本文關(guān)鍵詞：基于WSN的循環(huán)水養(yǎng)殖多參數(shù)巡回監(jiān)控系統(tǒng)研制

  更多相關(guān)文章： WSN 循環(huán)水養(yǎng)殖 水質(zhì)監(jiān)測(cè) 傳感器清洗 Si4432 傳輸可靠性

【摘要】：近年來(lái),循環(huán)水養(yǎng)殖以其高效節(jié)水、幾乎無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)得到不斷發(fā)展,但該方式易存在人為過(guò)分干預(yù)造成水環(huán)境生態(tài)失衡、水產(chǎn)品代謝物增多等問(wèn)題,使得水質(zhì)惡化,導(dǎo)致水產(chǎn)品生長(zhǎng)緩慢,甚至死亡。因此,對(duì)循環(huán)水養(yǎng)殖水質(zhì)參數(shù)的監(jiān)測(cè)勢(shì)在必行。隨著WSN技術(shù)日益成熟,水質(zhì)監(jiān)測(cè)方法已逐漸從人工取樣分析發(fā)展到自動(dòng)化遠(yuǎn)程監(jiān)控。目前,水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)普遍采用pH電極、溶解氧電極檢測(cè)水質(zhì),但電極易污染、測(cè)量不穩(wěn)定等問(wèn)題并未得到很好的解決;此外,也存在養(yǎng)殖環(huán)境復(fù)雜導(dǎo)致WSN數(shù)據(jù)傳輸可靠性不高的問(wèn)題。針對(duì)上述問(wèn)題,研制一種適用于循環(huán)水養(yǎng)殖的水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)。在分析現(xiàn)有循環(huán)水養(yǎng)殖水質(zhì)參數(shù)監(jiān)測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)上,研制一種基于WSN的循環(huán)水養(yǎng)殖多參數(shù)巡回監(jiān)控系統(tǒng),主要包括以下幾個(gè)方面:(1)針對(duì)水質(zhì)監(jiān)測(cè)過(guò)程中pH電極與溶解氧電極存在易污染導(dǎo)致檢測(cè)誤差大的問(wèn)題,設(shè)計(jì)一種傳感器自動(dòng)清洗裝置,可實(shí)現(xiàn)電極定期清洗,具有抗污染、穩(wěn)定性強(qiáng)的特點(diǎn);(2)針對(duì)WSN數(shù)據(jù)傳輸可靠性問(wèn)題,在實(shí)現(xiàn)Si4432數(shù)據(jù)傳輸基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)通信方案,并采用自定義數(shù)據(jù)包格式及數(shù)據(jù)重傳技術(shù)減少丟包率,提高數(shù)據(jù)傳輸可靠性;(3)研制循環(huán)水養(yǎng)殖水質(zhì)多參數(shù)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn),根據(jù)實(shí)現(xiàn)功能分為傳感器節(jié)點(diǎn)與終端節(jié)點(diǎn),并完成相關(guān)硬件電路與軟件設(shè)計(jì)。硬件電路主要包括MCU控制電路、多參數(shù)采集模塊、無(wú)線通信模塊、傳感器清洗模塊、USB通信模塊等;軟件設(shè)計(jì)主要包括:主控制系統(tǒng)、多參數(shù)采集以及傳感器自動(dòng)清洗等;(4)設(shè)計(jì)功能豐富的上位機(jī)監(jiān)控軟件,實(shí)現(xiàn)水質(zhì)參數(shù)實(shí)時(shí)顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、故障診斷與短信報(bào)警等功能,便于用戶(hù)及時(shí)分析處理;(5)搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái),并進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)測(cè)試,驗(yàn)證監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)用性與可靠性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)水質(zhì)參數(shù)自動(dòng)采集且檢測(cè)誤差較低;傳感器自動(dòng)清洗裝置能夠?qū)崿F(xiàn)傳感器探頭在線清洗,提高傳感器檢測(cè)精度;通過(guò)設(shè)計(jì)的節(jié)點(diǎn)通信方案、自定義數(shù)據(jù)包以及數(shù)據(jù)重傳機(jī)制能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)可靠傳輸,達(dá)到預(yù)期效果。
【關(guān)鍵詞】：WSN 循環(huán)水養(yǎng)殖 水質(zhì)監(jiān)測(cè) 傳感器清洗 Si4432 傳輸可靠性
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TP277
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 研究背景及意義10-12
• 1.2 研究現(xiàn)狀與分析12-15
• 1.2.1 水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀12-13
• 1.2.2 有線傳感器水質(zhì)監(jiān)測(cè)13-14
• 1.2.3 無(wú)線傳感器水質(zhì)監(jiān)測(cè)14-15
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容15-16
