无线传感器网络在粮情测控系统中的应用

　CN4321258/ TP 　ISSN 10072130X 　　　　计算机工程与科学COMPU TER EN GIN EERIN G & SCIENCE 2010 年第 32 卷第 4 期 　　Vol132 ,No14 ,2010 　 文章编号 :10072130X(2010) 0420114205 无线传感器网络在粮情测控系统中的应用 3 Application of t he Wireless Sensors Network in t he Measurement and Cont rol System for t he Condition of Sto red2Grain 张炼冬 ,汪秉文 ZHANGLian2dong ,WANG Bing2wen (华中科技大学控制科学与工程系 ,湖北 武汉 430074) ( Department of Control Science and Engineering , Huazhong University of Science and Technology ,Wuhan 430074 ,China) 摘 　要 :针对当前粮情测控系统的许多弊端 ,本文采用 IEEE 802. 15. 4 无线个域网技术和 IEEE 1451. 5 智能传感器接 口技术 ,构建了一种新型粮情测控系统。对该系统中的粮仓无线传感网络 ,给出了无线传感器节点和无线汇聚器节点的硬 件设计 ,并提出了一种适合于粮情数据采集与传输的通信 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 。实践表明 ,采用以上技术实现的新型粮情测控系统具有许 多显著的优点。 Abstract :To overcome some disadvantages of the current measurement and control system for the condition of stored2 grain , a new system with the same functions is const ructed using two technologies —IEEE 802. 15. 4 (standard for Wireless Personal Network) and IEEE1451. 5 (standard for Smart Transducer Interface for Sensors and Actuators) . Concerning the wireless sensors network in the barn , the hardware designs for wireless sensor nodes and wireless sink nodes are given , and a network communication protocol suitable for data collection and transmission is also proposed. The practice shows that the new system based on those technologies has many notable advantages. 关键词 :无线传感器网络 ;粮情测控系统 ;无线传感器节点 ;网络通信协议 Key words :wireless sensors network ;measurement and control system for the condition of stored2grain ;wireless sensor node ; network communication protocol doi :10. 