jiān)控中心硬件包括中央控制單片機、zigbee協(xié)調(diào)節(jié)點、液晶顯示器等設備。中央控制單片機作為整個系統(tǒng)的主機核心，用于控制從協(xié)調(diào)器節(jié)點獲取的內(nèi)容對各種養(yǎng)殖環(huán)境參數(shù)的數(shù)據(jù)進行分析和處理。當每個傳感器節(jié)點數(shù)據(jù)分析過程完成時之后，主機將通過液晶顯示屏及時顯示采集到的環(huán)境信息，實現(xiàn)養(yǎng)殖環(huán)境參數(shù)的實時監(jiān)控和真

25、實。監(jiān)控中心的一些示意圖如圖3-3所示。圖3-3圖3-4檢測中心原理圖3.4LCD液晶顯示模塊設計在顯示部分，我們選擇了一個3.5英寸的薄膜晶體管液晶顯示器，驅(qū)動芯片是伊利9341。本文采用8080并口設計顯示模塊，包括計算機輔助系統(tǒng)、研發(fā)、WR等接口薄膜晶體管液晶芯片的芯片選擇端、WR和稀土分別為薄膜晶體管液晶讀寫數(shù)據(jù)接口；另外有遙感和RST接口，其中遙感是指令/數(shù)據(jù)標志接口，讀取是0，寫入是1，薄膜晶體管液晶顯示器硬復位的RS接口。液晶顯示器34的引腳模塊接口如圖3-5所示。圖3-53.5養(yǎng)殖環(huán)境的無線傳感器網(wǎng)絡覆蓋優(yōu)化算法在養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中，無線傳感器的分布有許多要求。不僅應該有足夠的

26、覆蓋，確保監(jiān)測區(qū)域的覆蓋范圍，實現(xiàn)環(huán)境參數(shù)的準確測量，同時也最大限度地減少小傳感器節(jié)點數(shù)量的布置降低了成本和能耗，這就要求我們覆蓋WSN網(wǎng)絡。問題得到了優(yōu)化。WSN網(wǎng)絡的覆蓋是WSN應用中一個非常重要的問題對覆蓋問題的研究可以發(fā)現(xiàn)監(jiān)測區(qū)域中是否有WSN未覆蓋的區(qū)域，并發(fā)現(xiàn)WSN通過重新調(diào)整傳感器位置或增加傳感器節(jié)點的數(shù)量以上設計的禽舍養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)是一個典型的無線傳感器網(wǎng)絡WSN覆蓋率的優(yōu)化可以更真實、準確地反映禽舍的實際養(yǎng)殖環(huán)境。通過對WSN覆蓋的研究，也可以為傳感器位置的選擇帶來幫助，有利于傳感器節(jié)點的實現(xiàn)。點的最佳位置。本文采用基于二進制的粒子群優(yōu)化算法對育種環(huán)境中的WSN進行優(yōu)化。對

27、于無線傳感器網(wǎng)絡的最優(yōu)覆蓋率問題，我們假設需要在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中進行監(jiān)控。的a區(qū)有n個節(jié)點。假設每個傳感器節(jié)點的硬件性能是相同的對于傳感器節(jié)點，傳感器節(jié)點集x y代表區(qū)域中節(jié)點的位置坐標，r是單個傳感器節(jié)點的覆蓋半徑，我們可以將監(jiān)控區(qū)域a視為錳的離散網(wǎng)格。當研究覆蓋問題時，使用等式(3-1)如果網(wǎng)格點(x，y)，1xm，1yn被節(jié)點ic覆蓋，如果不覆蓋，結(jié)果為1和0。對于任意的柵格點(x y，如果有一個整數(shù)i 1,N能夠滿足(1IP x y C=，那意味著WSN網(wǎng)絡中的存在一個傳感器iC能夠覆蓋這個柵格點，那么，意味著WSN網(wǎng)絡實現(xiàn)了對此柵格點的覆蓋。以此類推，對區(qū)域中的所有柵格點的覆蓋情況進行判

