周麗萍，陳　志，陳　達(dá)，苑嚴(yán)偉，劉陽(yáng)春

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院，北京　100083；2.中國(guó)機(jī)械工業(yè)集團(tuán)有限公司）

無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)在養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)控中的研究進(jìn)展

周麗萍1，陳志2※，陳達(dá)2，苑嚴(yán)偉1，劉陽(yáng)春1

（1.中國(guó)農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究院，北京100083；2.中國(guó)機(jī)械工業(yè)集團(tuán)有限公司）

摘要：文中針對(duì)養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)控現(xiàn)狀綜述了無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)。重點(diǎn)對(duì)水產(chǎn)、禽、生豬養(yǎng)殖環(huán)境的監(jiān)控技術(shù)研究進(jìn)展進(jìn)行了分析，論述了節(jié)點(diǎn)能量管理、無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、時(shí)鐘同步以及節(jié)點(diǎn)定位等無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)控中的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)研發(fā)低功耗傳感器、節(jié)點(diǎn)優(yōu)化設(shè)計(jì)、適應(yīng)于養(yǎng)殖環(huán)境的傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議等研究方向進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞：無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)；養(yǎng)殖環(huán)境；監(jiān)控

無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN，wireless sensor networks）綜合了傳感器技術(shù)、嵌入式計(jì)算技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)和通信技術(shù)，能夠協(xié)作地實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、感知和采集網(wǎng)絡(luò)分布區(qū)域內(nèi)的各種環(huán)境或監(jiān)測(cè)對(duì)象的信息，并對(duì)這些信息進(jìn)行處理，獲得詳盡而準(zhǔn)確的信息，是21世紀(jì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。養(yǎng)殖環(huán)境的好壞直接關(guān)系到養(yǎng)殖物的生長(zhǎng)和發(fā)育，從而決定著產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的高低。我國(guó)是養(yǎng)殖大國(guó)，隨著養(yǎng)殖業(yè)的集約化、規(guī)?；l(fā)展，環(huán)境控制越來(lái)越重要[1]，養(yǎng)殖環(huán)境的監(jiān)控推動(dòng)粗放式低效養(yǎng)殖業(yè)向知識(shí)型、技術(shù)型、現(xiàn)代化型的高效養(yǎng)殖業(yè)轉(zhuǎn)變。集約化養(yǎng)殖業(yè)中實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)污染監(jiān)測(cè)的困難在于：面積較大，設(shè)備較昂貴，布點(diǎn)、布線(xiàn)不方便(即沒(méi)有電源線(xiàn))，沒(méi)有IP網(wǎng)絡(luò)支持，儀器設(shè)備運(yùn)行成本高等。隨著無(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)、IP技術(shù)、超大規(guī)模集成電路技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)技術(shù)的發(fā)展，采用無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以較好地解決以上一系列問(wèn)題。無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)在養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)控中的應(yīng)用，是用各類(lèi)感知設(shè)備采集養(yǎng)殖環(huán)境的各種參數(shù)信息，通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)通信無(wú)線(xiàn)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)傳輸，將獲取的各種信息進(jìn)行融合、處理，最后通過(guò)智能化操作終端，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖前、中、后的過(guò)程監(jiān)控、科學(xué)決策和實(shí)時(shí)服務(wù)。近年來(lái)，世界各國(guó)紛紛加大投入，運(yùn)用自動(dòng)控制技術(shù)、化學(xué)分析技術(shù)以及計(jì)算機(jī)測(cè)控技術(shù)等先進(jìn)手段來(lái)發(fā)展養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)控，旨在建立一個(gè)以養(yǎng)殖環(huán)境參數(shù)綜合指標(biāo)為基礎(chǔ)的適時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，以求在環(huán)保、節(jié)能的同時(shí)達(dá)到高產(chǎn)、安全養(yǎng)殖的目的。

