本文關(guān)鍵詞：基于WSN的灌區(qū)信息監(jiān)測及三維可視化系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：灌區(qū)信息監(jiān)測是提高灌區(qū)現(xiàn)代化管理水平的一個重要內(nèi)容。傳統(tǒng)的灌區(qū)信息監(jiān)測系統(tǒng)呈現(xiàn)出單點、有線和本地的特點,難以實現(xiàn)灌區(qū)尺度的信息監(jiān)測。利用現(xiàn)代水利信息化技術(shù),及時獲取水資源系統(tǒng)的實時水狀態(tài)信息,成為與現(xiàn)代水資源管理技術(shù)發(fā)展相平行的重要支撐技術(shù)問題。針對灌區(qū)范圍大、工程分散、區(qū)內(nèi)氣候差異、降雨時空分布不均勻等特點,本文從無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)出發(fā),選取人民勝利渠渠首為典型試驗場景,對智慧灌區(qū)復(fù)雜環(huán)境下的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)處理進行了研究和實現(xiàn),具體工作如下:1、基于ZigBee協(xié)議的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計與實現(xiàn):采用TI推出的ZigBee片上系統(tǒng)解決方案CC2530,并結(jié)合業(yè)界領(lǐng)先的Z-Stack協(xié)議棧,給出了無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的總體設(shè)計方案。同時,針對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浍@取、網(wǎng)絡(luò)管理、多源數(shù)據(jù)采集接口和數(shù)據(jù)采集控制等問題,從軟硬件兩方面對協(xié)調(diào)器、路由器和端節(jié)點進行了實現(xiàn)。2、基于WSN的灌區(qū)信息監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn):針對人民勝利渠灌區(qū)的復(fù)雜環(huán)境,結(jié)合目前灌區(qū)節(jié)水改造、續(xù)建配套存在的問題,選取具有代表性的渠首作為灌區(qū)信息監(jiān)測系統(tǒng)的典型試驗場景。將基于ZigBee協(xié)議構(gòu)建的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于灌區(qū)信息化建設(shè),對農(nóng)田土壤含水率、環(huán)境溫濕度以及經(jīng)緯度等信息進行自動化采集傳輸。為解決感知數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程實時傳輸問題,采用STM32F107作為應(yīng)用處理器,將基于ZigBee協(xié)議的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與基于TCP/IP協(xié)議的GPRS模塊相連接。引入μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)對處理器軟硬件資源進行管理,規(guī)避前后臺程序設(shè)計缺陷,實現(xiàn)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)與Internet間自由的信息交流。3、基于Unity 3D的渠首三維可視化系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn):創(chuàng)新性地將虛擬的場景與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)感知的數(shù)據(jù)融合,利用感知數(shù)據(jù)驅(qū)動虛擬場景運動,形成灌區(qū)水資源時空信息。首先,采用3D Max對典型試驗場景中的渠首閘、渠道、建筑物以及附近農(nóng)田樹木等對象進行建模。然后,通過Unity 3D引擎進行模型集成和調(diào)度,實現(xiàn)了典型場景漫游、閘門量水、土壤墑情可視化和信息查詢等功能。測試結(jié)果表明,本文研究的灌區(qū)監(jiān)測系統(tǒng)具有良好的擴展性,運行穩(wěn)定,能可靠地實現(xiàn)灌區(qū)信息采集與傳輸。實現(xiàn)的渠首三維可視化系統(tǒng),將感知數(shù)據(jù)與虛擬場景融合,直觀表現(xiàn)感知數(shù)據(jù),為灌區(qū)信息處理提供了新思路。同時,開發(fā)的土壤墑情在線監(jiān)測設(shè)備通過河南省電子產(chǎn)品監(jiān)督檢驗所檢驗,并已應(yīng)用于河南省人民勝利渠管理局,為灌區(qū)的信息化建設(shè)起到一定的示范作用。
【關(guān)鍵詞】：智慧灌區(qū) 灌區(qū)信息化 ZigBee WSN Unity 3D μC/OS-Ⅱ
【學(xué)位授予單位】：華北水利水電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S27;TP212.9;TN929.5
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 引言9
• 1.2 課題研究背景及意義9-10
• 1.3 國內(nèi)外發(fā)展概況10-13
• 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀11-13
• 1.4 研究的主要內(nèi)容13
• 1.5 章節(jié)安排13-15
• 2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)15-23
• 2.1 引言15
• 2.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述15-19
• 2.2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)15-18
• 2.2.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)18-19
• 2.3 ZigBee協(xié)議19-21
• 2.3.1 ZigBee協(xié)議棧架構(gòu)19-20
• 2.3.2 技術(shù)規(guī)范20-21
• 2.4 本章小結(jié)21-23
• 3 基于ZigBee協(xié)議的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計與實現(xiàn)23-41
• 3.1 引言23
• 3.2 基于ZigBee協(xié)議的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的總體方案23-25
• 3.2.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)23
• 3.2.2 協(xié)調(diào)器節(jié)點設(shè)計23-24
• 3.2.3 多源信息ZigBee終端節(jié)點設(shè)計24-25
• 3.2.4 路由中繼節(jié)點設(shè)計25
• 3.3 基于ZigBee協(xié)議的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)25-40
• 3.3.1 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)硬件25-30
• 3.3.2 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)軟件30-37
• 3.3.3 軟硬件聯(lián)調(diào)及結(jié)果分析37-40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 4 基于WSN的灌區(qū)信息監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)41-67
• 4.1 引言41
• 4.2 基于WSN的灌區(qū)信息監(jiān)測系統(tǒng)總體設(shè)計41-43
• 4.2.1 基于WSN的灌區(qū)信息監(jiān)測系統(tǒng)總體架構(gòu)41-42
• 4.2.2 遠(yuǎn)程傳輸網(wǎng)關(guān)42
• 4.2.3 感知節(jié)點42-43
• 4.3 基于WSN的灌區(qū)信息監(jiān)測系統(tǒng)的實現(xiàn)43-55
• 4.3.1 灌區(qū)信息監(jiān)測系統(tǒng)硬件43-50
• 4.3.2 灌區(qū)信息監(jiān)測系統(tǒng)軟件50-55
• 4.4 調(diào)試結(jié)果55-65
• 4.4.1 現(xiàn)場安裝情況55-59
• 4.4.2 結(jié)果分析59-65
• 4.5 本章小結(jié)65-67
• 5 基于Unity 3D的渠首三維可視化系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)67-79
• 5.1 引言67
• 5.2 基于Unity 3D的渠首三維可視化系統(tǒng)的總體設(shè)計67-68
• 5.2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計框架67
• 5.2.2 渠首三維場景構(gòu)建67-68
• 5.2.3 渠首三維可視化系統(tǒng)的功能68
• 5.3 系統(tǒng)開發(fā)68-76
• 5.3.1 地形建模68-69
• 5.3.2 建筑物建模69-72
• 5.3.3 三維可視化系統(tǒng)功能開發(fā)72-76
• 5.4 三維可視化系統(tǒng)展示76-78
• 5.5 本章小結(jié)78-79
• 6 結(jié)論與展望79-81
• 6.1 總結(jié)79
• 6.2 展望79-81
• 攻讀學(xué)位期間參加的科研項目及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文81-83
• 致謝83-85
• 參考文獻85-87

