基于嵌入式系统和现场总线的多参量传感器网络研究

【摘要】：人类生存离不开环境因素。如何更快地探测未知世界、研究已知世界,以及合理地利用地理、气候和资源,已经成为人与环境协调发展的重要议题。除探测环境外,物体识别、信号采集、工业控制等应用中都需要使用传感器。传感器技术是现代科技的前沿技术,本文针对传感器设计进行研究。 互联网的兴起,把科技发展带进了海量信息和数据交互的时代。社会发展需要宏观分析、全局控制和信息互传,这都必须依靠技术手段实现。网络化的趋势也表现在传感器网络的发展,如传感器逐渐发展为具有标准化接口和协议功能。同时,物联网的建设离不开传感器网络,更多的信息传递将发生在具有收集数据和联网功能的节点之间,文章从理论和设计方法研究了传感器网络。 现场总线的概念于1984年提出,定义为应用在生产现场的数字通信技术,适用设备之间或者设备和控制装置之间实行双向、串行、多节点的传输,可将其视为开放式网络协议。发展至今,出现了多种不同的总线标准,特点是可操作性好、互操作性差。文章研究了以现场总线为代表的有线传感器网络连接方式。 符合发展大趋势的传感器网络将更多地采用无线的方式。独立的传感器节点同时是网络节点,即可以监控环境、收集数据,也具有无线电收发、组建网络等功能。各个节点的数据通过网络进行传输和汇总,在服务器或用户终端得到统一处理或全局控制。无线传感器网络在可见的未来将无处不在。 本文起源于课题。该课题要求设计监控系统,对连栋温室大棚内外环境因子(如温度、湿度等)进行实时检测,根据环境因子对作物生长的影响曲线,通过执行机构调节通风、开窗等,控制得到作物生长的最佳环境。传感器、控制器、执行器,组成了嵌入式系统;分布在温室内外的传感器和控制器,构成传感器网络。本文在工程层面上,利用嵌入式系统和现场总线实现传感器网络,并且在最后一章,对无线传感器网络技术进行了探讨,同时也作为该课题的升级方案。