中小型规模智慧农业物联网终端节点设计

为了能够向中小规模农业生产经营者提供深度定制的农业物联网技术,该研究研发了一种可用于农业设备信息化的智慧农业物联网终端节点。通过该终端节点将农业设备柔性接入物联网体系,并依托管理服务层App实现应用层App功能开发。系统硬件利用可编程片上系统的IP核重用技术实现对各种农业设备的接入,实现各农业场景中根据设备具体情况进行定制化应用。系统传输层采用LoRa广域网与蓝牙技术,支撑集中式与分布式农业管理服务体系。管理服务层App对底层节点设备操作与Android功能操作进行封装,实现应用层与底层功能结构的解耦,避免了应用层App开发时结构复杂、对底层功能结构变化适应性差、开发周期长等问题。实践应用结果表明,该农业物联网终端节点可有效实现对农业设备的接入,具有1500VDC的电磁隔离能力;节点的LoRa无线数据通道在无严重降雨的天气中数据包传输成功率接近100%,蓝牙可支持周围3m范围内的移动设备现场接入;管理服务层App可有效支撑应用层功能快速开发;在直连上位机模式下,应用层App到节点设备间的功能延时分别小于400与1700 ms,系统运行稳定,功能支撑可靠。该方法可为国内中小规模农业经营者的物联网信息化建设提供支持与参考。

基于LoRa与可编程片上系统的纺织设备无线数传节点

为满足纺织企业设备信息化、智能化升级中对无线数据传输的需求,基于LoRa技术,并结合可编程片上系统,设计一种可用于纺织设备的无线数传节点。该节点具有功能伸缩性强、传输效果好、使用方便、网络拓扑简洁、面向设备开发维护便捷、电磁隔离效果好、成本低廉等优点。测试结果表明,该无线数传节点可以有效地作为纺织企业中设备无线信息交互的手段。

面向农业观光服务的无线传感网节点布局优化

【目的】探讨面向农业观光园区分布式服务的无线传感器网络节点布局优化方案,为提高农业观光园区服务质量及提升游客游园体验提供依据。【方法】利用社会力模型结合观光园区规划信息,采用Anylogic行人仿真平台获取游客在园中的空间分布数据,用传统K-means算法和改进K-means算法分别对游客空间分布数据进行聚类分析,并根据节点优化布局评价指标,计算节点最优位置。【结果】采用传统K-means算法和改进K-means算法对选取的12组游客空间分布数据进行单日游客聚类分析得到两组节点位置;改进K-means算法聚类得到的节点最终位置对节点被接入次数的均衡效果均优于传统K-means算法,其节点被接入次数均方差的均值降低约41.8%。因此,改进K-means算法更适合运用于观光园区节点的布局优化,得到的节点最终位置即为该观光园区节点最优位置。【建议】在面向农业观光服务的混合型无线传感器网络建设中,应基于社会力模型预估游客空间分布,实现观光服务优化;通过合理部署节点位置,延长融合智能设备的混合型无线传感器网络生存时间;更好地打造面向游客服务、整合移动智能设备的农业物联网系统。

地下LoRa无线传感器网络的传输测试系统研究

【目的】以智能手机为核心,研制成本低、使用简单的面向LoRa地下无线数据传输的测试系统。【方法】该测试系统由安装了测试用的App智能手机和与之匹配的地下测试节点组成。利用该系统进行场景测试,测定影响土壤中LoRa无线数据传输效果的因素并讨论对应的数据传输方法。【结果】测试结果表明,该系统运行可靠、使用方便灵活,LoRa低功耗广域网技术亦可以较为可靠地满足土壤介质中的无线传感器网络数据传输需求。【结论】本系统可为未来地下LoRa无线传感器网络的工程应用提供相应的测试手段。

用于煤矿设备信息化升级的无线数据传输节点

针对现有煤矿无线数据传输技术存在多径效应显著、传输距离短、耐噪特性较差和灵敏度较低等不足,以及煤炭行业大规模设备信息互联互通的需求,设计了用于煤矿设备信息化升级的无线数据传输节点。该节点通过LoRa-CSS技术建立设备间的可靠无线数据通道,利用基于IP核结构的可编程片上系统PSoC灵活适配各种煤矿设备的数据接口,并采用统一规格化数据格式进行指令和数据信息交互。电磁隔离特性测试结果表明,该节点具有较强的隔离特性,不受冲击电压影响,可以有效地将短时高强度浪涌信号降到设备容限值以下。实际应用结果表明,各无线数据传输节点与上位机和煤矿设备之间的数据通信效果较为理想,可以有效地构建由中心站到设备的稳定数据传输通道。

基于智能手机的LoRa无线传输效能测试研究

基于LoRa的低功耗广域网技术有望成为未来物联网的主干支撑技术之一。为了给工作在不同应用环境中的LoRa无线传感器网络节点间的传输提供简单有效、易于使用、成本低廉的测试手段,提出一种基于智能手机的LoRa无线传输效能测试系统。该系统由智能手机及与之配套的低成本测试节点组成。对组成系统的智能手机端App及测试节点设计进行讨论,系统完成后利用其在智能楼宇与智慧农业的应用场景下进行测试。测试结果表明,LoRa无线传输在不同的应用环境中会受到外界因素的干扰,通过本系统可方便、有效、快捷地获得分散在较长时间周期内的数据,为基于LoRa的无线传感器网络在设计、安装与维护中提供以数据传输效果为表征的参考测试数据。