3969/ j. issn. 10072130X. 2010. 04. 031 中图分类号 : TP273 + . 5 文献标识码 :A 1 　引言 粮情测控系统是一种利用现代计算机和电子技术对粮 库内粮食的物理储藏状态及其它质量影响因素进行检测、 数据储存与分析 ,并对通风/ 冷却/ 熏蒸等储粮技术设施进 行适时控制的系统 [1 ] 。为实现粮情数据的远程监测 ,现有 的粮情测控系统常采用如下三级结构 [2 ] :最下面的一级是 粮仓内嵌有传感器的敏感测量单元 (如测温电缆、湿度计、 水分探测杆、气体变送器等) ,通过模拟/ 数字接口电缆分组 连接到各分线器或采集器上 ;中间的一级是同一粮仓内的 所有分线器或采集器 ,使用自定义电缆、 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 RS485 总线 或 CAN 总线与该仓的测控分机相连接 ;最上面一级是所 有粮仓的测控分机 ,采用标准 RS485 总线、CAN 总线或其 它无线方式 (如无线数传电台、GPRS 网络) 与整个粮库的 测控主机进行互联。具有以上结构的粮情测控系统 ,在系 统初建期间除了要花费较高的电缆和布线成本外 ,在实际 使用过程中还存在一些不容忽视的问题 ,如粮食入出库时 敏感测量单元安装拆卸不便 ,电缆连接头太多常导致一些 电气部件受腐蚀 ,仓内导线密布使系统还面临着较重的雷 击风险等。采用无线传感器对粮情数据进行网络化测量 , 显然可以有效地避免上述问题。 411 3 收稿日期 :2008211221 ;修订日期 :2009203206 基金项目 :国家自然科学基金资助项目 (60773190) 作者简介 :张炼冬 (19772) ,男 ,湖北应城人 ,博士生 ,工程师 ,研究方向为工业无线网络和网络控制系统 ;汪秉文 ,教授 ,博士生导师 , 研究方向为计算机集成控制系统和无线传感器网络。 通讯地址 :430074 湖北省武汉市华中科技大学控制科学与工程系 ; Tel : (027) 87544142 ; E2mail : wangbw @public. wh. hb. cn Address :Depart ment of Cont rol Science and Engineering , Huazhong University of Science and Technology , Wuhan , Hubei 430074 , P. R. China 近几年来 ,国内外许多学者就无线传感器网络的抗干 扰、实时通信、节能等关键技术问题 ,进行了大量的理论研 究并取得了显著的成果 ;一些国际知名自动化仪表厂商 (如 Emerson、Honeywell、Oceana Sensor 等)已经研发出了可初 步投入工业应用的无线传感器及无线网关 (也常称为无线 汇聚器) 。但是 ,真正具有工程应用价值的无线传感器网络 硬软件设计技术 ,在国内外相关文献上很少有报道。本文 将以粮情测控系统中的无线数据采集为背景 ,给出对应网 络的节点硬件设计和通信协议设计。 2 　基于无线传感器网络的新型粮情 测控系统 　　IEEE 802. 15. 4 是一种低成本无线个域网技术 ,非常 适合于构建无线传感器网络 ,基于该技术的无线终端设备 数据率高达 250kbps ,通信距离为 10m～100m ,具有良好的 电池工作寿命 ,并支持星型和对等方式联网 [3 ] 。IEEE 1451. 5 是一种智能传感器接口技术 ,它对传感器和执行器 的无线通信协议和电子数据表格式进行了规范 [4 ] 。本文使 用以上两种技术对原有系统传感器数据采集部分进行了优 化设计 ,提出了一种新型系统 ,其结构如图 1 所示。 