本文關(guān)鍵詞：基于ZigBee和3G網(wǎng)絡(luò)的茶園監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： 茶園監(jiān)測(cè) Zigbee 3G 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)

【摘要】：茶園中的溫度、濕度以及光照等環(huán)境因素直接或間接地影響著茶樹的光合作用、根系吸收等代謝過程。進(jìn)而影響茶葉的產(chǎn)量和品質(zhì)。為了提高茶葉產(chǎn)量和品質(zhì),促進(jìn)茶產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康地發(fā)展,需要對(duì)茶園環(huán)境信息進(jìn)行監(jiān)測(cè),及時(shí)掌握茶園中影響茶樹生長(zhǎng)的環(huán)境信息,為茶樹栽培提供參考。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的不斷發(fā)展,無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)技術(shù)正逐漸被應(yīng)用在農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)當(dāng)中,改變了傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)管理模式。本研究在分析國(guó)內(nèi)外農(nóng)業(yè)環(huán)境無線監(jiān)測(cè)的研究基礎(chǔ)上,針對(duì)福建山區(qū)茶園環(huán)境特征及茶樹生長(zhǎng)習(xí)性,設(shè)計(jì)了基于ZigBee技術(shù)和3G網(wǎng)絡(luò)的茶園環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng),對(duì)茶園中的空氣溫濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、太陽輻射以及土壤溫濕度進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),以達(dá)到提高茶園管理效率,降低勞動(dòng)強(qiáng)度的目的。本研究以TI公司的CC2530處理器作為ZigBee主控芯片,開展匯聚節(jié)點(diǎn)以及傳感器節(jié)點(diǎn)硬件電路設(shè)計(jì)。采用3G-DTU完成匯聚節(jié)點(diǎn)與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)中心服務(wù)器的數(shù)據(jù)通訊,引入太陽能電池為各節(jié)點(diǎn)供電,采取具有一定防護(hù)強(qiáng)度的外部結(jié)構(gòu)以適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境,保證了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠在無人職守的茶園環(huán)境中長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。采用IAR EW開發(fā)工具開發(fā)基于Z-Stack協(xié)議棧的匯聚節(jié)點(diǎn)和傳感器節(jié)點(diǎn)軟件,實(shí)現(xiàn)各節(jié)點(diǎn)以樹形結(jié)構(gòu)組建無線傳感器網(wǎng)絡(luò),采集和交換數(shù)據(jù),在終端節(jié)點(diǎn)引入任務(wù)喚醒機(jī)制從而降低了終端節(jié)點(diǎn)的能耗。茶園環(huán)境數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)中心軟件采用網(wǎng)絡(luò)透?jìng)骷夹g(shù)以及虛擬串口技術(shù)完成數(shù)據(jù)交換,并通過VB上位機(jī)程序?qū)⒉杉降沫h(huán)境數(shù)據(jù)保存在MySQL關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中,借助于Web監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具備的交互式圖表顯示功能,管理人員能夠?qū)崟r(shí)查看和分析茶園環(huán)境的當(dāng)前數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)。茶園環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)組網(wǎng)測(cè)試表明,合理的節(jié)點(diǎn)安裝高度及節(jié)點(diǎn)間距,能夠保證茶園中無線傳感器網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆�(wěn)定性；采用高精度手持設(shè)備對(duì)傳感器節(jié)點(diǎn)感知精度進(jìn)行測(cè)試,結(jié)果表明傳感器節(jié)點(diǎn)的精度能夠滿足茶園環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的精度要求。系統(tǒng)各部分的運(yùn)行測(cè)試表明本研究中設(shè)計(jì)的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠滿足對(duì)山區(qū)茶園環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),符合系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)。
【關(guān)鍵詞】：茶園監(jiān)測(cè) Zigbee 3G 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)
【學(xué)位授予單位】：福建農(nóng)林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S571.1;S126
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 研究背景和意義10-11
• 1.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述11-14
• 1.2.1 WSN的體系結(jié)構(gòu)11-12
• 1.2.2 WSN協(xié)議棧結(jié)構(gòu)12-13
• 1.2.3 WSN特點(diǎn)13-14
• 1.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在農(nóng)業(yè)應(yīng)用中的研究現(xiàn)狀14-18
• 1.3.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀16-18
• 1.4 研究?jī)?nèi)容18
• 1.5 論文組織18-20
• 第二章 茶園監(jiān)測(cè)系統(tǒng)框架及相關(guān)技術(shù)20-28
• 2.1 茶園環(huán)境監(jiān)測(cè)參數(shù)分析20-22
• 2.1.1 溫度20
• 2.1.2 濕度20-21
• 2.1.3 風(fēng)速、風(fēng)向21
• 2.1.4 太陽輻射21-22
• 2.2 茶園監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)22-23
• 2.2.1 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)22
• 2.2.2 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能分析22
• 2.2.3 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)22-23
• 2.3 相關(guān)通訊技術(shù)23-27
• 2.3.1 Zigbee技術(shù)23-26
• 2.3.2 3G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)26-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第三章 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件選型及其集成設(shè)計(jì)28-47
• 3.1 硬件系統(tǒng)概述28
• 3.2 主控芯片選型28-30
• 3.3 匯聚節(jié)點(diǎn)硬件系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)30-41
• 3.3.1 傳感器選型30-35
• 3.3.2 下載接口及復(fù)位電路35
• 3.3.3 傳感器接口電路設(shè)計(jì)35-36
• 3.3.4 串口電平轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)36
• 3.3.5 太陽能充電模塊設(shè)計(jì)36-39
• 3.3.6 3G-DTU模塊39-40
• 3.3.7 匯聚節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)40-41
• 3.4 傳感器節(jié)點(diǎn)硬件系統(tǒng)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)41-46
• 3.4.1 傳感器接口設(shè)計(jì)42-43
• 3.4.2 電源管理模塊設(shè)計(jì)43-45
• 3.4.3 傳感器節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)45-46
• 3.5 本章小結(jié)46-47
• 第四章 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件開發(fā)47-54
• 4.1 開發(fā)環(huán)境介紹47-48
• 4.2 Z-Stack協(xié)議棧工作流程48-49
• 4.3 ZigBee節(jié)點(diǎn)程序設(shè)計(jì)49-53
• 4.3.1 匯聚節(jié)點(diǎn)程序設(shè)計(jì)49-51
• 4.3.2 路由器節(jié)點(diǎn)程序設(shè)計(jì)51-52
• 4.3.3 終端節(jié)點(diǎn)程序設(shè)計(jì)52-53
• 4.4 本章小結(jié)53-54
• 第五章 茶園數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)中心軟件研發(fā)與系統(tǒng)測(cè)試54-67
• 5.1 茶園數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)中心軟件概述54
• 5.2 上位機(jī)程序設(shè)計(jì)54-57
• 5.3 茶園環(huán)境Web監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)57-60
• 5.4 茶園監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)試試驗(yàn)60-66
• 5.4.1 WSN組網(wǎng)測(cè)試61-62
• 5.4.2 節(jié)點(diǎn)采集精度測(cè)試62-65
• 5.4.3 系統(tǒng)運(yùn)行測(cè)試65-66
• 5.5 本章小結(jié)66-67
• 第六章 總結(jié)與展望67-69
• 6.1 總結(jié)67-68
• 6.2 展望68-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 攻讀碩士研究生期間成果73-74
• 致謝74

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：975084