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在奶牛养殖业中,奶牛个体信息、牛舍温湿度和牛舍氨气含量等参数的实时采集对奶牛场提高经济效益,强化管理有着重要的意义。在我国大部分中小型奶牛场,奶牛养殖完全靠饲养管理员观察来获得奶牛及牛舍相关信息,这就很难做到对所有奶牛个体及牛舍的实时监控,因而时常错过处理的最佳时机,极大地降低了奶农的经济效益。由大量的微型传感器作为节点构成的无线传感器网络能够实现对监测目标的实时监测,数据的采集和处理,并且能够自组织的进行协调和通信。与传统的有线或无线的监测系统相比,它具有监测范围大、安装方便、维护和更新费用低等优势,非常适合奶牛因走动而位置会发生变化甚至会脱离固定监测点的奶牛场通信系统设计。本文结合奶牛场的实际情况,利用无线传感器网络技术的优势,在深入分析无线传感器网络各节点功能特点和性能要求的基础上,提出了基于无线传感器网络技术的奶牛场数字化管理通信系统的总体方案;设计了奶牛养殖场无线传感器网络的硬件节点并编写了相应软件;在跨层设计技术的基础上结合奶牛场的实际情况对无线传感器网络的通信协议栈进行了进一步的研究。主要研究内容如下:1)在深入分析无线传感器网络的体系结构以及各节点功能特点和性能要求的基础上,结合奶牛场的实际情况,确定了奶牛场无线传感器网络的网络规划和整体的功能。2)根据网络的整体规划充分地分析了网络的功能需求,确定了硬件芯片。制作了奶牛场无线通信通用模块硬件电路,根据细化的功能初步研制了传感器节点、头节点和汇聚节点的硬件平台,并编写了相应的通信驱动软件。3)对无线传感器网络中典型的协议进行了研究和比较,在基于位置相对固定的无线传感器网络跨层设计技术的基础上进行了进一步的研究,提出了基于动态网络的跨层通信协议栈设计方案。将该通信协议栈设计方案应用于奶牛场无线传感器网络的各节点软件设计当中,验证了该方案的可靠性。4)分析试验中的影响因素,提出具体的安装和部署方案,最后对本系统进行实验室和奶牛场现场测试。结果表明,本系统可以用于奶牛场数字化管理的通信系统设计。