图 1 　新型粮情测控系统的结构 图 1 所示的新型系统与原有系统的主要不同之处是 : 取消了分线器或采集器这一级的连接部件 ;每个敏感测量 单元均与一个合适的智能无线传感器接口模块 WTIM (Wireless Transducer Interface Module ,简称 WTIM) 集成 在一起 ,构成一个新的“智能无线传感器”节点 ,如测温电缆 集成了适当的 W TIM 后就成为“无线传感器2温度”(后面 的温度表示传感器类型) ;每个测控分机均用一个无线汇聚 器节点替代。这里的无线汇聚器节点在本质上是一个网络 应用处理器 NCA P (Network2Capable Applications Proces2 sor , 简称 NCA P) ,它与粮仓内的智能无线传感器构成本地 无线个域网 ,并将这些智能无线传感器通过 WTIM 发送的 粮情数据进行汇聚处理 ,然后通过自身 CAN 总线接口上 传给测控主机的 CAN 卡。 3 　粮仓无线传感器网络的硬件设计 3. 1 　无线传感器节点的硬件设计 在粮仓无线传感器网络中 ,所选敏感测量单元的接口 信号特点为 :测温电缆需 5V 供电 ,它以一线式数字总线给 出多个温度信号 ;湿度计和水分测杆以电容方式提供相对 湿度和水分含量信号 ;三种气体变送器均需 12V 供电 ,磷 化氢变送器、二氧化碳变送器、氧气变送器分别以 4mA～ 20mA、4mA～20mA、7mV～17mV 形式输出所检测气体浓 度信号。根据以上接口信号特点 ,我们设计了一个通用的 多功能 W TIM ,其原理框图如图 2 所示 ,它可以同时支持 1 条测温电缆、1 个湿度计与 1 个水分测杆 (或 2 个湿度计 , 或 2 个水分测杆) 、1 个磷化氢变送器与 1 个二氧化碳变送 器 (或 2 个磷化氢变送器 ,或 2 个二氧化碳变送器) 、1 个氧 气变送器 ,构成智能无线传感器节点。为了降低功耗 ,在实 际使用过程中 ,常根据所连敏感测量单元 ,将该 WTIM 上 的某些无关电路省略掉。 图 2 　多功能 WTIM 的原理框图 在图 2 中 ,核心元件是单片机 CC2430 ,它是一个集成 了 2. 4 GHz IEEE 802. 15. 4 射频收发器的低功耗高性能 8051 单片机 [5 ] , 它对 IEEE 802. 15. 4 的物理层和 MAC 层 提供了强大的硬件支持 ,并具有丰富的内存、A/ D、定时器、 串口、I/ O 口线等硬件资源 ,非常适合于构造具有无线传输 功能的中小规模智能传感器。在图 2 中 ,从节点外部锂电 池或蓄电池输入的直流电压 (范围为 7V～15V) ,经 3. 3V 稳压器 L M259623. 3 转换后得到 3. 3V 电压 ,给单片机 CC2430、串行 EEPROM 25LC512 和由 74LVC07 构成的 5V/ 3V 电平转换电路供电 ;经 5V 开关稳压器 L M259625 转换后得到 5V 电压 ,给总线收发器 74LVC245、2 路由 TLC555 构成的电容/ 频率转换电路、12V 开关升压器 MAX1790、2 路电流/ 电压变换器 MAX472、仪用放大器 INA118、前述的 5V/ 3V 电平转换电路及测温电缆供电。 图中的 32M 晶体振荡器和 32 K表晶振荡器分别给 CC2430 提供主时钟和实时钟。在图 2 中 ,CC2430 能通过 I/ O 口线 IO0 和 IO3 分别开通/ 关断用于输入信号调理和敏感测量 单元工作所需的 5V 和 12V 电压。CC2430 的 I/ O 口线 IO1 和 IO2 分别与总线收发器的方向线和数据线相连 ,通 过它们可以控制从测温电缆一线总线上读写数据的方向以 及收发温度测量信息。由湿度计和水分测杆输出的电容信 号 ,经电容/ 频率转换电路变换后成为频率信号 ,再通过 5V/ 3V 电平转换电路后 ,变为 3. 3V 等级的频率信号 ,最后 进入 CC2430 的定时/ 计数器通道 T3 和 T4 进行计数。