本文關(guān)鍵詞：基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：傳統(tǒng)的溫室大棚通常采用人工采集環(huán)境參數(shù)的方式,依靠經(jīng)驗(yàn)對(duì)溫室環(huán)境參數(shù)進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié),工作效率低。人工采集方式不單是對(duì)人力物力的極大消耗,也無法保證采集數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性,大大制約了我國溫室大棚技術(shù)的發(fā)展。無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)具有低功耗、低成本和易組網(wǎng)等優(yōu)勢(shì),本文針對(duì)溫室大棚的實(shí)際環(huán)境監(jiān)控需求,將無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引入到溫室大棚的監(jiān)控中,設(shè)計(jì)出一種基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)。相比于傳統(tǒng)的人工采集方式,本系統(tǒng)不僅能夠極大地提高信息采集效率,使采集的結(jié)果更加準(zhǔn)確,更降低了人力物力的投入。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要從以下兩部分進(jìn)行。第一部分是下位機(jī)的設(shè)計(jì),通過分析當(dāng)今流行的幾種無線通信技術(shù),綜合考慮其傳輸距離、組網(wǎng)能力、功耗、成本、傳輸速率等各種因素,最終選擇ZigBee技術(shù)作為本系統(tǒng)的無線通信技術(shù)。在監(jiān)測(cè)區(qū)域中放入終端節(jié)點(diǎn)對(duì)環(huán)境參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè),利用ZigBee網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)傳輸,將采集到的實(shí)時(shí)環(huán)境參數(shù)經(jīng)由路由器節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā),最終傳輸?shù)絽f(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)主要運(yùn)用片上系統(tǒng)方案實(shí)現(xiàn),此設(shè)計(jì)方案將主控芯片與傳感器相結(jié)合,大大降低了設(shè)計(jì)的復(fù)雜度,能夠更有效地實(shí)現(xiàn)溫室大棚中低成本、低功耗、高穩(wěn)定性等實(shí)際需求。軟件設(shè)計(jì)主要以Z-Stack協(xié)議棧作為設(shè)計(jì)依據(jù),對(duì)Z-Stack協(xié)議棧的組成、架構(gòu)作了深入研究,對(duì)各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了相應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)。整個(gè)系統(tǒng)可以根據(jù)傳感器節(jié)點(diǎn)分布的不同,靈活組成各種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫问?還可以實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)的自組網(wǎng)、動(dòng)態(tài)添加或刪除功能。第二部分是上位機(jī)的設(shè)計(jì),需要對(duì)下位機(jī)采集的溫室環(huán)境參數(shù)進(jìn)行顯示和存儲(chǔ),并通過模糊專家系統(tǒng)進(jìn)行控制策略的判斷。溫室大棚是一個(gè)比較復(fù)雜的環(huán)境,具有耦合性和非線性等特征,很難建立一個(gè)精確的模型進(jìn)行控制。本文中將模糊算法融入到專家系統(tǒng)中,以冬季溫室大棚為控制背景,以番茄為例,設(shè)計(jì)出符合番茄各階段生長需要的模糊專家控制系統(tǒng),并詳細(xì)講述了該系統(tǒng)的組成、工作原理及各模塊的開發(fā)過程。該模糊專家控制系統(tǒng)將下位機(jī)采集傳輸來的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)模糊化處理,通過模糊推理在規(guī)則庫中查詢對(duì)應(yīng)的模糊規(guī)則,輸出相應(yīng)執(zhí)行策略,將溫室環(huán)境調(diào)節(jié)到番茄的最佳生長環(huán)境,保證番茄的產(chǎn)量和質(zhì)量。本溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng),能夠進(jìn)行多區(qū)域的多點(diǎn)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)傳輸,具有低成本、便于安裝、運(yùn)行可靠等特點(diǎn)。并且能夠利用模糊專家系統(tǒng)針對(duì)特定作物,給出相應(yīng)環(huán)境控制策略,保證作物在最優(yōu)環(huán)境下生長。該系統(tǒng)也可適用于農(nóng)業(yè)的其他領(lǐng)域,對(duì)于今后溫室大棚的個(gè)性化控制的發(fā)展有一定的參考價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：無線傳感網(wǎng)絡(luò) ZigBee Z-Stack 模糊專家系統(tǒng) 最優(yōu)生長環(huán)境
【學(xué)位授予單位】：山東建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP277;TP212.9;TN929.5
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-14
• 1.1 無線傳感網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)介10
• 1.2 選題背景和研究意義10-11
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)11-12
• 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀11
• 1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀11-12
• 1.4 課題主要工作及章節(jié)安排12-14
• 第2章 溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)總體方案14-20
• 2.1 溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)需求14
• 2.2 無線通信方式選擇14-16
• 2.3 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選擇16-17
• 2.4 系統(tǒng)具體組成部分17-18
• 2.4.1 上位機(jī)17-18
• 2.4.2 下位機(jī)18
• 2.5 本章小結(jié)18-20
• 第3章 系統(tǒng)下位機(jī)軟硬件設(shè)計(jì)20-50
• 3.1 下位機(jī)硬件設(shè)計(jì)20-28
• 3.1.1 硬件設(shè)計(jì)概述20
• 3.1.2 終端節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)20-26
• 3.1.3 協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)26-28
• 3.2 下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)28-45
• 3.2.1 軟件設(shè)計(jì)概述28-29
• 3.2.2 Z-Stack協(xié)議棧29-30
• 3.2.3 ZigBee軟件開發(fā)平臺(tái)30-31
• 3.2.4 節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)和通信31-35
• 3.2.5 溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)35-45
• 3.3 下位機(jī)系統(tǒng)性能測(cè)試45-49
• 3.3.1 數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量測(cè)試45-47
• 3.3.2 無線通信組網(wǎng)采集測(cè)試47-49
• 3.4 本章小結(jié)49-50
• 第4章 溫室專家模糊控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)50-64
• 4.1 系統(tǒng)環(huán)境控制特點(diǎn)分析50-51
• 4.2 專家控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)51-62
• 4.2.1 專家系統(tǒng)51-52
• 4.2.2 模糊理論52-53
• 4.2.3 模糊專家系統(tǒng)53-55
• 4.2.4 模糊專家控制系統(tǒng)在溫室中應(yīng)用55-62
• 4.3 本章小結(jié)62-64
• 第5章 上位機(jī)界面設(shè)計(jì)及系統(tǒng)功能測(cè)試64-68
• 5.1 上位機(jī)界面設(shè)計(jì)概述64
• 5.2 數(shù)據(jù)庫部分的開發(fā)64-66
• 5.3 環(huán)境參數(shù)顯示界面66-67
• 5.4 專家推理模塊界面67
• 5.5 本章小結(jié)67-68
• 第6章 總結(jié)與展望68-70
• 6.1 總結(jié)68
• 6.2 展望68-70
• 參考文獻(xiàn)70-74
• 后記74-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間論文發(fā)表及科研情況76

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：290386