農(nóng)業(yè)大棚環(huán)境復(fù)雜，其中栽培的植株和工作人員的頻繁走動(dòng)會(huì)使無線信號(hào)產(chǎn)生較強(qiáng)的陰影衰落,；大棚天溝水槽同時(shí)需要監(jiān)測的植株數(shù)量龐大,，所需傳感器數(shù)量很多，組成的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)規(guī)模很大,，由此對(duì)農(nóng)業(yè)大棚WSN監(jiān)測系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性,、可靠性和能耗提出了嚴(yán)格的要求。而路由協(xié)議是影響無線傳感器網(wǎng)絡(luò)性能的決定性因素,，因此設(shè)計(jì)一種滿足農(nóng)業(yè)大棚監(jiān)測需求的高性能路由協(xié)議對(duì)提高大棚農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)效率具有重要意義,。
首先，論文分析了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)和發(fā)展現(xiàn)狀,，并針對(duì)農(nóng)業(yè)大棚WSN監(jiān)測系統(tǒng)的任務(wù)需求和特性,，提出了該大棚監(jiān)測系統(tǒng)的總體框架，構(gòu)建了農(nóng)業(yè)大棚WSN監(jiān)測系統(tǒng),。
其次,，實(shí)地測量了2.4GHz無線射頻信號(hào)在樓道走廊環(huán)境下和農(nóng)業(yè)大棚環(huán)境下的數(shù)據(jù)傳輸特性和路徑損耗特性。針對(duì)農(nóng)業(yè)大棚中植株的遮擋和人員走動(dòng)的干擾影響,，引入了卡爾曼濾波對(duì)原始測量數(shù)據(jù)進(jìn)行降噪處理,，并對(duì)降噪后的數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合分析和建模,。通過大棚幾字鋼對(duì)兩種環(huán)境下WSN信道的傳播模型和測試監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析，發(fā)現(xiàn)了現(xiàn)有WSN監(jiān)測系統(tǒng)的性能缺陷,，為完善農(nóng)業(yè)大棚WSN監(jiān)測系統(tǒng)提供了理論依據(jù),。
最后，針對(duì)農(nóng)業(yè)大棚WSN監(jiān)測系統(tǒng)出現(xiàn)的性能缺陷：網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)負(fù)載不均衡,、節(jié)點(diǎn)間鏈路質(zhì)量差和數(shù)據(jù)包傳輸時(shí)延較嚴(yán)重,，提出了一種新的基于蟻群算法匯聚樹路由協(xié)議ACA-CTP(AntcolonyAlgorithmCollectionTreeProtocol)。該算法將螞蟻信息素,、節(jié)點(diǎn)間鏈路質(zhì)量以及數(shù)據(jù)包傳輸時(shí)延這三個(gè)QoS度量參數(shù)作為算法優(yōu)化因子,，改進(jìn)蟻群算法的路徑概率選擇策略，并將改進(jìn)后的蟻群算法與CTP路由協(xié)議相結(jié)合,，在TinyOS平臺(tái)上使用nesC語言實(shí)現(xiàn)該路由協(xié)議,。新的ACA-CTP路由協(xié)議利用改進(jìn)后蟻群算法的全局尋優(yōu)能力和快速收斂性，卡膜槽在源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)間快速選擇最優(yōu)路由路徑,，保證監(jiān)測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的傳輸,。運(yùn)用TOSS工M仿真器對(duì)該路由協(xié)議的仿真結(jié)果表明：該算法延長了網(wǎng)絡(luò)生存周期，降低了數(shù)據(jù)包傳輸時(shí)延和網(wǎng)絡(luò)丟包率,。
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