从 电池电压取样电路得到的电压信号与所有气体变送器经对 应信号调理电路后得到的电压信号 ,一起被送入 CC2430 511 的模拟通道 A IN0、A IN1、A IN2 和 A IN3 进行采样量化处 理。在图 2 中 ,CC2430 通过自身射频端口 RF、阻抗匹配电 路以及天线 ,十分简洁地实现了空中数据的无线收发。另 外 ,CC2430 还可通过 SPI接口访问串行 EEPROM ,以实现 传感器电子数据表 TEDS 的读写及通道校准参数的保存。 3. 2 　无线汇聚器节点的硬件设计 在开发无线汇聚器节点时 ,为了使开发工具和软件代 码尽量与无线传感器节点复用 ,同时考虑到它既要完成本 地个域网复杂的网络调度管理工作 ,又要与测控主机通过 CAN 接口进行大量数据的快速实时交换 ,故在硬件上采用 了稳妥的双单片机 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 来实现 ,其原理框图如图 3 所示。 图 3 　无线汇聚器节点的原理框图 在图 3 中 ,所采用的两个单片机一个是 CC2430 ,另一 个是具有 UART 和 SPI 接口的增强型 8051 单片机 A T89C51RC2。3. 3V 稳压器 L M259623. 3 将 CAN 电缆上 送来的直流 24V 电压转换成 3. 3V 电压 ,然后给其它芯片 提供电源。A T89C51RC2 使用 I/ O 口线 ( IO1 和 IO2) 、地 址数据线 (AD[ 0. . 7 ]和 A [ 8. . 15 ]) 及读写控制线 (/ RD、/ WR 和 AL E) ,同外部的 224 译码器 74LVC139、8 位地址锁 存器 74LVC373、4 片 64 KB SRAM A62S6308V 一起构成 总容量为 256 KB 的缓冲存储器。另外 ,A T89C51RC2 还使 用 SPI 接口和中断口线/ IN T , 与独立 CAN 控制器 MCP2510 一起构成 CAN 收发控制电路。同 CAN 总线直 接相连的 CAN 收发器 SN65 HVD235 用于实现 CMOS 电 平类型的 CAN 收发信号 (即 RXCAN 与 TXCAN) 和差分 形式的 CAN 收发信号 (即 CAN H 和 CANL) 的相互转换。 在两个单片机中 ,CC2430 专门负责本地无线个域网的系统 同步、接入控制、拓扑计算与维护、W TIM 参数配置管理、 测量应用数据分时传输等。CC2430 一接收到无线传感器 节点的粮情测量数据后 ,就马上通过高速串口 UART 抛给 A T89C51RC2。A T89C51RC2 先将接收的数据放入存储器 进行缓冲 ,然后按 CAN 报文格式重新进行组帧 ,最后通过 CAN 接口电路上传给测控主机。另一方面 ,A T89C51RC2 也从测控主机发送来的 CAN 报文中 ,提取网络节点管理 命令和粮情远程采集命令 ,然后通过 UART 发给 CC2430。 4 　粮仓无线传感器网络的通信协议 设计 　　针对大型房式粮仓中的无线传感器网络 ,基于网络跨 层优化设计 [6 ] 的思想 ,我们设计了一种网络通信协议 — SWA P ( Simple Wireless Application Protocol , 简 称 SWA P) 。该协议运行在 IEEE 802. 15. 4 MAC 层之上 ,支 持在无线汇聚器节点与无线传感器节点之间传输同网络维 护和测量应用有关的消息。 4. 1 　通信协议的基本约定 4. 1. 1 　网络的拓扑结构 为了使大量无线传感器节点所采集的粮情数据能高可 靠且低功耗地传输到无线汇聚器节点 ,在 SWA P 中我们选 取了图 4 所示的簇型树状拓扑结构。 图 4 　粮仓无线传感器网络的拓扑结构 从图 4 可知 ,整个粮仓在平面方向上被划分为多个区 块 (用 B1 ,B2 , ⋯,B10 表示) 。