本文關鍵詞：精準農(nóng)業(yè)無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點定位監(jiān)測系統(tǒng)設計

  更多相關文章： 精準農(nóng)業(yè) 節(jié)點定位 溫濕度 數(shù)據(jù)采集

【摘要】：我國農(nóng)業(yè)的發(fā)展促使精準農(nóng)業(yè)研究受到越來越高的重視,精準農(nóng)業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟的較大提高。精準農(nóng)業(yè)中要求將環(huán)境的適宜程度作為作物健康成長的有效標準。影響作物生長的因素主要為溫濕度及土壤的濕度等,快速準確地獲取農(nóng)作物的生長環(huán)境信息,了解作物的實時生長環(huán)境很重要。針對傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測所存在的采樣率低、工作效率低以及布線不便等缺點,本文設計了ZigBee無線傳感器網(wǎng)絡節(jié)點定位監(jiān)測系統(tǒng)。針對農(nóng)業(yè)中植物生長所需的良好環(huán)境信息的采集傳輸及上位機數(shù)據(jù)存儲等進行了十分詳細的分析與設計,最后進行數(shù)據(jù)庫的存儲為植物生長環(huán)境的研究提供有力分析數(shù)據(jù)。Zig Bee技術能夠被大眾接受與使用是因為其擁有獨特的優(yōu)點,例如其能量損耗小、能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡自組、設備布置靈活以及穩(wěn)定性能好等。無線傳感器網(wǎng)絡能夠進行實時環(huán)境信息采集、網(wǎng)絡環(huán)境數(shù)據(jù)通訊與處理,被廣泛用于醫(yī)療、室內(nèi)建筑、軍用民用及精準農(nóng)業(yè)植物生長環(huán)境方面。隨著國家對農(nóng)業(yè)發(fā)展的持續(xù)關注及精準農(nóng)業(yè)地迅速發(fā)展,無線傳感器網(wǎng)絡技術已經(jīng)被廣泛應用,成為采集農(nóng)業(yè)環(huán)境信息,不斷提高管理水平及增加作物產(chǎn)量必要手段。無線傳感器網(wǎng)絡技術中最重要的應用技術之一為傳感器節(jié)點定位技術。在進行環(huán)境數(shù)據(jù)測量感知的過程中,傳感器模塊的位置是測量數(shù)據(jù)獲取的重要方面,大量節(jié)點必須確定位置信息才能進行有效的環(huán)境信息監(jiān)測。因此,必須要采取一定的方法來確定網(wǎng)絡中各監(jiān)測節(jié)點的位置,進而得到實際地理環(huán)境信息。本文只對少數(shù)傳感器節(jié)點通過裝載GPS確定自身準確坐標,并利用數(shù)學智能算法確定其他未知節(jié)點的坐標位置,最終實現(xiàn)環(huán)境信息的準確定位,降低成本。本文主要探究的是基于RSSI測距的改進PSO定位優(yōu)化算法。應用高斯限制函數(shù)對測距定位方法RSSI進行優(yōu)化,能夠提高距離計算的準確性,與此同時將粒子群算法在進行搜索時引入混合變異策略以擴大搜索范圍,提高群體多樣性,能夠保證本文算法的全局搜索能力,有利于跳出局部最優(yōu)解,有效提高進化性能和節(jié)點定位精度。本文設計的基于精準農(nóng)業(yè)無線傳感網(wǎng)絡節(jié)點定位監(jiān)測系統(tǒng)主要是利用Zig Bee技術對影響植物生長的溫度濕度和土壤濕度進行監(jiān)測。其主要過程是由終端節(jié)點模塊向協(xié)調(diào)節(jié)點模塊發(fā)送一個入網(wǎng)請求的信號,等待協(xié)調(diào)節(jié)點同意信號,在收到同意信號后才能加入網(wǎng)絡,并將采集數(shù)據(jù)傳送到協(xié)調(diào)節(jié)點。協(xié)調(diào)節(jié)點在網(wǎng)絡中占據(jù)舉足輕重的地位,其將收到的監(jiān)測數(shù)據(jù)及時有效地傳送給上位機的監(jiān)測控制中心存儲區(qū),接著將數(shù)據(jù)進行有效的篩選和整合并顯示在上位機監(jiān)測界面,供給用戶查詢。本文中整個網(wǎng)絡系統(tǒng)軟件程序設計采用的是C#語言。最終經(jīng)過實際的現(xiàn)場試驗,表明本文設計的監(jiān)測系統(tǒng)滿足精準測量的要求。
【關鍵詞】：精準農(nóng)業(yè) 節(jié)點定位 溫濕度 數(shù)據(jù)采集
【學位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP212.9;TN929.5;S126
【目錄】：

