超低功耗糧倉無線實時監測系統設計

2 驗證實驗
2．1 數據可靠性驗證
實驗設備包括5個電子溫度計，5個具備無線收發功能的節點，1個具備無線收發功能且具有串口通信功能的匯聚節點以及1臺運行有數據采集管理軟件的PC機。將5個節點置于室內不同位置，兩兩之間距離大于10 m，并在每個節點旁邊放置1個電子溫度計。啟動設備并記錄實驗數據如表1所示。
因為DS18bB20的測量精度為0．5℃，而且電子溫度計本身的測量值與實際的室溫有一定偏差，而且在糧倉中只要不出現較大的溫度偏差是可以接受的，所以可以認為這個系統測量的數據是可靠的。
2．2 電池續航能力驗證
為驗證節點能夠正常工作的時間，設計了如下實驗。實驗設備包括5個具備無線收發功能的傳感器節點，一個具備無線收發功能且具有串口通信功能的匯聚節點以及一臺運行有數據采集管理軟件的PC機。為每個節點提供9 V的電池供電，將三個節點放到室內不同的位置，兩兩之間距離大于10 m，運行系統，設定傳感器節點每分鐘進行一次溫度測量并進行數據發送。
系統開始工作后，記錄經測量這五個節點溫度采集次數如表2所示。

從表中可以得到雖然節點在電池組電壓只有4 V的時候停止工作，但是節點的平均工作時間仍然達到4 564．8次，如果忽略節點處于休眠期間的能量損耗，延長溫度采集間隔及每小時進行一次溫度采集，平均工作時間將為190．2天。

3 結論
本文通過分析當前有線網絡傳輸在糧倉溫度監測領域存在的問題，設計了用于糧倉溫度實時監測的超低功耗無線傳感網絡系統，其中包括節點、溫度傳感器模塊、無線通信模塊以及通信協議的超低功耗設計。最后對傳感節點做了驗證試驗，試驗結果表明傳感節點符合糧倉實時無線監測系統的設計要求，具有使用采集信息可靠性高、超低功耗工作的特點。
雖然這個無線傳感實時監測系統符合設計的要求，但是還是存在一些問題，只適應于傳感器節點個數小于60的糧倉，當節點數目大于60個時，需要改變時隙的長度，并且節點有可能處于通信范圍外圍或邊緣，影響通信質量，當出現上述情況的時候就需要設置中繼節點并對通信協議進行適當的修改。