在每个区块内 ,所有的无线 传感器节点形成一个分簇 ,其中仅有一个为簇首节点 [7 ] ,其 余的均为成员节点 ,成员节点与簇首节点之间构成星形网 络。另外 ,一个或多个区块的簇首节点还与无线汇聚器节 点一起构成线型链状网络。在 SWA P 中 ,每条线型链状网 络均称为主链 ,任一条主链上的簇首节点需要转发本簇成 员节点和同条主链上相邻簇首节点的数据。为了使各个区 块内无线传感器节点的能量消耗尽量平衡及尽可能延长网 络的使用寿命 ,在区块内需要进行簇首轮换 ,在区块间还涉 及到边界节点的归属簇更换。整个网络的拓扑结构 ,由无 线汇聚器节点根据各无线传感器节点的剩余能量分布和能 量消耗速度 ,综合计算后动态调整。 4. 1. 2 　节点的寻址方式 在 SWA P 中 ,任一无线节点 (包括无线汇聚器节点和 所有无线传感器节点)的网络地址均用一个 16 位的二进制 数来表示 ,它分为主链序号、簇首序号与节点序号三个部分 (簇首序号为该节点归属的簇首节点在主链上出现的次序 , 节点序号为该节点接入其归属簇首节点的次序) 。网络中 的无线节点在接收到一条消息报文后 ,将把该报文中目标 地址的主链序号、簇序号、节点序号依次与本节点进行匹 配 ,快速决定是否应该沿主链继续传播该报文、是否该在簇 内转发该报文、是否该接受该报文。这种网络地址表达方 式具有很好的报文过滤效果。 4. 2 　通信协议的报文设计 为了在无线节点间高效地传输同网络维护和测量应用 有关的消息 ,在 SWAP 中定义了 6 种类型的报文 ,如表 1 所示。 从表 1 中可以看出 ,有的报文同时被发送给多个目标 节点 ,有的报文还需强制返回相关确认信息。为了满足以 上要求 ,SWAP 规定所有传输报文都采用图 5 所示的组成 格式。 在图 5 中 ,“关键字”用来标识被传输报文的具体种类。 “特征域”用来表示被传输报文的网络传递与执行特征 ,其 中“作用域”字段指示报文的传递方向与适用对象类型 (为 611 表 1 　SWAP 报文的种类 报文 类型 报文 名称 报文的起始发送方 与终止接收方 报文的功能 接入 控制 报文 主链创 建报文 无线汇聚器节点 → 簇首节点 发布允许加入某条主链的簇 首节点的 IEEE 地址、主链序 号、簇首序号 主链接 入报文 簇首节点 →无线汇 聚器节点 具有特定 IEEE 地址的无线 节点请求加入到给定主链上 , 并成为簇首节点 主链配 置报文 无线汇聚器节点 ←→ 簇首节点 以 IEEE 地址形式为某分簇 分配成员节点/ 反馈本分簇成 员节点的网络地址 分簇创 建报文 簇首节点 →成员节 点 发布允许加入本分簇的成员 节点的 IEEE 地址 分簇接 入报文 成员节点 →簇首节 点 具有特定 IEEE 地址的无线 节点请求加入到给定分簇类 , 并成为成员节点 分簇配 置报文 簇首节点 →成员节 点 为给定成员节点分配网络地 址 系统 同步 报文 主链同 步报文 无线汇聚器节点 → 簇首节点 发布全局同步时间、宣布当前 参与工作周期内各分簇将执 行任务的概况 分簇同 步报文 簇首节点 →成员节 点 发布分簇同步时间、宣布当前 参考工作周期内本分簇将执 行任务的概况 拓扑 维护 报文 簇首更 换报文 无线汇聚器节点 ←→ 新老簇首节点 给出被免除和被任命的新老 簇首节点的 IEEE 地址/ 反馈 簇首节点更换情况 簇首交 接报文 老簇首节点 →新簇 首节点 老簇首节点向新簇首节点移 交成员节点的 IEEE 地址与 网络地址关系表 簇首报 到报文 新簇首节点 →成员 节点、相邻簇首节点 新簇首节点向簇类成员节点、 相邻簇首节点声明自己的簇 首节点地位 成员删 除报文 无线汇聚器节点 ←→ 簇首节点、成员节点 将给定网络地址的成员节点 从分簇内删除/ 反馈成员删除 情况 成员添 加报文 无线汇聚器节点 ←→ 