• 摘要8-9
• 英文摘要9-11
• 1 引言11-17
• 1.1 研究背景和意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀13
• 1.3 主要研究內(nèi)容及研究方法13-14
• 1.3.1 研究內(nèi)容13-14
• 1.3.2 研究方法14
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)及技術路線14-16
• 1.4.1 論文結(jié)構(gòu)14-15
• 1.4.2 技術路線15-16
• 1.5 本章總結(jié)16-17
• 2 WSN技術及應用17-24
• 2.1 WSN組成結(jié)構(gòu)及體系17
• 2.2 重要的無線通信技術17-19
• 2.3 ZigBee通信技術19-22
• 2.3.1 ZigBee網(wǎng)絡節(jié)點19
• 2.3.2 ZigBee協(xié)議棧19-21
• 2.3.3 ZigBee網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)21-22
• 2.4 ZigBee技術在精準農(nóng)業(yè)中的應用22-23
• 2.5 本章總結(jié)23-24
• 3 精準農(nóng)業(yè)ZigBee網(wǎng)絡節(jié)點定位技術研究24-37
• 3.1 經(jīng)典定位方法24-28
• 3.1.1 基于測距的定位方法24-27
• 3.1.2 基于非測距的定位方法27-28
• 3.2 智能定位算法28-29
• 3.3 基于改進粒子群算法的傳感器節(jié)點定位29-36
• 3.3.1 RSSI測距誤差校正29
• 3.3.2 標準粒子群算法29-30
• 3.3.3 混合變異策略30-31
• 3.3.4 改進粒子群定位算法31-32
• 3.3.5 適應度函數(shù)32-33
• 3.3.6 仿真實驗33-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 4 精準農(nóng)業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)需求分析及整體設計37-40
• 4.1 系統(tǒng)需求分析37-38
• 4.2 系統(tǒng)設計要求38
• 4.3 系統(tǒng)整體設計38-39
• 4.4 本章小結(jié)39-40
• 5 系統(tǒng)的硬件設計40-50
• 5.1 傳感器終端節(jié)點設計40-47
• 5.1.1 CC2530主芯片處理模塊40-43
• 5.1.2 傳感器選型43-47
• 5.2 協(xié)調(diào)節(jié)點的設計47
• 5.3 電源管理電路的設計47-48
• 5.4 串口電路設計48-49
• 5.5 本章總結(jié)49-50
• 6 系統(tǒng)的軟件設計50-62
• 6.1 Z-Stack協(xié)議棧組網(wǎng)50-53
• 6.2 協(xié)調(diào)節(jié)點軟件設計53-55
• 6.3 終端節(jié)點軟件設計55-59
• 6.4 上位機監(jiān)測界面的設計59-61
• 6.5 本章小結(jié)61-62
• 7 系統(tǒng)測試62-67
• 7.1 低功耗性能測試62
• 7.2 組網(wǎng)及數(shù)據(jù)傳輸測試62-63
• 7.3 系統(tǒng)穩(wěn)定性測試63
• 7.4 監(jiān)測系統(tǒng)現(xiàn)場試驗63-66
• 7.5 本章小結(jié)66-67
• 8 結(jié)論與展望67-69
• 8.1 結(jié)論67-68
• 8.2 展望68
• 8.3 本章小結(jié)68-69
• 致謝69-70
• 參考文獻70-75
• 附錄75-78
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文78

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本文編號：869714