1　無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中的應(yīng)用

目前，國(guó)內(nèi)外已開(kāi)展了無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)在水質(zhì)監(jiān)測(cè)相關(guān)方面的應(yīng)用研究。國(guó)外的現(xiàn)場(chǎng)水質(zhì)參數(shù)采集開(kāi)始于化學(xué)分析法，主要有水質(zhì)監(jiān)測(cè)車(chē)和水質(zhì)分析箱。基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的水環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，國(guó)外比較典型的代表有美國(guó)的Heliosware公司的EMNET系統(tǒng)和澳大利亞CSIRO的Fleck系統(tǒng)，但他們研發(fā)的系統(tǒng)通信速率低、產(chǎn)品體積較大、功耗較高[2]。Francisco J.等人針對(duì)溫度、溶氧、水和空氣壓力等指標(biāo)，開(kāi)發(fā)了無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)水產(chǎn)養(yǎng)殖循環(huán)系統(tǒng)[3]。該系統(tǒng)模塊采用2.4GHz的ZigBit集成電路與Atmel公司的雙芯片天線(xiàn)組裝，協(xié)調(diào)器采用RS-232串行接口與中央處理計(jì)算機(jī)相連。數(shù)據(jù)包和傳感器數(shù)值通過(guò)串口發(fā)送至中央處理計(jì)算機(jī)，通過(guò)郵件提取這些數(shù)據(jù)，并發(fā)送至路由器或協(xié)調(diào)器。監(jiān)控系統(tǒng)將收到的數(shù)據(jù)與設(shè)定值進(jìn)行對(duì)比，如果達(dá)到上限，將通過(guò)郵件和手機(jī)短信發(fā)送至管理員。曾寶國(guó)等基于ZigBee、GPRS、智能水質(zhì)傳感器等技術(shù)手段，設(shè)計(jì)了水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)分布式動(dòng)態(tài)組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)大范圍、24小時(shí)不間斷的監(jiān)測(cè)包括水位、溶解氧、PH值、溫度等水質(zhì)參數(shù)；通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳感器的節(jié)點(diǎn)定位部署，可實(shí)時(shí)偵測(cè)養(yǎng)殖用水各采樣點(diǎn)的水環(huán)境,也可根據(jù)區(qū)域進(jìn)行局部水環(huán)境數(shù)據(jù)分析；通過(guò)增氧機(jī)、抽水泵等反饋控制設(shè)備，可遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)養(yǎng)殖水環(huán)境[4]。

王驥等設(shè)計(jì)了基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了海洋生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)、各類(lèi)海洋氣象與災(zāi)害的數(shù)值預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)等功能[5]。該系統(tǒng)由監(jiān)測(cè)傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)、智能無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)與實(shí)時(shí)信息處理系統(tǒng)三個(gè)子系統(tǒng)組成，各個(gè)子系統(tǒng)分別執(zhí)行對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)的提煉、信息的傳輸及處理，最終完成整個(gè)系統(tǒng)的信息加工、制作、播報(bào)等功能。萬(wàn)傳飛等針對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖的生產(chǎn)特點(diǎn)和對(duì)其監(jiān)控的要求，結(jié)合WSN的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，研制了一套基于WSN的水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，形成獲取環(huán)境參數(shù)的自組織網(wǎng)絡(luò)。基于GPRS遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)端服務(wù)器的通信[6]。趙敏華等針對(duì)傳統(tǒng)有線(xiàn)水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行水環(huán)境污染檢測(cè)時(shí)監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)量多、監(jiān)測(cè)時(shí)間長(zhǎng)的問(wèn)題，提出了一種基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)對(duì)被監(jiān)測(cè)水域進(jìn)行水質(zhì)參數(shù)的數(shù)據(jù)采集，將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)Zigbee網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行匯總及處理，并經(jīng)過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)及時(shí)地遠(yuǎn)程傳送給監(jiān)管部門(mén)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)河流水質(zhì)情況的實(shí)時(shí)、有效的監(jiān)督和管理[7]。丁文等利用無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)建了一個(gè)智能化、網(wǎng)絡(luò)化的水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)水溫、溶氧、pH值、濁度和氫氮等多種水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境指標(biāo)參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程無(wú)線(xiàn)傳輸、數(shù)據(jù)自動(dòng)處理分析、多平臺(tái)控制、智能預(yù)警和手機(jī)短信報(bào)警等功能，從而最大限度地提高養(yǎng)殖水體的利用率，為養(yǎng)殖對(duì)象提供適宜生長(zhǎng)的環(huán)境條件，有效地控制和保證水產(chǎn)品的質(zhì)量安全[8]。杜治國(guó)等提出了基于Zigbee無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了水質(zhì)監(jiān)測(cè)參數(shù)的獲取及傳輸[9]。黃建清等為解決目前水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)存在布線(xiàn)困難、靈活性差和成本高等問(wèn)題，以水體溫度、pH值和溶解氧濃度為監(jiān)測(cè)目標(biāo)，構(gòu)建了基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)的傳感器節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)水質(zhì)數(shù)據(jù)采集功能，并通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送給匯聚節(jié)點(diǎn)，匯聚節(jié)點(diǎn)通過(guò)RS232串口將數(shù)據(jù)傳送給監(jiān)測(cè)中心。傳感器節(jié)點(diǎn)的處理器模塊采用MSP430F149單片機(jī)，無(wú)線(xiàn)通信模塊由nRF905射頻芯片及其外圍電路組成，傳感器模塊以PHG-96FS 型pH復(fù)合電極和DOG-96DS型溶解氧電極為感知元件，電源模塊以L(fǎng)T1129-3.3、LT1129-5和Max660組成的電路提供3.3和±5V。設(shè)計(jì)了傳感器輸出信號(hào)的調(diào)理電路，將測(cè)量電極輸出的微弱信號(hào)放大，滿(mǎn)足A/D轉(zhuǎn)換的要求。節(jié)點(diǎn)軟件以IAR Embedded Workbench為開(kāi)發(fā)環(huán)境，采用單片機(jī)C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)采集與處理、無(wú)線(xiàn)傳輸和串口通信等功能。監(jiān)測(cè)中心軟件采用VB6.0開(kāi)發(fā)，為用戶(hù)提供形象直觀的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)平臺(tái)[10]?；戮甑仍O(shè)計(jì)了一種基于ZigBee協(xié)議的水產(chǎn)養(yǎng)殖水環(huán)境無(wú)線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳感器檢測(cè)節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)快速、準(zhǔn)確的傳輸，實(shí)現(xiàn)了對(duì)溶解氧、pH值、溫度等多參數(shù)的采集、處理和顯示[11]。