簇首节点、成员节点 将给定 IEEE 地址的成员节 点加入到本分簇内/ 反馈成员 加入情况 WTIM 管理 报文 TEDS 读取报 文 无线汇聚器节点 ←→ 成员节点 请求给定节点的 TEDS/ 反馈 所请求节点的 TEDS 参数校 准报文 无线汇聚器节点 ←→ 成员节点 校准给定节点给定通道的工 作参数/ 反馈对应通道工作参 数的校准情况 属性配 置报文 无线汇聚器节点 → 成员节点 配置给定节点应测量应上报 的物理属性列表 测量 命令 报文 单次测 量报文 无线汇聚器节点 → 簇首节点、成员节点 给出本次测量各分簇的数据 采集与数据转发时间区间及 是否存在下次测量 多次测 量报文 无线汇聚器节点 → 簇首节点、成员节点 给出首次测量各分簇的数据 采集与数据转发时间区间、测 量次数、时间间隔 测量 数据 报文 节点测 量数据 报文 成员节点 →簇首节 点 测量所定制的物理属性的数 据 ,并上报给归属的簇首节点 分簇测 量数据 报文 簇首节点 →相邻簇 首节点、无线汇聚器 节点 将某个分簇已打包的测量数 据沿主链传输 图 5 　SWAP 的报文组成格式 以下 4 种类型之一 :所有主链上的节点、某条主链上所有簇 内的节点、某条主链上某个簇内的节点、某个节点) ,使用该 字段可以方便地实现报文的定向广播、多播及任意单播 ; “目标节点集”字段用来指定被传输报文适用的目标节点集 合 ,取值与报文的适用对象有关 ,可以是 0、主链序号、簇首 序号、节点网络地址 ;“源节点集”字段用来指示被传输报文 内数据来自的源节点地址集合 ,取值含义类似于目标节点 集 ;“序列号”字段用来区分从源节点发出的一系列报文的 先后关系 ;“状态码”用来表明请求性质的报文及确认性质 的报文沿主链传递过程中 ,无线汇聚器节点、各簇首节点及 成员节点的执行状态。“有效信息”中的数据字节由被传输 报文的功能所决定 ,可能是网络维护命令的参数列表、测量 应用命令的参数列表、W TIM 返回的 TEDS 数据、无线传 感器节点的现场采集数据等。 4. 3 　粮仓无线传感器网络的通信过程 在 SWA P 协议中 ,粮仓无线传感器网络在总体上遵循 图 6 所示的通信流程 ,完成本地个域网的网络组建、网络维 护、节点配置及粮情数据采集任务。 图 6 　粮情测量的通信流程 在网络组建阶段 ,无线汇聚器节点首先向靠近自己的 某个将被指定为簇首节点的无线节点发送一条主链创建报 文。接着 ,该无线节点就给无线汇聚器节点上传一条主链 接入报文 ,请求加入本地个域网 ,并同意成为簇首节点。之 后 ,无线汇聚器节点就向该簇首节点发送一条必须确认回 复的主链配置报文。该簇首节点将根据以上主链配置报文 中的信息 ,设置自己的网络地址 ,同时向附近的一些将被划 归为其成员的无线节点发送一条条分簇创建报文。接着 , 以上这些无线节点就分别向该簇首节点发送一条分簇接入 报文 ,请求加入该簇首节点的内网 ,并同意成为成员节点。 之后 ,该簇首节点就给这些成员节点发送给定的网络地址 , 同时给无线汇聚器节点反馈一条确认的主链配置报文 ,汇 报当前分簇的内网组建结果。仿照以上过程 ,无线汇聚器 节点就可以同靠近自己的各簇首节点和成员节点建立网络 连接。然后 ,无线汇聚器节点给某个靠近自己的簇首节点 发送一条需沿对应主链转发的主链创建报文 ,该报文宣布 允许某个远离无线汇聚器节点的无线节点成为当前主链上 的新簇首节点。之后 ,即将成为簇首节点的这个无线节点 , 就通过前述的簇首节点 ,给无线汇聚器节点发送一条主链 接入报文 ,以完成本地个域网的加入过程。随后 ,这个新的 簇首节点就展开自己的内网组建工作。仿照以上过程 ,无 线汇聚器节点就可以同远离自己的各簇首节点和成员节点 711 建立网络连接。至此 ,整个网络的组建工作宣告完成。 网络组建阶段结束后 ,粮仓无线传感器网络随即就进 入测量应用阶段。