【摘要】：精細農(nóng)業(yè)是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展趨勢,通過將傳感器及其檢測系統(tǒng)、計算機控制器及變量執(zhí)行設(shè)備、全球定位系統(tǒng)(GPS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)等信息技術(shù)集于一體以實現(xiàn)對農(nóng)作物生長環(huán)境的實時監(jiān)控,目的是提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和生長質(zhì)量,并且也可保護生態(tài)環(huán)境,保證農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。以往農(nóng)業(yè)的發(fā)展是靠大量使用化肥、農(nóng)藥等粗放式農(nóng)業(yè)發(fā)展方式,造成了嚴重的環(huán)境污染,如:水體富營養(yǎng)化,資源極度浪費,全球氣候的變暖現(xiàn)象日益突出。如何保護生態(tài)環(huán)境,成為人類生存面臨的最大挑戰(zhàn),如何準確、及時、連續(xù)、詳盡地監(jiān)測農(nóng)作物生長環(huán)境,保證農(nóng)作物高質(zhì)量、高效的成長,又不會破壞生態(tài)環(huán)境,是當(dāng)前國家轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式以及創(chuàng)新驅(qū)動的重點,也是當(dāng)下的熱點問題。鑒于以上原因,監(jiān)測農(nóng)作物生長各項參數(shù)的系統(tǒng)應(yīng)運而生。本文研究和總結(jié)了傳統(tǒng)的農(nóng)作物監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測參數(shù)單一、監(jiān)測步驟繁瑣等缺點,本系統(tǒng)兼顧監(jiān)測農(nóng)作物生長環(huán)境空氣中和土壤中的各項參數(shù),尤其是可監(jiān)測土壤有機質(zhì)的含量,因為有機質(zhì)含量代表土壤的肥力,為農(nóng)作物的生長提供養(yǎng)分,對農(nóng)作物的生長至關(guān)重要。本系統(tǒng)微處理主控芯片器采用的是STM32F107,采集環(huán)境數(shù)據(jù),利用短距離無線通信技術(shù)把采集的數(shù)據(jù)傳送給上位機,上位機和液晶顯示器同時顯示當(dāng)前環(huán)境的各項參數(shù),并可以把監(jiān)測得來的各項數(shù)據(jù)與適合農(nóng)作物生長的最佳參數(shù)進行比較,如不在其范圍內(nèi),便發(fā)出警報,提示監(jiān)測人員調(diào)節(jié)農(nóng)作物的生長環(huán)境,并且測量的參數(shù)均保存成為數(shù)據(jù)表格,可以隨時查看任意一個月任意一個時間點的各項參數(shù)的歷史數(shù)據(jù),觀察環(huán)境參數(shù)變化的大致趨勢。對系統(tǒng)采集的環(huán)境數(shù)據(jù)與標準值進行了比較和實驗分析,實驗結(jié)果表明:溫度精度可達到0.2℃,濕度精度可達到4.5%RH,照度精度可達到4%,CO_2濃度精度可達到0.3%,O_2濃度精度可達0.3%,有機質(zhì)精度可達0.2g·kg~(-1)。環(huán)境參數(shù)的指標可滿足精細農(nóng)業(yè)多參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)的精度要求,而且系統(tǒng)能夠克服復(fù)雜地理環(huán)境的限制,準確、高效、實時的對農(nóng)作物生長環(huán)境進行監(jiān)測。
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圖片說明： 第2章 無線傳感網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計2.1 系統(tǒng)構(gòu)成與原理無線傳感網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)由上位機及各個采集單元組成，每個采集單元分別包括了采集地表以上各項參數(shù)的溫濕度傳感器、光照傳感器、CO2傳感器、O2傳感器以及地表以下采集土壤溫度、含水量的傳感器和有機質(zhì)含量的測量模塊及處理器 Cortex-M3 和 SZ05-ZigBee 無線數(shù)傳模塊等，系統(tǒng)硬件框圖如圖 2-1 所示。
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圖片說明： 圖 2-2 232 參數(shù)設(shè)置Fig.2-2 Parameter Settings of 232另一塊 ZigBee 模塊與微處理器 STM32 相連，，接口是 485，節(jié)點類型是中心節(jié)點，發(fā)送方式是廣播，通過兩個 ZigBee 模塊分別與微處理器和上位機的通信，可以把由微處理器采集、處理的數(shù)據(jù)安全可靠的傳送給上位機，達到實時測試、比較的目的。接口是 485 參數(shù)設(shè)置界面如圖 2-3 所示。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S126;TP274

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本文編號：2513046