圖1　監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

劉艷針對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖中常見(jiàn)的網(wǎng)箱和池塘養(yǎng)殖環(huán)境,采用無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，研究設(shè)計(jì)了水產(chǎn)養(yǎng)殖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)水產(chǎn)養(yǎng)殖各種環(huán)境因子的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為用戶(hù)科學(xué)養(yǎng)殖提供幫助，并且為進(jìn)一步降低養(yǎng)殖成本，優(yōu)化養(yǎng)殖過(guò)程，提高養(yǎng)殖收益，實(shí)現(xiàn)健康養(yǎng)殖提供一種可行的新方法。以無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)為主要研究對(duì)象，根據(jù)水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)，采用ZigBee無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立了一個(gè)水產(chǎn)養(yǎng)殖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以監(jiān)測(cè)養(yǎng)殖環(huán)境的溫度與溶氧濃度。在該系統(tǒng)中，傳感器節(jié)點(diǎn)可對(duì)養(yǎng)殖環(huán)境信息進(jìn)行采集,然后將采集到的信息通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)。協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)再通過(guò)串口將數(shù)據(jù)按照規(guī)定的格式發(fā)往數(shù)據(jù)管理中心，數(shù)據(jù)中心根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的決策和管理，從而實(shí)現(xiàn)了科學(xué)養(yǎng)殖[12]。董方武等采用無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)了一套淡水養(yǎng)殖溶氧濃度監(jiān)控系統(tǒng)[13]。史兵等研發(fā)了一種基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能系統(tǒng)在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用方案，利用無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了溶解氧、溫度、pH值數(shù)據(jù)的采集與傳輸，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)的處理分析，并得到控制信號(hào)[14]。陸健強(qiáng)等結(jié)合水產(chǎn)養(yǎng)殖監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)了一種基于WSN的水產(chǎn)養(yǎng)殖監(jiān)測(cè)信息發(fā)布系統(tǒng)，采用MSP430芯片為控制核心，將各節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集到匯聚節(jié)點(diǎn)，采用LED屏顯示信息，工作人員可直接觀察到監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)[15]。張遠(yuǎn)霞等采用無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)作為主要通信手段,實(shí)現(xiàn)對(duì)海水養(yǎng)殖環(huán)境水質(zhì)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)[16]。潘賀等研究設(shè)計(jì)了采用Modbus RS485協(xié)議的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)水環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并針對(duì)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)的水環(huán)境的pH值和DO值進(jìn)行了驗(yàn)證[17]。張新榮等提出一種基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）的水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境參數(shù)智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)在監(jiān)測(cè)區(qū)域部署網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，以微處理器為核心控制單元的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)采集水體溫度、溶氧量濃度和pH值等環(huán)境數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)養(yǎng)殖環(huán)境參數(shù)變化[18]。

2　無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)在畜禽養(yǎng)殖業(yè)中的應(yīng)用

