本文關(guān)鍵詞：水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境智能監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：近年來,國內(nèi)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)快速發(fā)展,生產(chǎn)的水產(chǎn)品不但實現(xiàn)了自給自足,還大量出口國外。然而,傳統(tǒng)的水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)在環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測方面存在諸多問題。傳統(tǒng)人工監(jiān)測的方法,不但浪費了大量的人力和財力,由于人工監(jiān)測,還導(dǎo)致采集到的數(shù)據(jù)存在誤差,用戶無法對水質(zhì)的變化做出正確的判斷,使得該行業(yè)的發(fā)展受到較大的制約。隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展,開始廣泛應(yīng)用于各個行業(yè),也為水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測提供了新的解決方案。因此,關(guān)于如何更好的利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控水產(chǎn)養(yǎng)殖的研究受到了廣泛的關(guān)注,已成為一個熱點問題。論文依托甘肅省科學(xué)院傳感技術(shù)研究所承擔(dān)的甘肅省科技支撐計劃項目:基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)。在詳細(xì)闡述國內(nèi)外關(guān)于水產(chǎn)養(yǎng)殖問題的基礎(chǔ)上,針對傳統(tǒng)水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測誤差較大、監(jiān)測不及時、耗費大量人力財力等問題,以無線傳感器網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ),就水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境的智能監(jiān)測展開研究。本論文的主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點:(1)針對硬件電路的設(shè)計部分,分別設(shè)計核心板、傳感器調(diào)理模塊、電源模塊、電源管理模塊、通訊模塊和相關(guān)接口。以CC2530芯片為主控芯片,設(shè)計微處理器模塊和射頻收發(fā)模塊。根據(jù)不同傳感器的輸出特性,設(shè)計相應(yīng)的調(diào)理電路。節(jié)點采用9V蓄電池供電,分別設(shè)計了9V穩(wěn)壓電路、降壓電路和反轉(zhuǎn)電路,并做了防干擾處理。為延長傳感器的使用時間,設(shè)計了電源管理模塊,對各個傳感器采用獨立供電。根據(jù)不同模塊劃分PCB,減少各模塊之間與外界的干擾。(2)針對PH傳感器和溶解氧傳感器易受溫度影響的特性,將理論與實際測試環(huán)境相結(jié)合,首先利用最小二乘法對溫度傳感器進行補償標(biāo)定,再對PH傳感器和溶解氧傳感器分別建立溫度補償標(biāo)定模型,從而提高測量的精度。(3)在軟件方面,分別設(shè)計了協(xié)調(diào)節(jié)點、路由節(jié)點和終端節(jié)點的應(yīng)用軟件,通過A/D轉(zhuǎn)換程序,將傳感器輸出的模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。通過模擬開關(guān)程序,對各個傳感器的電壓進行獨立管理。采用LabVIEW設(shè)計監(jiān)控中心軟件,采用曲線的形式對各個終端節(jié)點采集到的不同區(qū)域的水質(zhì)參數(shù)進行實時監(jiān)控,對于異常的數(shù)據(jù),通過DTU模塊給用戶發(fā)送預(yù)報警短信。這套水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境智能監(jiān)測系統(tǒng)能夠自動采集溫度、PH值、溶解氧和濁度等水質(zhì)參數(shù),并且及時傳輸數(shù)據(jù),達到數(shù)據(jù)監(jiān)測的準(zhǔn)確性、及時性和簡便性的目的。通過現(xiàn)場測試表明,溫度的相對誤差為±0.1℃,PH值的相對誤差為±0.04,溶解氧的相對誤差為±0.1mg/L,濁度的相對誤差為±0.1NTU,符合水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測的要求。由于系統(tǒng)硬件實現(xiàn)起來簡單、成本低,數(shù)據(jù)傳輸及時、準(zhǔn)確,網(wǎng)絡(luò)自組織能力、自愈能力強,具有較高的實際意義和應(yīng)用價值,可以廣泛應(yīng)用于水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域。
