PDF《无线 Mesh 网络下的猪舍环境监测综合系统设计》

3、 H2 S、 C O 2) 在内的实时监测.基站通 过串口与 P C机实现数据交互, 在PC机上解析串口 上传的数据并存储于 S Q LS e r v e r数据库.同时使 用HTML、 C S S、 J a v a S c r i p t 、 J Q u e r y 、 C# 等语言搭建了网络服务器, 实现网络化的远程访问功能.在Mesh网络结构下, 该系统可大量扩充传 感器节点 的种类和数量, 同时保证通讯的可靠性.本系统的 设计有利于高效、 全面考察猪舍内较多的环境因素, 旨在为完善猪舍环境控制措施, 提高规模化猪养殖 效率提供科学依据.

1 猪舍环境监测网络的建立 1.1 Mesh 网络框架 无线传感器网络从逻辑上划分为2个层次: 下 层为数据采集节点、 基站;

上层设计为网站形式的控 制软 件及数据库. 下层数据采集节点之间形成Mesh网络, M e s h网络结构是一 种网状网络, 网络 中任何一个节点都可以与其他节点通讯, 因此, 可通 过多跳的形式传输数据. 第6期 王娇娇 等:无线 M e s h网络下的猪舍环境监测综合系统设计 本试验设计中的数据从采集节点采集后, 直接 或通过其他采集节点传送至基站.基站接收到数据 后采用串口总线发送至控制软件, 再由控制软件解 析并存储到数据库.系统的总体框架如图1所示. 图1 系统的总体框架 F i g .

1 O v e r a l l f r a m e w o r ko f t h es y s t e m 采集节点之间, 采集节点与基站之间的无线数 据通讯采用动态路由形成 M e s h网络. 本试验设计中上层计算机上的控制软件采用 C#语言建立,网络服务器采用HTML、 C S S、 J a v a S c r i p t 、 J Q u e r y等语言编程搭建, 通过I I S向I n G t e r n e t网络发布. 1.2 DSDV 路由协议在 TinyOS 平台上的设计 本试验采用 D S D V 路由协议[ 8] 组成 M e s h网络 结构.D S D V 路由是一种先应式路由协议, 又称表 驱动路由协议.所有的传感器节点不论当前是否需 要通信, 都建立并维护一份或者多份链路表.当节 点间的通讯中断时, 网络会自动恢复通讯连接, 保证 M e s h网络通信的可靠性.数据采集节点软件运行 于TinyOS操作系统下[

9 ] , 软件根据所需传感器类 型的不同, 调用 T i n y O S中的不同组件, 实现节点的 数据采集功能. D S D V 路由协议为上层应用程序提供了多种接 口, 包括 S t dC o n t r o l 、 S e n d 、 R e c e i v e 、 I n t e r c e p t 、 D S G D VR o u t e rC o n t r o l等.设计中将路由表更新模块、 链路评价模块和路由选择模块合并定义为 D S D V_ C o r e的一个核心模块组件, 将数据包转发模块设计 为DSDV_P a c k e t _F o r w a r d e r模块组件.2 个模块 之间, 以及模块与应用层、 AM 消息层之间接口的连 接关系如图2所示. 图2 D S D V路由协议各接口的连接框架 F i g .

2 T h e i n t e r f a c ed i a g r a mo fD S D Vr o u t i n gp r o t o c o l D S D V_C o r e模块组件是 D S D V 路由协议的主 要内容, 其主要功能是进行链路控制和父节点的选 取, 及接收单跳路由的更新消息, 根据 D S D V 路由 算法控制下一跳节点.该组件每隔1 0s就会广播

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1 华中农业大学学报第3 4卷 一次路由更 新分组.D S D V_P a c k e t _F o r w a r d e r模 块组件主要负责数据包的多跳转发, 为应用层提供 路由协议通用的发送、 接收、 截获和分析等接口, 组 件使用 R o u t eS e l e c t接口来实现数据包的转发, 使用S e n d M s g 的参数化接口定义下一跳的路径. D S D V_P a c k e t_F o r w a r d e r独立于DSDV_C o r e模块, 提供全部路由协议的应用层连接.