2.1豬舍環(huán)境監(jiān)控

梁萬(wàn)杰等針對(duì)豬舍環(huán)境監(jiān)測(cè)的環(huán)境特點(diǎn)，采用改進(jìn)后的低功耗自適應(yīng)集簇分層型協(xié)議(LEACH, Low energy adaptive clustering hierarchy)、3G通訊設(shè)備和TELOSB無(wú)線(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)以及光、溫度、濕度和氨氣傳感器搭建了一個(gè)豬舍環(huán)境監(jiān)測(cè)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)，采用J2EE軟件系統(tǒng)解決方案開(kāi)發(fā)了一套豬舍環(huán)境監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)，構(gòu)建了基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的豬舍環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[19]。該管理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)環(huán)境數(shù)據(jù)查看、歷史記錄查詢(xún)、自動(dòng)生成環(huán)境參數(shù)曲線(xiàn)圖、環(huán)境數(shù)據(jù)分析和報(bào)警等功能。牛曉晨等采用Microsoft SQL Server 2008進(jìn)行了數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)，使用UDP網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議發(fā)送數(shù)據(jù)，服務(wù)器端程序采用多線(xiàn)程技術(shù)接收、分析和儲(chǔ)存數(shù)據(jù)，客戶(hù)端查詢(xún)數(shù)據(jù)并對(duì)異常值報(bào)警，建立了圈舍環(huán)境監(jiān)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)[20]。周晨飛設(shè)計(jì)了基于Zigbee技術(shù)的智能豬舍環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了由網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架、通訊協(xié)議、無(wú)線(xiàn)傳感節(jié)點(diǎn)和數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)組成的整體框架，實(shí)時(shí)采集豬舍內(nèi)溫度、濕度、光照、氨氣濃度等數(shù)據(jù)[21]。采用Digi公司生產(chǎn)的ConnectportX2作為網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器，組建mesh網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)2.4G高頻設(shè)計(jì)規(guī)范，設(shè)計(jì)電路保證Zigbee設(shè)備的通訊距離和通訊質(zhì)量。通過(guò)研究IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議和Zigbee規(guī)范，應(yīng)用ConnectportX2內(nèi)置的Python Engine，編程實(shí)現(xiàn)了Zigbee網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器的組建網(wǎng)絡(luò)功能。朱偉興等采用Zigbee無(wú)線(xiàn)技術(shù)將豬舍內(nèi)各保育床及周?chē)O(shè)備組成無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以ARM-LINUX嵌入式服務(wù)器為現(xiàn)場(chǎng)控制中心。系統(tǒng)依據(jù)分布于各保育床內(nèi)的傳感器獲得的環(huán)境參數(shù)，精確調(diào)節(jié)各保育床內(nèi)的小氣候環(huán)境。通過(guò)WIFI無(wú)線(xiàn)技術(shù)將服務(wù)器與INTERNET無(wú)縫連接，使用戶(hù)端延伸并擴(kuò)展到豬舍及室內(nèi)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)環(huán)境與設(shè)備之間，環(huán)境與人之間進(jìn)行信息交換[22]。李麗琳通過(guò)無(wú)線(xiàn)智能傳感器、無(wú)線(xiàn)或短信通信終端、監(jiān)控中心和執(zhí)行節(jié)點(diǎn)四部分，采用集散控制方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)環(huán)境安全型豬舍的監(jiān)控[23]。設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能通過(guò)無(wú)線(xiàn)與短信配合的方式，對(duì)豬舍的空氣質(zhì)量、溫度、濕度、飲用水質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)和報(bào)警。劉樹(shù)香等以無(wú)線(xiàn)通信模塊JN5148為核心，設(shè)計(jì)了環(huán)境監(jiān)測(cè)儀，采用ZigBee無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)進(jìn)行了基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）技術(shù)開(kāi)發(fā)，對(duì)豬舍溫度、濕度、氨氣（NH3）濃度和硫化氫（H2S）濃度進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了通過(guò)手機(jī)、電腦等智能終端進(jìn)行預(yù)警提示[24]。孫倩文針對(duì)現(xiàn)代養(yǎng)豬場(chǎng)建舍地點(diǎn)偏僻、豬舍環(huán)境復(fù)雜、不易布線(xiàn)等特點(diǎn)，采用無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和Android技術(shù)設(shè)計(jì)了基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的豬舍溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)中心服務(wù)器實(shí)現(xiàn)了對(duì)豬舍溫濕度監(jiān)測(cè)與控制[25]。該系統(tǒng)由無(wú)線(xiàn)傳感器采集網(wǎng)絡(luò)、嵌入式網(wǎng)關(guān)、中心服務(wù)器和手機(jī)客戶(hù)端組成。利用ZigBee通信技術(shù)的特點(diǎn)，在豬舍里部署ZigBee傳感器節(jié)點(diǎn)，搭建無(wú)線(xiàn)傳感器采集網(wǎng)絡(luò)，ZigBee傳感器節(jié)點(diǎn)可以對(duì)豬舍溫度與濕度進(jìn)行采集并發(fā)送到嵌入式網(wǎng)關(guān)。嵌入式網(wǎng)關(guān)以三星S3C2440為主處理器，搭載傳感器網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)和移動(dòng)模塊GTM900C，在無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)與GPRS網(wǎng)絡(luò)之間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，使得無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)的信息網(wǎng)絡(luò)可以交互。中心服務(wù)器連接在Internet上，通過(guò)Socket與嵌入式網(wǎng)關(guān)通信，負(fù)責(zé)接收采集的溫度和濕度數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)和轉(zhuǎn)發(fā)用戶(hù)指令給嵌入式網(wǎng)關(guān)。利用J2EE分層次思想，在中心服務(wù)器搭建Web服務(wù)器程序。服務(wù)器端程序?qū)崿F(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯層，響應(yīng)客戶(hù)端的請(qǐng)求并返回JSON格式數(shù)據(jù)。謝秋菊等針對(duì)國(guó)內(nèi)目前豬舍環(huán)境監(jiān)測(cè)相對(duì)落后的現(xiàn)狀，基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計(jì)了高效的豬舍環(huán)境三級(jí)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)[26]。以ZigBee模塊CC2430芯片為核心設(shè)計(jì)了傳感器終端節(jié)點(diǎn)、單舍控制節(jié)點(diǎn)和ZigBee協(xié)調(diào)器，同時(shí)給出了軟件流程及多傳感器數(shù)據(jù)處理和融合算法，設(shè)計(jì)了豬舍環(huán)境監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。張偉等采用簇型無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以MSP430單片機(jī)為現(xiàn)場(chǎng)控制中心，采用RFID技術(shù)，組建了豬只智能群養(yǎng)管理系統(tǒng)；依據(jù)分布在養(yǎng)殖環(huán)境的傳感器獲得的環(huán)境參數(shù)，應(yīng)用交叉雙鏈通信方式有效地解決了在通信鏈路中某一傳感器節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障而導(dǎo)致的整條鏈路通信失敗的情形，保證了通信的穩(wěn)定性精確調(diào)整豬舍環(huán)境[27]。韓寶龍等設(shè)計(jì)了一種基礎(chǔ)無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的豬場(chǎng)養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，采用基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解耦控制算法，解決環(huán)境因子之間的強(qiáng)耦合，提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性[28]。該系統(tǒng)控制層由終端節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)關(guān)組成，終端節(jié)點(diǎn)采用MSP430芯片和CC2430芯片的雙核控制器，與環(huán)境監(jiān)測(cè)傳感器和控制設(shè)備相連，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)控制。

