基于WSN的水稻生长环境远程监测系统研究
数据从协调器网关到应用层数据库的远程传输通过3G模块来实现。目前我国存在3种不同的3G标准：WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA，分别为联通、电信和移动三大电信运营商运营标准[7]。本文采用了广州致远电子有限公司生产的型号为ZWW-36A的3G DTU模块。该3G DTU是采用WCDMA网络标准的无线数据传输模块，具有提供可靠、便捷、透明数据通道和无线的嵌入式开发条件等优点。ZWW-36A中WCDMA模块的3G网络具有能达到7 Mb/s的下行链路速率理论值和5 Mb/s多的上行链路理论值，因此用户利用它能够进行大量、高速的网络数据传输。
3 系统软件设计
3.1 协调器组网流程
ZigBee无线网络有[8]星形（Star）、树形（Cluster Tree）和网状（Mesh）3种组网方式，本系统实现的是无线Mesh网络。该网络中ZigBee节点分为协调器、路由器和终端设备3种，ZigBee协调器管理整个网络，主要负责子节点的管理和实现与3G远程网络的通信，一个ZigBee无线网络只能有一个协调器。感知层节点组网流程如图4（a）所示。
首先节点上电，网络进行初始化操作；接着协调器执行信道扫描，包括能量扫描与主动扫描两个过程，能量扫描会获得每一个信道的能量值，然后将这些能量值由小到大进行排列，超出允许范围能量值的信道压膜电感制造商弃用，主动扫描对允许范围内的信道进行扫描，从而找到可以组建网络的信道；当扫描到合适的信道，协调器就配置网络参数，并设置网络的PAN ID，运行网络同时等待其他节点设备加入网络；当传感器节点加入网络，它将采集到的数据发送到协调器网关节点，之后协调器节点串口控制3G网络将数据转发至远程应用层数据监控中心，为数据智能管理和科学决策提供基础信息库，用户可通过访问信息库跟踪、查询和分析水稻田间环境信息。
3.2 传感器节点程序设计
传感器节点分为终端采集节点和路由节点两种，ZigBee路由器主要负责网络路径发现和路由维护，Mesh网络中可以有多个路由器设备节点。ZigBee终端采集节点负责数据的实时采集与发送，本系统中的终端采集节点主要负责数据采集和数据传输的工作，Mesh网络中可以有多个终端采集设备节点。加入网络流程如图4（b）所示。
传感器节点上电后，首先进行系统初始化，包括ZigBee协议栈的初始化和硬件外设的初始化[9]；接着执行信道扫描来发现信道中存在的网络，并选择一个合适的网络准备加入，入网前设备先向协调器发送请求入网，当收到协调器允许加入的确认后，路由器节点和终端设备节点加入网络，网络组建完成读取终端采集节点数据，传送到协调器。
3.3 上位机数据控制中心
应用层上位机数据接收程序运行在远程数据中心的MySQL数据库服务器上，采用C++语言、Windows XP操作系统、Microsoft Visual C++6.0开发工具和MySQL数据库[10]。该应用程序采用C/S结构模型，数据访问采用配置ODBC数据源连接数据库，实现应用程序与数据库之间的交互，用户可以通过用户交互界面管理对上传的数据信息进行实时监测、动态分析和历史查询，同时还能进行WSN节点信息管理、用户信息管理等。上位机监测系统功能设计如图5所示。
4 试验与分析
为了检验系统的可行性和稳定性，首先在实验室进行了组装测试，系统安装了空气温湿度、光照强度、水温和水位传感器，数据采集时间间隔设置为20 min，图像采集时间间隔设置为10 min，测试成功后在实验室正常运行一段时间。然后将系统安装到实际试验基地进行现场测试，传感器终端节点采集现场环境数据以多跳的方式传送至协调器网关节http://www.dgfpc.com/电感厂家点，再由3G无线通信网络上传至数据库服务器，为数据智能处理和科学决策提供基础信息库。用户通贴片电感 过操作上位机监控软件可实时监测田间环境状态，实现对水稻生长更精细的管理，查询基础数据库（如图6所示）可了解某地块农作物的历史生长环境信息，从而为来年水稻的选种、播种等作出有效判断。
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利用铝基板散热，测一下实际温度吧。
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