在 SWA P 中 ,将测量应用阶段划分为一 系列时间长度近似相等的参考工作周期 ,每个参考工作周 期分为准备工作时段、现场测量时段 (当不进行粮情数据采 集时 ,该时段可以不存在) 、休眠时段三个部分。 在准备工作时段 ,无线汇聚器节点首先向各簇首节点 以合适时间间隔发送三条主链同步报文 ,在该报文中给出 本地个域网的当前统一参考时间 ,并告知各分簇在当前参 考工作周期内是否存在后续的拓扑结构维护操作、WTIM 配置管理操作以及现场测量操作 (其存在条件在图 6 中分 别用 C1、C2、C3 表示) ,如果存在拓扑结构维护操作或 WTIM 配置管理操作 ,还要给出该操作对应的相对生存时 间。紧接着 ,各簇首节点也依次向本分簇的成员节点以合 适时间间隔发送三条分簇同步报文 ,广播自己已修正的分 簇同步时间 ,通知当前参考工作周期内本分簇的拓扑结构 维护操作、WTIM 配置管理操作、现场测量操作的基本情 况。通过上述系统同步报文的传送 ,在当前参考工作周期 内 ,无线汇聚器节点就可以和网络中的其它无线节点实现 基本的时间同步和主要事件的节奏同步。在随后的准备工 作时段 ,无线汇聚器节点将根据以上系统同步报文中的约 定 ,在给定的相对时间段内同某个/ 某些分簇内的无线节点 进行相应的报文交换 ,完成可能存在的拓扑结构维护操作 和 W TIM 配置管理操作。由于拓扑结构维护操作和 WTIM 配置管理操作中的报文交互过程相对比较简单 ,此 处略去。需注意的是 ,在进行成员添加这种拓扑结构维护 操作时 ,还需用到其它有关的接入控制报文。 在现场测量时段 ,无线汇聚器节点使用单次测量报文 或多次测量报文 ,向各分簇中有粮情采集任务的无线节点 发出测量命令。接着 ,对应的成员节点与簇首节点 ,将在上 述报文给定的分簇数据采集时间区间与数据转发时间区间 内 ,分别发送节点测量数据报文和分簇测量数据报文 ,使所 请求的现场采集数据沿各条主链上传到无线汇聚器节点。 需注意的是 ,在现场测量时段 ,无线汇聚器节点通过发送特 定的单次测量报文 ,可以获得进行拓扑维护操作前所需的 各无线节点的剩余电量信息和功率消耗数值。 在任一个参考工作周期内 ,粮仓无线传感器网络中的 某个成员节点在完成了时间同步和事件同步操作之后 ,如 果发现不存在现场测量时段、或者发往自己的测量命令报 文指示其没有粮情测量任务、或者所请求的粮情测量任务 已经完成等 ,它将尽可能早地进入休眠时段。对于某个簇 首节点而言 ,它进入休眠时段的条件要更苛刻一些 ,它还要 求本分簇内的所有成员节点及同条主链上的所有簇首节点 已经完成了所有指定的网络维护、节点配置和粮情数据采 集任务。 对于任一个无线传感器节点 ,在当前参考工作周期的 时间耗尽后 ,其内部的休眠定时器将发生中断 ,把它从休眠 模式中自动唤醒 ,使其进入下一个参考工作周期的准备工 作时段。对于某个无线传感器节点 ,如果它已经与无线汇 聚器节点在某个参考工作周期内实现了时间同步 ,并且它 在该参考工作周期内积累的时间偏移小于两条相邻系统同 步报文的时间间隔 ,那么 ,它在自动唤醒后 ,在新参考工作 周期的初始时期能继续监听到相应的系统同步报文 ,进而 实现新参考工作周期内的时间同步和事件同步。 5 　结束语 实践表明 ,采用上述无线传感器网络技术构建的新型 粮情测控系统 ,可以大大节省检测传感器的布线、安装及维 护成本 ,并且传感器节点组网方便、数据采集速度快、工作 功耗低、具有很强的抗雷击抗干扰能力。另外 ,本文所提出 的节点硬件设计和网络通信协议 ,具有一定的通用性 ,略加 修改后可推广应用于其它基于无线传感器网络的测控系统 之中。 参考文献 : [ 1 ] 　L S/ T 120322002 ,粮情测控系统[ S] . 2002. 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