2.2禽舍監(jiān)控

王冉等針對(duì)規(guī)模化養(yǎng)殖中禽舍環(huán)境監(jiān)測(cè)難的問(wèn)題設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一套基于無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)的禽舍環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)能對(duì)禽舍環(huán)境參數(shù)（如溫度、濕度、光照、大氣壓、氨氣濃度等指標(biāo)）進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并應(yīng)用在蛋雞舍環(huán)境監(jiān)測(cè)中，根據(jù)設(shè)定的環(huán)境指標(biāo)上下限自動(dòng)控制禽舍相關(guān)設(shè)備如風(fēng)機(jī)、風(fēng)扇、濕簾、電燈等的開(kāi)啟[29]。王新政在分析禽舍環(huán)境內(nèi)溫濕度和空氣質(zhì)量測(cè)控機(jī)理的基礎(chǔ)上研究了基于無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的禽舍環(huán)境智能測(cè)控關(guān)鍵技術(shù)，給出了基于ZigBee協(xié)議的禽舍環(huán)境參數(shù)測(cè)量的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)方法，提出了禽舍環(huán)境參數(shù)模糊數(shù)據(jù)融合檢測(cè)方法，并根據(jù)禽類(lèi)飼養(yǎng)要求和禽類(lèi)生存特性分析了禽舍環(huán)境內(nèi)溫濕度和禽類(lèi)群居特性之間的變化規(guī)律，建立了禽舍環(huán)境參數(shù)變化與測(cè)控技術(shù)要求之間的關(guān)系，構(gòu)建了一類(lèi)基于ZigBee協(xié)議的禽舍環(huán)境測(cè)控系統(tǒng)。提出了基于模糊理論的禽舍環(huán)境參數(shù)多傳感器數(shù)據(jù)融合的檢測(cè)方法。針對(duì)多傳感器數(shù)據(jù)融合過(guò)程中傳感器的可靠度估計(jì)值很難計(jì)算的問(wèn)題，以禽舍溫度為采集對(duì)象，分別提出了基于統(tǒng)計(jì)方法和時(shí)空融合方法的多傳感器模糊貼近度計(jì)算方法并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析。針對(duì)實(shí)際禽舍溫濕度系統(tǒng)的非線(xiàn)性、變參數(shù)等特性，在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型研究的基礎(chǔ)上,研究了變結(jié)構(gòu)溫濕度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，基于Lyapunov穩(wěn)定性理論分析了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并針對(duì)不確定性滿(mǎn)足匹配條件與非匹配條件，分別設(shè)計(jì)了兩類(lèi)控制系統(tǒng)并就其等效系統(tǒng)給出了不確定系統(tǒng)穩(wěn)定以及滑模的到達(dá)條件；同時(shí)為了降低系統(tǒng)設(shè)計(jì)的保守性,將設(shè)計(jì)的控制器與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)相結(jié)合，給出一類(lèi)智能變結(jié)構(gòu)的溫濕度控制過(guò)程系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。給出了基于ZigBee協(xié)議的禽舍環(huán)境參數(shù)測(cè)量的無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)方法，以禽舍溫度為采集對(duì)象，分別提出了基于統(tǒng)計(jì)方法和時(shí)空融合方法的多傳感器模糊貼近度計(jì)算方法，開(kāi)發(fā)了基于MCGS組態(tài)的禽舍環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)[30]。姜晟等研究構(gòu)建了基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的遠(yuǎn)程禽舍環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)并研制了以監(jiān)測(cè)禽舍環(huán)境溫濕度、氨氣濃度為目的的傳感器節(jié)點(diǎn)和路由節(jié)點(diǎn)，以數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸為目的的GPRS網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了禽舍環(huán)境信息遠(yuǎn)程在線(xiàn)監(jiān)測(cè)[31]。高中霞等利用zigbee技術(shù)將分布在禽舍的傳感器節(jié)點(diǎn)組成無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)，采用jn5139為核心模塊，利用溫濕度傳感器sht11采集禽舍內(nèi)的溫濕度數(shù)據(jù)，以L(fǎng)abview為監(jiān)測(cè)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測(cè)禽舍內(nèi)的環(huán)境溫濕度[32]。鮑海虹等針對(duì)目前規(guī)?；蓊?lèi)養(yǎng)殖環(huán)境指標(biāo)監(jiān)測(cè)困難、監(jiān)控手段落后、獲得的數(shù)據(jù)指標(biāo)誤差大等特點(diǎn)，以ZigBee技術(shù)為基礎(chǔ)研究設(shè)計(jì)了基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）的養(yǎng)殖環(huán)境指標(biāo)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)可控制禽舍小氣候，為動(dòng)物提供舒適環(huán)境，促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)，凈化環(huán)境。通過(guò)對(duì)禽類(lèi)規(guī)?；B(yǎng)殖環(huán)境中溫度、濕度、光照強(qiáng)度和氨氣濃度數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、處理、傳輸、存儲(chǔ)、顯示及無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控和管理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)禽舍養(yǎng)殖環(huán)境中溫度、濕度、光照強(qiáng)度和氨氣濃度數(shù)據(jù)的采集和處理[33]。杜峰等將無(wú)線(xiàn)傳感器節(jié)點(diǎn)技術(shù)作為封閉式雞舍環(huán)境監(jiān)測(cè)中數(shù)據(jù)采集和傳輸載體，對(duì)封閉式雞舍監(jiān)測(cè)環(huán)境的監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。節(jié)點(diǎn)由AVR系列單片ATmega16L、傳感器模塊STH7X、兩線(xiàn)式串行總線(xiàn)串口通信模塊、無(wú)線(xiàn)通信模塊KYL-1020L等組成[34]。