28、斷。設監(jiān)測區(qū)域中WSN覆蓋到的柵格點總數(shù)為B，公式（3-2）為WSN的覆蓋率計算公式。4、 系統(tǒng)的軟件設計4.1節(jié)點網(wǎng)絡地址參數(shù)表配置本文設計的無線傳感器網(wǎng)絡采用最常用的平面網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)進行組網(wǎng)，在平面網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中每個終端節(jié)點形成一種對等的結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)的特點是網(wǎng)路結(jié)構(gòu)簡單并且易于維護。本系統(tǒng)采用樹型點對點的連接方式進行組網(wǎng)，提高了組網(wǎng)模塊的開發(fā)周期。配置每個節(jié)點的網(wǎng)絡地址目的是讓每個節(jié)點知道自己在網(wǎng)絡中的位置。從拓撲結(jié)構(gòu)圖4-1所示，本節(jié)點包含有屬于它的父節(jié)點、子節(jié)點和附屬子節(jié)點。本節(jié)點參數(shù)表包括地址號ID，本節(jié)點層級號Lk。即到達根節(jié)點，需要幾跳，比如與根節(jié)點相距最近的節(jié)點稱謂1級，下一級稱謂2級

29、，以此類推。通常我們可以規(guī)定，根節(jié)點編號為0，層級號為0。如表4.1所示為本節(jié)點參數(shù)表。父節(jié)點參數(shù)表即上行通信路徑中，離本節(jié)點最近的上一級節(jié)點25，其編號表示為IDF1、IDF2、IDF3等，意思為可以通過IDF1或IDF2，向上通信。規(guī)定根節(jié)點無父節(jié)點。排在前面的父節(jié)點為通信時優(yōu)先選用的的路徑。表格4.2為父節(jié)點參數(shù)表。子節(jié)點即下級相鄰節(jié)點，用IDZ1，IDZ2，IDZ3等編號表示，也即本節(jié)點向下傳遞信息時，離它最近的幾個子節(jié)點，下級相鄰節(jié)點以后的所有從屬節(jié)點號，比如用IDZ1-k1 IDZ1-k2、IDZ1-k3IDZ1kn編號表示。表4.3為子節(jié)點參數(shù)表。路由參數(shù)配置樹以樹型結(jié)構(gòu)組成，圖

30、4.1詳細描述了路由參數(shù)配置結(jié)構(gòu)：根節(jié)點信息(設備本身參數(shù))、父節(jié)點信息、子節(jié)點信息、附屬子節(jié)點信息，下圖描述了節(jié)點之間的附屬關系。本機節(jié)點的父節(jié)點由1個主父節(jié)點和多個備用父節(jié)點組成，本機節(jié)點的子節(jié)點也由1個主子節(jié)點和多個備用子節(jié)點組成，子節(jié)點的附屬子節(jié)點也是同樣的道理。每一個節(jié)點網(wǎng)絡地址由網(wǎng)絡號、網(wǎng)絡地址、級數(shù)和備用信息的路由參數(shù)組成。圖4.2舉出實例介紹了如何進行網(wǎng)絡編號的配置。拓撲圖中包括三種類型的模塊，分別為子站、中繼器和指示器。中繼器的地址為56、57、58、59、60；子站無線模塊地址55，指示器無線模塊地址61-75。每個中繼器下面掛3個無線指示器。在實例中，需要對子站模塊、指示

31、器模塊與中繼器分別進行路由參數(shù)設置。子站的級數(shù)必須設置成1，后面的中繼器和指示器依次設置，在一個網(wǎng)絡里面的網(wǎng)絡號需要一致，中繼器的線偏可以設置0，指示器按照實際配置。子站參數(shù)相對較多，需要將相應的所有附屬子節(jié)點信息全部寫入，包括中繼器和指示器的信息。子站55路由配置參數(shù)信息樹如圖4.3所示。中繼器58路由配置參數(shù)信息樹如圖4.4所示。其他中繼器可以參考58號進行配置，備注成0的是中繼器，其他為指示器按照實際進行配置。指示器的參數(shù)相對簡單，只需要配置臨近的中繼器作為父節(jié)點即可。以61號指示器為例。指示器61路由配置參數(shù)如圖4.5所示。本文設計的網(wǎng)絡節(jié)點在功能上分為三類:集中控制節(jié)點、中繼節(jié)點和基