• 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)16-18
• 第二章 循環(huán)水養(yǎng)殖多參數(shù)巡回監(jiān)控系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)18-25
• 2.1 引言18
• 2.2 系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)18-23
• 2.2.1 多參數(shù)采樣模塊19-22
• 2.2.2 控制器模塊22
• 2.2.3 無(wú)線通信模塊22
• 2.2.4 傳感器清洗模塊22
• 2.2.5 上位機(jī)軟件22-23
• 2.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)23-24
• 2.3.1 傳感器自動(dòng)清洗技術(shù)23-24
• 2.3.2 WSN數(shù)據(jù)可靠傳輸技術(shù)24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 第三章 循環(huán)水養(yǎng)殖水質(zhì)多參數(shù)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)25-47
• 3.1 引言25
• 3.2 水質(zhì)多參數(shù)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)25-26
• 3.2.1 傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)25
• 3.2.2 終端節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)25-26
• 3.3 多參數(shù)采集模塊設(shè)計(jì)26-37
• 3.3.1 p H采集電路26-30
• 3.3.2 溶解氧采集電路30-34
• 3.3.3 溫度采集電路34-36
• 3.3.4 水位采集電路36-37
• 3.4 監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)主電路設(shè)計(jì)37-41
• 3.4.1 MCU控制模塊37-38
• 3.4.2 無(wú)線通信模塊38-39
• 3.4.3 電源模塊39-40
• 3.4.4 JTAG模塊40-41
• 3.5 監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)41-45
• 3.5.1 軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境介紹41
• 3.5.2 傳感器節(jié)點(diǎn)程序41-44
• 3.5.3 終端節(jié)點(diǎn)程序44-45
• 3.6 本章小結(jié)45-47
• 第四章 傳感器自動(dòng)清洗與數(shù)據(jù)可靠傳輸技術(shù)47-67
• 4.1 引言47
• 4.2 傳感器自動(dòng)清洗技術(shù)47-53
• 4.2.1 超聲波清洗原理47-49
• 4.2.2 超聲波清洗效果影響因素49-51
• 4.2.3 傳感器清洗裝置設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)51-53
• 4.3 Si4432數(shù)據(jù)傳輸與實(shí)現(xiàn)53-59
• 4.3.1 通信模塊選型53-54
• 4.3.2 射頻模塊簡(jiǎn)介54-56
• 4.3.3 Si4432數(shù)據(jù)傳輸56-59
• 4.4 WSN節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)可靠傳輸方案設(shè)計(jì)59-66
• 4.4.1 節(jié)點(diǎn)通信方案設(shè)計(jì)60-63
• 4.4.2 數(shù)據(jù)包格式定義63-65
• 4.4.3 數(shù)據(jù)重傳機(jī)制65-66
• 4.5 本章小結(jié)66-67
• 第五章 上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)分析67-89
• 5.1 引言67
• 5.2 上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)67-78
• 5.2.1 軟件總體功能介紹67-69
• 5.2.2 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)69-71
• 5.2.3 監(jiān)控軟件界面顯示71-75
• 5.2.4 DTU短信報(bào)警功能75-78
• 5.3 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)與分析78-87
• 5.3.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備78-79
• 5.3.2 水質(zhì)參數(shù)采集實(shí)驗(yàn)79-80
• 5.3.3 傳感器清洗對(duì)比實(shí)驗(yàn)80-81
• 5.3.4 無(wú)線通信距離測(cè)試81-83
• 5.3.5 通信方案對(duì)比實(shí)驗(yàn)83-86
• 5.3.6 數(shù)據(jù)重傳實(shí)驗(yàn)86-87
• 5.4 本章小結(jié)87-89
• 第六章 總結(jié)與展望89-91
• 6.1 總結(jié)89
• 6.2 展望89-91
• 參考文獻(xiàn)91-95
• 致謝95-96
• 攻讀碩士學(xué)位期間的成果96

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