3　無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)

節(jié)點(diǎn)能量管理技術(shù)：在無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)里，電源能量是各個(gè)節(jié)點(diǎn)最寶貴的資源[35]，為了保證傳感器網(wǎng)絡(luò)使用更長(zhǎng)的時(shí)間[36]，必須加強(qiáng)能量管理來(lái)控制各節(jié)點(diǎn)的能量使用[37]，來(lái)實(shí)現(xiàn)協(xié)同節(jié)約能源規(guī)模布置的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[38]。

無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼夹g(shù)：無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)包含許多無(wú)線(xiàn)節(jié)點(diǎn)，為了節(jié)約能量，部分節(jié)點(diǎn)在某些時(shí)刻會(huì)進(jìn)入休眠或半休眠狀態(tài)，這會(huì)使網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不斷發(fā)生變化，為了使網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行，必須進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔芾?，控制?jié)點(diǎn)狀態(tài)，使網(wǎng)絡(luò)暢通，保障數(shù)據(jù)有效傳輸[39-42]。

時(shí)鐘同步技術(shù)：時(shí)鐘同步是無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）操作的關(guān)鍵技術(shù)，WSN的許多應(yīng)用程序需要的數(shù)據(jù)的一致性和協(xié)調(diào)精確的時(shí)鐘同步[43]，它為不同的節(jié)點(diǎn)提供了一個(gè)共同的時(shí)幀[44]。它支持基于時(shí)間的從不同傳感器節(jié)點(diǎn)信道共享和協(xié)調(diào)睡眠喚醒節(jié)點(diǎn)的調(diào)度機(jī)制來(lái)融合數(shù)據(jù)[45]。

節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)是指確定傳感器的每個(gè)節(jié)點(diǎn)的相對(duì)位置或絕對(duì)位置[46]。節(jié)點(diǎn)定位在環(huán)境監(jiān)控中尤為重要[47]，定位方式分為集中定位和分布式定位兩種。集中定位技術(shù)指?jìng)鞲衅鞴?jié)點(diǎn)都將數(shù)據(jù)傳輸?shù)揭粋€(gè)中心位置，在這里執(zhí)行計(jì)算來(lái)決定每個(gè)節(jié)點(diǎn)的位置。分布式定位技術(shù)不要求集中式計(jì)算，每個(gè)節(jié)點(diǎn)只需依靠與臨近節(jié)點(diǎn)的有限通信就可決定自己的位置。根據(jù)位置估測(cè)機(jī)制的不同，又將分布式定位技術(shù)分成兩類(lèi)：距離相關(guān)（Rangebased）定位和距離無(wú)關(guān)（Range-free）定位[48]。

4　結(jié)束語(yǔ)