32、站層采集節(jié)點。集中控制節(jié)點對應于圖4.6所示的溫度和濕度集中器。它的主要功能是無線接收采集節(jié)點測量的溫濕度數(shù)據(jù)，通過串行通信傳輸?shù)缴衔粰C顯示。接力段點和底部收集節(jié)點對應于圖4.6所示的溫度和濕度收集器。中繼節(jié)點是圖4.6的1級節(jié)點。它負責從無線傳感器網(wǎng)絡中的從屬節(jié)點接收數(shù)據(jù)，并根據(jù)路由協(xié)議將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到。同時，中繼節(jié)點本身也可以收集溫度和濕度。底部集合節(jié)點的地圖4.2第二級節(jié)點其主要任務是收集溫度和濕度信號，并通過Si4432傳遞數(shù)據(jù)線路網(wǎng)絡模塊被發(fā)送到下一個更高級別的中繼節(jié)點或集中控制節(jié)點。每個節(jié)點都將其存儲在堆棧中通過讀取網(wǎng)絡地址信息實現(xiàn)父節(jié)點、當前節(jié)點和子節(jié)點的網(wǎng)絡地址網(wǎng)絡化根據(jù)無線通信的

33、功能。圖4.6顯示了每個節(jié)點配置的網(wǎng)絡地址。根節(jié)點的網(wǎng)絡地址它是34.1.1.0，其子節(jié)點和附屬子節(jié)點的網(wǎng)絡地址分別是34.2.2.0和34.3.3.0該節(jié)點的網(wǎng)絡地址為34.2.2.0，其父節(jié)點和子節(jié)點的網(wǎng)絡地址分別為34.1.1.0和34.1.0。34.3.3.0.底部采集節(jié)點的網(wǎng)絡地址分配給34.3.3.0，特別是底部采集節(jié)點沒有子部分點，所以不要分配子節(jié)點的網(wǎng)絡地址，只分配父節(jié)點、底層集合節(jié)點的網(wǎng)絡地址父節(jié)點的網(wǎng)絡地址是34.2.2.0。5、 系統(tǒng)調(diào)試5.1無線傳輸距離測試節(jié)點間通信距離測試流程如下：首先，選擇一個采集器節(jié)點和一個集中器節(jié)點，兩種節(jié)點在測試時參數(shù)配置為：中心載波頻率為4

34、33MHz，發(fā)射速率為9.6kbps，發(fā)射功率為20dbm。然后，實驗人員拿著采集節(jié)點逐漸遠離位置固定的集中器節(jié)點，實驗人員每隔50m測試鏈路通信情況，即測試集中器節(jié)點有沒有接收到采集器節(jié)點發(fā)射過來的數(shù)據(jù)包，同時計算出丟包率值。測試時采集節(jié)點連續(xù)發(fā)送長度為10字節(jié)的數(shù)據(jù)包10000個，集中器節(jié)點收集數(shù)據(jù)包，并且對數(shù)據(jù)包進行解析，判斷數(shù)據(jù)包的正確性同時記錄已接收數(shù)據(jù)包的個數(shù)，之后連續(xù)10次進行同樣的測試。最后，將10次丟包率或者通信錯誤數(shù)據(jù)包個數(shù)計算結(jié)果求平均。表5-1表示無線通信距離與丟包率統(tǒng)計表。表5-1結(jié)果表明：隨著兩點間通信距離的增加，接收端的接收信號強度指示值（RSSI）在逐漸衰減，即