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 何來躍,向愛農(nóng);贛撫平原灌區(qū)防旱抗旱存在的問題及建議[J];江西水利科技;2005年01期

2 盛學(xué)平;;張星鎮(zhèn)聯(lián)合灌區(qū)管理總站實現(xiàn)建管并重[J];山東水利;2006年01期

3 鄭公社;;灌區(qū)管理創(chuàng)新的實踐與探索[J];陜西水利;2006年04期

4 王軍政;;西安沃泰科技有限公司:以灌區(qū)實際需求為根本——參與夾馬口灌區(qū)節(jié)水灌溉信息管理系統(tǒng)建設(shè)體會[J];中國水利;2006年21期

5 付恩喜;;灌區(qū)管理模式初探[J];科技咨詢導(dǎo)報;2007年07期

6 羊立華;;統(tǒng)計在灌區(qū)管理中的應(yīng)用[J];湖南水利水電;2007年02期

7 白鵬翔;魏銘;伏新禮;白君彩;;灌區(qū)管理單位為新農(nóng)村建設(shè)服務(wù)的對策與建議[J];陜西水利;2007年06期

8 ;陜西5個灌區(qū)被列入信息化灌區(qū)試點[J];水利水電技術(shù);2008年02期

9 茍和平;;關(guān)于解決灌區(qū)發(fā)展深層次問題的思考[J];陜西水利;2009年05期

10 杜學(xué)梅;;國內(nèi)外灌區(qū)管理信息化建設(shè)現(xiàn)狀分析[J];科技信息;2010年14期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張澤中;徐建新;齊青青;李彥彬;;生態(tài)灌區(qū)與生態(tài)灌區(qū)健康探討[A];現(xiàn)代節(jié)水高效農(nóng)業(yè)與生態(tài)灌區(qū)建設(shè)（下）[C];2010年

2 唐蓮;;節(jié)水型灌區(qū)載體評價指標(biāo)體系[A];現(xiàn)代節(jié)水高效農(nóng)業(yè)與生態(tài)灌區(qū)建設(shè)（下）[C];2010年

3 沈波;黃勇;;三聯(lián)灌區(qū)自動化控制技術(shù)研究與應(yīng)用[A];中國水利學(xué)會2003學(xué)術(shù)年會論文集[C];2003年

4 杜麗敏;崔增軍;;影響石家莊市灌區(qū)水利可持續(xù)發(fā)展的因素及對策[A];“科學(xué)發(fā)展觀與沿海經(jīng)濟”高層論壇暨省專家獻策服務(wù)團換屆大會論文集[C];2007年