無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)控中應(yīng)用具有部署靈活和擴(kuò)展性好及不受傳輸距離的限制等特點(diǎn)，可以有效降低系統(tǒng)部署和維護(hù)成本。無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)廣泛、深層次的應(yīng)用，能夠促進(jìn)養(yǎng)殖業(yè)生產(chǎn)方式向高產(chǎn)、高效、低耗、優(yōu)質(zhì)、生態(tài)和安全的方向轉(zhuǎn)變。但還存在一些問(wèn)題需要進(jìn)一步探討和研究。（1）研發(fā)低功耗傳感器。無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)中布置了大量離線(xiàn)傳感器，傳感器的功耗將直接影響系統(tǒng)工作的持續(xù)、采集數(shù)據(jù)的有效性。應(yīng)利用微電子技術(shù)與傳感器技術(shù)，研制低功率傳感器；（2）節(jié)點(diǎn)優(yōu)化設(shè)計(jì)。傳感器節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)是搭建無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，降低節(jié)點(diǎn)部署成本，得到保證網(wǎng)絡(luò)覆蓋和網(wǎng)絡(luò)容錯(cuò)性所需的節(jié)點(diǎn)位置和節(jié)點(diǎn)類(lèi)型將是下一步的研究方向；（3）研究適應(yīng)于養(yǎng)殖環(huán)境的傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議。傳感器網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議任務(wù)是在傳感器節(jié)點(diǎn)和Sink節(jié)點(diǎn)之間建立路由，可靠的傳遞數(shù)據(jù)。應(yīng)進(jìn)一步研究在養(yǎng)殖環(huán)境中應(yīng)用何種路由協(xié)議，確定不同養(yǎng)殖環(huán)境中的應(yīng)用路由協(xié)議，以確保降低帶寬消耗和發(fā)射功耗，減少數(shù)據(jù)冗余，提供有效數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] SICARD C, BRENNAN J D. Bioactive paper: biomolecule immobilization method and application in environment monitoring[J].MRS BuUetin, 2013,38(4):331～334.

[2]鄒賽，劉昌明，李法平.基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的水環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J].傳感器與微系統(tǒng)，2010，29（9）：104～109.

[3] EspinosaFaller F J, RendónRodríguez G E. A ZigBee Wireless Sensor Network for Monitoring an Aquaculture Recirculating System [J]. Journal of Applied Research & Technology, 2012,10(3):380～387.

[4]曾寶國(guó)，劉美岑.基于物聯(lián)網(wǎng)的水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用，2013，22（6）：53～56.

[5]王驥，周文靜，沈玉利.基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2008，29(13)：3334～3337.

[6]萬(wàn)傳飛，杜尚豐，趙亮等.基于WSN的水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J].農(nóng)機(jī)化研究，2010，32（2）：170～173.

[7]趙敏華，李莉，呼娜.基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2014，40（2）：92～95.

[8]丁文，馬菌馳，郗偉超.水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)環(huán)境無(wú)線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].農(nóng)機(jī)化研究，2012(10)：79～82.

[9]杜治國(guó)，肖德琴，周運(yùn)華等.基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2008，29(17)：4568～ 4570，4592.

[10]黃建清，王衛(wèi)星，姜晟等.基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的水產(chǎn)養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與試驗(yàn)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2013，29（4）：183～190.

[11]宦娟，劉星橋，程立強(qiáng).基于ZigBee的水產(chǎn)養(yǎng)殖水環(huán)境無(wú)線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].漁業(yè)現(xiàn)代化，2012，39（1）：34～39.

[12]劉艷.基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的水產(chǎn)養(yǎng)殖監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究[D].西北農(nóng)林科技大學(xué)，2010.

[13]董方武,詹重詠,應(yīng)玉龍,等.無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)在淡水養(yǎng)殖溶氧濃度自動(dòng)監(jiān)控中的應(yīng)用[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，36 （32）：14345～14347.

[14]史兵，趙德安，劉星橋.可溯源與無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)技術(shù)在工廠化水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用研究[J].漁業(yè)現(xiàn)代化，2011，38（1）：24～27，32.

[15]陸健強(qiáng),王衛(wèi)星,聶宏宇.基于WSN的水產(chǎn)養(yǎng)殖監(jiān)測(cè)信息發(fā)布系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，39(15)：150～152.

[16]張遠(yuǎn)霞，張欣欣.海水養(yǎng)殖環(huán)境水質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].電子世界，2013(17)：123～124.

[17]潘賀，關(guān)久念，李太浩.基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的水產(chǎn)養(yǎng)殖水環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J].中國(guó)農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào)，2014，35（5）：246～250.

[18]張新榮，徐保國(guó)，邊雪芬.基于WSN的水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電測(cè)與儀表，2011，48（3）：59～62.

[19]梁萬(wàn)杰，曹靜，凡燕等.基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的豬舍環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)［J].江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2013，29（6）：1415～1420．

[20]牛曉晨，張新柱.圈舍環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[J].電子測(cè)試，2013，（14）：91～93.

[21]周晨飛.基于Zigbee無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)在智能豬舍環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的應(yīng)用[D].武漢科技大學(xué)，2011.

[22]朱偉興，戴陳云，黃鵬.基于物聯(lián)網(wǎng)的保育豬舍環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2012,28（11）：177～182.

[23]李麗琳.基于無(wú)線(xiàn)和短信環(huán)境安全型豬舍監(jiān)控技術(shù)研究[J].農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息，2010（6）：15～17.

[24]劉樹(shù)香，楊璐，鄭麗敏等.豬舍環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)—基于WSN技術(shù)[J].農(nóng)機(jī)化研究，2014，36（2）：102～105.

[25]孫倩文.基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)的豬舍溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].安徽工業(yè)大學(xué)，2014.

[26]謝秋菊，蘇中濱，王雪等.基于WSN的豬舍環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)學(xué)報(bào)，2015（2）：113～117.

[27]張偉，何勇，劉飛等.基于物聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)[J].農(nóng)機(jī)化研究，2015，（2）：245～248.

