温室无线传感器网络中间件的研究

无线传感器网络是当今rr领域的一大研究热点，在军事国防、环境检测、 工农业控制、医疗卫生、抢险救灾等方面都有广泛的应用，引起了诸多国家的广 泛关注。温室，作为一种新型农作物种植技术，突破了农作物受地域、自然环境 和气候等诸多因素的限制，对农业生产有着非常重大的意义。然而，温室数据的 采集大都采用有线连接的方式，无疑对农业生产带来诸多不便。建立温室无线传 感器网络己是目前温室环境测控系统的趋势。 中间件是位于平台(硬件和操作系统)和应用之间的通用服务，这些服务具有 标准的程序接口和协议。针对不同的操作系统和硬件平台，它们可以有符合接口 和协议规范的多种实现。国内外几乎不存在专门针对温室无线传感器网络开发的 中间件。温室无线传感器网络中间件的开发，可以给各种温室专家系统的开发带 来很大的方便。 本文以国家“863”计划资助项目(2006从102258)为背景，结合当前现存 的多种无线传感器网络中间件为基础，分析了它们的优劣，并在此基础上专门研 究了适合于温室无线传感器网络用的中间件。温室无线传感器网络中间件分为两 层结构:面向节点的中间件和面向应用的中间件。节点中间件安装在传感器节点 操作系统之上，负责节点各种业务包括数据管理、网络管理、路由管理、能量管 理和任务管理;面向应用的中间件处于节点中间件之上，应用程序之下，它综合 管理节点中间件。 本文对面向节点的中间件中的数据管理关键技术进行了研究。提出了数据管 理模块的具体体系结构，搭建了温室无线传感器网络数据库。由于温室无线传感 器节点具有一定的计算和存储能力，因此，无线传感器网络节点中的数据仅为整 个数据库中的一张表格，每个节点为一个元组，元组包含温室环境监测中的各种 属性，诸如温度，湿度等数据。节点按规定时间定期向个人PC中的数据库写入 数据，以便用户查询。当研究人员需要查询传感器网络中的数据时，首先应决定 查询时间，在时间确定的基础上软件将会在查询节点中的数据或查询个人PC中 的数据中做出抉择。 最后，本文在网络环境和设备数目相同的情况下对网络端到端延时、网络的 吞吐量、节点数据接收以及节点能量的消耗四个方面用OPNET软件对温室无线 传感器网络进行了仿真。仿真结果表明温室无线传感器网络数据管理部分的设计 能够满足温室环境监测的应用。 理和任务管理;面向应用的中间件处于节点中间件之上，应用程序之下，它综合 管理节点中间件。 本文对面向节点的中间件中的数据管理关键技术进行了研究。提出了数据管 理模块的具体体系结构，搭建了温室无线传感器网络数据库。由于温室无线传感 器节点具有一定的计算和存储能力，因此，无线传感器网络节点中的数据仅为整 个数据库中的一张表格，每个节点为一个元组，元组包含温室环境监测中的各种 属性，诸如温度，湿度等数据。节点按规定时间定期向个人PC中的数据库写入 数据，以便用户查询。当研究人员需要查询传感器网络中的数据时，首先应决定 查询时间，在时间确定的基础上软件将会在查询节点中的数据或查询个人PC中 的数据中做出抉择。 最后，本文在网络环境和设备数目相同的情况下对网络端到端延时、网络的 吞吐量、节点数据接收以及节点能量的消耗四个方面用OPNET软件对温室无线 传感器网络进行了仿真。仿真结果表明温室无线传感器网络数据管理部分的设计 能够满足温室环境监测的应用。