5 曾勰婷;;石羊河流域灌區(qū)決策支持系統(tǒng)的研究與開發(fā)[A];2007年中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文摘要集[C];2007年

6 羅強;王長德;黃介生;;灌區(qū)的現(xiàn)代化與信息化建設(shè)問題[A];湖北省水利學(xué)會2003年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2003年

7 孫衛(wèi);鄒鴻遠(yuǎn);;灌區(qū)農(nóng)戶水權(quán)分配制度創(chuàng)新模式研究[A];中國水利學(xué)會2003學(xué)術(shù)年會論文集[C];2003年

8 崔新會;王峰;馮百友;;優(yōu)化引黃工程模型 發(fā)揮灌區(qū)綜合效益[A];山東水利學(xué)會第九屆優(yōu)秀學(xué)術(shù)論文集[C];2004年

9 馬理輝;汪有科;吳普特;;灌區(qū)灌溉技術(shù)的虛擬篩選[A];農(nóng)業(yè)工程科技創(chuàng)新與建設(shè)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)——2005年中國農(nóng)業(yè)工程學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集第二分冊[C];2005年

10 黃介生;陳祖梅;張士菊;Biju George;Hector Malano;;湖北省漳河灌區(qū)財務(wù)生存能力分析[A];人水和諧及新疆水資源可持續(xù)利用——中國科協(xié)2005學(xué)術(shù)年會論文集[C];2005年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 阿外;國外灌區(qū) 改革實例[N];中國水利報;2002年

2 韓楚歌;情系灌區(qū)每寸土[N];白銀日報;2006年

3 本版編輯 陳金水 河海大學(xué)計算機科學(xué)與工程系教授 饒碧玉;信息技術(shù)支持農(nóng)田灌區(qū)[N];中國水利報;2006年

4 記者 王琳;搞好灌區(qū)行風(fēng)評議 促進水利政風(fēng)行風(fēng)建設(shè)[N];中國水利報;2007年

5 肖宏泰邋蘇守滿 劉勇;興電灌區(qū)科技興水保豐收[N];甘肅經(jīng)濟日報;2007年

6 張國憲邋通訊員 朱麗杰;河北移動信息化造福灌區(qū)農(nóng)民[N];人民郵電;2007年

7 郭猛 楊麗雪;灤下灌區(qū)靠科技一年節(jié)水1500萬立方米[N];唐山勞動日報;2006年

8 陸軍 江永高 張正亞;建管并重：灌區(qū)發(fā)展的法寶[N];中國水利報;2007年

9 記者 雷哲俠 見習(xí)記者 李斌;加強灌區(qū)管理 促進農(nóng)民增收[N];運城日報;2007年

10 華北水利水電學(xué)院 李志濤 嚴(yán)軍 楊寶中;多措并舉促進灌區(qū)可持續(xù)發(fā)展[N];中國水利報;2008年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 高偉增;灌區(qū)水量優(yōu)化配置理論及計算機管理決策系統(tǒng)研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2008年

2 李軍媛;灌區(qū)水文生態(tài)系統(tǒng)的綜合評價研究[D];長安大學(xué);2013年

3 翟進;基于遙感技術(shù)的干旱灌區(qū)水鹽平衡及生態(tài)需水研究[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué);2009年

4 馮廣平;干旱內(nèi)陸河灌區(qū)水鹽監(jiān)測與綜合效益評價研究[D];新疆農(nóng)業(yè)大學(xué);2006年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 杜雪;基于嵌入式和云服務(wù)器的灌區(qū)信息監(jiān)測系統(tǒng)的研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2015年

2 胡陽光;低成本灌區(qū)流量監(jiān)測系統(tǒng)研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2015年

3 吳玉宣;智能墑情監(jiān)測及灌溉調(diào)水控制系統(tǒng)開發(fā)[D];北方工業(yè)大學(xué);2016年

4 張志鑫;不確定條件下灌區(qū)多水源優(yōu)化配置模型研究[D];東北農(nóng)業(yè)大學(xué);2016年

5 趙揚搏;船行灌區(qū)水稻需水監(jiān)測及灌溉預(yù)報模型研究[D];揚州大學(xué);2016年

6 宋東東;基于WSN的灌區(qū)信息監(jiān)測及三維可視化系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D];華北水利水電大學(xué);2016年

7 劉希勝;青海省灌區(qū)管理存在的問題及制度改革探討[D];首都師范大學(xué);2008年

8 劉曉艷;灌區(qū)農(nóng)用水水位流量率定及用水管理系統(tǒng)設(shè)計研究[D];新疆農(nóng)業(yè)大學(xué);2009年

9 薛富強;基于短消息的灌區(qū)水量水費計征系統(tǒng)的研究[D];西安理工大學(xué);2005年

10 趙軍校;灌區(qū)信息管理網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的探索[D];西安理工大學(xué);2002年

  本文關(guān)鍵詞：基于WSN的灌區(qū)信息監(jiān)測及三維可視化系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：469095