[28]韓寶龍，倪偉.基于WSN豬場(chǎng)養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].中國(guó)農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào)，2014，35（1）：260～263.

[29]王冉，徐本崇，魏瑞成等.基于無(wú)線(xiàn)傳感網(wǎng)絡(luò)的畜禽舍環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2010，26 （3）：562～566.

[30]王新政.禽舍環(huán)境智能控制關(guān)鍵技術(shù)研究[D].東北林業(yè)大學(xué)，2012.

[31]姜晟，王衛(wèi)星，胡月明等.集約化家禽養(yǎng)殖無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J].農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息，2013（11）：17～20.

[32]高中霞，朱鳳武，涂川川等.基于無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)的禽舍環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J].農(nóng)機(jī)化研究，2012，34（5）：139～141.

[33]鮑海虹，朱正偉，戚奇平等.禽類(lèi)養(yǎng)殖環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].常州大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2014，26（1）：62～65.

[34]杜鋒，孫岐峰.雞舍無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)[J].企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)月刊，2013，32（3）：79～80.

[35] Dargie W. Dynamic power management in wireless sensor networks:State-of-the-art[J].Sensors Journal,IEEE,2012,12 (5):1518～1528.

[36] Yugandhar B, Krishnaiah P, Bhavya P. Enhancing the Life Time of Sensor Node in a Wireless Sensor Network [J]. International Journal of Scientific Engineering and Technology Research, 2014, 43 (3): 8631～8635.

[37] Luo R C, Chen O. Mobile sensor node deployment and asynchronous power management for wireless sensor networks[J]. Industrial Electronics, IEEE Transactions on, 2012, 59 (5): 2377～2385.

[38] Stankovic J A, He T. Energy management in sensor networks[J]. Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences, 2012, 370(1958): 52-67.

[39] Aziz A A, Sekercioglu Y A, Fitzpatrick P, et al. A survey on distributed topology control techniques for extending the lifetime of battery powered wireless sensor networks [J]. Communications Surveys & Tutorials, IEEE, 2013, 15 (1): 121～144.

[40] Xu N, Huang A, Hou T W, et al. Coverage and connectivity guaranteed topology control algorithm for cluster‐based wireless sensor networks[J]. Wireless Communications and Mobile Computing, 2012, 12(1): 23～32.

[41] Chiwewe T M, Hancke G P. A distributed topology control technique for low interference and energy efficiency in wireless sensor networks [J]. Industrial Informatics, IEEE Transactions on, 2012, 8 (1): 11～19.

[42] Liu Y, Ni L, Hu C. A generalized probabilistic topology control for wireless sensor networks[J]. Selected Areas in Communications, IEEE Journal on, 2012, 30(9): 1780～1788.

[43] Akhlaq M, Sheltami T R. The recursive time synchronization protocol for wireless sensor networks[C]. Sensors Applications Symposium (SAS), 2012 IEEE. IEEE, 2012: 1～6.

[44] Wu Y C, Chaudhari Q, Serpedin E. Clock synchronization of wireless sensor networks[J]. Signal Processing Magazine, IEEE, 2011, 28(1): 124～138.

[45] Maggs M K, O'Keefe S G, Thiel D V. Consensus clock synchronization for wireless sensor networks [J]. Sensors Journal, IEEE, 2012, 12 (6): 2269～2277.

[46] Patwari N, I A H. Location Estimation Accuracy in Wireless Sensor Networks[J]. Asilomar Conf on Signals & Systems, 2002, 2: 1523～1527.

[47] Wei Y, Guan Y. Lightweight Location Verification Algorithms for Wireless Sensor Networks[J]. Parallel & Distributed Systems IEEE Transactions on, 2013, 24 (5): 938～950.

[48]熊小華，何通能，徐中勝等.無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位算法的研究綜述[J].機(jī)電工程，2009，26（2）：13～17.

Advances in Wireless Sensor Networks Research on Culture Environmental Monitoring

ZHOU Li- ping1, CHEN Zhi2, CHEN Da2, YUAN Yan- wei1, LIU Yang- chun1
（1. Chinese Academy of Agricultural Mechanization Sciences, Beijing 100083 China; 2. China National Machinery Industry Corporation)

Abstract:This paper reviews the application and development trend of wireless sensor networks on culture environmental monitoring. Focus on fisheries, poultry and pig culture research progress of environmental monitoring techniques are analyzed, discussed the node energy management, wireless sensor network topology, clock synchronization, and wireless sensor network node localization culture environmental monitoring of key technology. Research and develop low power consumption sensor nodesoptimized design, adapted to the culture environment research direction sensor network routing protocolsin the future.

Key words:WSN; Culture Environment；Monitoring

通訊作者：陳 志

基金項(xiàng)目：“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃資助項(xiàng)目（2014BAD08B07）

收稿日期：2015-07-09

文章編號(hào)：1007-7782（2015）04-0034-05

中圖分類(lèi)號(hào):S815

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi:10.13620/j.cnki.issn1007-7782.2015.04.014