35、接收功率在逐漸減弱。只有節(jié)點間通信距離保持在1000m以內(nèi)才能保證良好的鏈路質(zhì)量，但是當通信距離超過1000m的情況下，此時通信質(zhì)量比較差。5.2阻抗匹配測試Smith圓圖使用在無損耗傳輸線的分析，特別是傳輸線的阻抗匹配，其廣泛應用在射頻工程中。Smith阻抗圓圖實際上是反應阻抗Zin(z)與反射系數(shù)(z)的關系的圓圖。利用史密斯阻抗圓圖可以找到Zin(z)與(z)的關系。阻抗圓圖是微波工程技術中的重要理論，使用圓圖可以解決傳輸線的有關計算問題。圓圖可以方便的進行阻抗的匹配和調(diào)整，包括確定阻抗匹配的帶寬等，在微波電路中進行匹配網(wǎng)絡設計。本系統(tǒng)利用網(wǎng)絡分析儀對Si4432無線組網(wǎng)模塊測試了阻抗匹

36、配，測得阻抗值是在匹配點附近，即為50歐姆。因為這樣才能達到和天線更好的配合。測試的史密斯圓圖如圖5-2所示。圖5-2總結(jié)家禽產(chǎn)品的質(zhì)量和安全在從飼養(yǎng)到最終消費者購買的整個過程中非常重要。問題，質(zhì)量和安全的任何環(huán)節(jié)都可能對消費者產(chǎn)生嚴重影響，因此，在家禽中在整個生命周期中，實現(xiàn)各個環(huán)節(jié)的質(zhì)量監(jiān)督是非常必要的。同時，繁殖環(huán)節(jié)也是一個地方。最重要的環(huán)節(jié)是飼養(yǎng)環(huán)節(jié)，它決定了家禽產(chǎn)品的質(zhì)量，是追蹤環(huán)節(jié)的基礎。一次如果育種過程中存在質(zhì)量問題，無論后續(xù)循環(huán)如何，后續(xù)跟蹤過程都將幾乎失去其跟蹤值質(zhì)量控制有多嚴格不會影響產(chǎn)品質(zhì)量。因此，這篇文章目前比較熱門基于物聯(lián)網(wǎng)技術的門，結(jié)合了無線傳感技術、射頻識別技術和

37、互聯(lián)網(wǎng)技術，不僅實現(xiàn)了整個禽類產(chǎn)品和整個生命周期的質(zhì)量可追溯性，也實現(xiàn)了對禽類質(zhì)量最重要的影響對養(yǎng)殖環(huán)境因素進行監(jiān)控，實現(xiàn)了養(yǎng)殖環(huán)境的實時監(jiān)控和真實化。致謝我花了將近兩個月的時間寫完這篇論文。在這個充滿奮斗的過程中，它給我的學生生涯帶來了無限的激情和收獲。在寫論文的過程中，我遇到了許多困難和障礙，我在同學和老師的幫助下度過了這些困難和障礙。在學校圖書館尋找資料時，圖書館的老師給了我很多支持和幫助。特別是，我要向我的論文導師杜維魯老師表示衷心的感謝。沒有她不知疲倦的指導和幫助，她無私地修改和改進了我的論文，我的論文就不會最終完成。在此，我要向那些指導和幫助過我的老師們表示衷心的感謝。同時，我還要感謝本文引用的各種學者的專著。沒有這些學者的研究成果的啟發(fā)和幫助，我不可能完成這篇論文的最終寫作。在這一點上，我也要感謝我的朋友和同學，他們在我寫論文的過程中給了我很多有用的資料，也在排版和寫論文的過程中提供了熱情的幫助！金無足赤，沒有人是完美的。由于我的學術水平有限，我的論文不可避免地有一些缺點。我敦促所有的老師和同學批評和糾正我！參考文獻1 黃華.基于PIC18F2580的畜禽舍環(huán)境控制系統(tǒng)的研究D華中農(nóng)業(yè)大學，2009.2 2劉爽,薛林燕,王虹.基于RFID技術的供應鏈及現(xiàn)代物流管理系統(tǒng)的方案設計J河北大學學報（自然科學版），2009,1