【關(guān)鍵詞】：水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測 補償標(biāo)定 CC2530
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S951.2;TP274
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 緒論11-15
• 1.1 課題的研究背景及意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究狀況12-13
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀12
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 課題來源13
• 1.4 論文研究的主要內(nèi)容13-14
• 1.5 論文章節(jié)安排14-15
• 2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)及ZigBee技術(shù)15-22
• 2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)簡介15-16
• 2.2 近距離無線通信技術(shù)16-18
• 2.3 ZigBee技術(shù)概述18-21
• 2.3.1 ZigBee技術(shù)的優(yōu)點18
• 2.3.2 ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/span>18-19
• 2.3.3 ZigBee協(xié)議19-21
• 2.4 本章小結(jié)21-22
• 3 系統(tǒng)整體方案設(shè)計22-27
• 3.1 技術(shù)要求22-23
• 3.2 水質(zhì)參數(shù)檢測方案23-26
• 3.2.1 溫度檢測方案23-24
• 3.2.2 PH值檢測方案24-25
• 3.2.3 溶解氧檢測方案25-26
• 3.2.4 濁度檢測方案26
• 3.3 本章小結(jié)26-27
• 4 系統(tǒng)硬件設(shè)計27-48
• 4.1 微處理器模塊27
• 4.2 核心板電路設(shè)計27-29
• 4.3 傳感器選型及調(diào)理電路設(shè)計29-36
• 4.3.1 溫度傳感器調(diào)理電路設(shè)計29-30
• 4.3.2 PH傳感器調(diào)理電路設(shè)計30-32
• 4.3.3 溶解氧傳感器調(diào)理電路設(shè)計32-34
• 4.3.4 濁度傳感器調(diào)理電路設(shè)計34-36
• 4.4 傳感器補償標(biāo)定36-40
• 4.4.1 溫度補償標(biāo)定36-37
• 4.4.2 PH補償標(biāo)定37-38
• 4.4.3 溶解氧補償標(biāo)定38-40
• 4.5 電源模塊設(shè)計40-43
• 4.5.1 9V穩(wěn)壓電路40-42
• 4.5.2 降壓電路42-43
• 4.5.3 反轉(zhuǎn)電路43
• 4.6 相關(guān)接口電路設(shè)計43-46
• 4.6.1 模擬開關(guān)電路43-44
• 4.6.2 RS232通信串口44-45
• 4.6.3 JTAG接口45
• 4.6.4 排插引腳電路45-46
• 4.7 PCB板設(shè)計46-47
• 4.8 本章小結(jié)47-48
• 5 系統(tǒng)軟件設(shè)計48-62
• 5.1 Z-Stack協(xié)議棧48-50
• 5.2 通信協(xié)議50-51
• 5.3 節(jié)點軟件開發(fā)51-58
• 5.3.1 軟件開發(fā)環(huán)境51-52
• 5.3.2 協(xié)調(diào)節(jié)點軟件設(shè)計52-55
• 5.3.3 路由節(jié)點軟件設(shè)計55-56
• 5.3.4 終端節(jié)點軟件設(shè)計56-58
• 5.4 監(jiān)控中心軟件設(shè)計58-61
• 5.4.1 軟件開發(fā)環(huán)境58-59
• 5.4.2 LABVIEW軟件設(shè)計59-61
• 5.5 本章小結(jié)61-62
• 6 系統(tǒng)測試62-70
• 6.1 傳感器精度測試62-63
• 6.2 DTU測試63-65
• 6.3 系統(tǒng)測試65-69
• 6.4 本章小結(jié)69-70
• 結(jié)論70-72
• 致謝72-73
• 參考文獻73-76
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果76

【參考文獻】

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  本文關(guān)鍵詞：水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境智能監(jiān)測系統(tǒng)的開發(fā)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：428755