【摘要】：葡萄霜霉病對葡萄產(chǎn)量影響嚴(yán)重,本文基于ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù),以CC2530F256芯片為核心控制芯片,設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了基于IEEE 802.15.4的低功耗、多節(jié)點(diǎn)、便捷式、能夠遠(yuǎn)距離通信的葡萄霜霉病數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)基于Z-Stack協(xié)議棧,運(yùn)用了ZigBee無線通信、自組網(wǎng)、多線程控制、PWM脈沖寬度調(diào)制等技術(shù)。通過樹型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將采集節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)、控制節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)聯(lián)系在一起,協(xié)同感知,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與信息的交互與傳遞。通過破壞霜霉病的發(fā)病必要條件來達(dá)到霜霉病的防控效果。本文研究的主要內(nèi)容包括:(1)采集節(jié)點(diǎn)利用AM2306傳感器采集葡萄環(huán)境下溫度數(shù)據(jù)與相對濕度數(shù)據(jù),采用GY-30傳感器采集葡萄環(huán)境下光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)。針對采集節(jié)點(diǎn)加入低功耗節(jié)能策略,對采集的數(shù)據(jù)整合打包,借助ZigBee網(wǎng)絡(luò)以點(diǎn)對點(diǎn)形式無線發(fā)送到匯聚節(jié)點(diǎn),同時通過OLED彩屏顯示出相關(guān)的數(shù)據(jù)信息。(2)控制節(jié)點(diǎn)由機(jī)械鏈路傳輸裝置和電子控制部分組成,負(fù)責(zé)等待接收匯聚節(jié)點(diǎn)下發(fā)的無線命令從而啟動補(bǔ)光。收到無線命令后觸發(fā)兩個繼電器接通,單片機(jī)STC89C52通過PWM方波脈沖信號實(shí)現(xiàn)對兩相四線步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速和方向的控制,在電機(jī)的作用下,通過合理的機(jī)械鏈路傳輸裝置,可自動控制照明裝置實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)式補(bǔ)光。(3)匯聚節(jié)點(diǎn)對接收到的數(shù)據(jù)包進(jìn)行解析判斷,并通過界面友好的上位機(jī)軟件實(shí)時顯示數(shù)據(jù)和繪制圖表。一旦發(fā)現(xiàn)相對濕度大于等于90%,同時光照強(qiáng)度小于等于10Lx時,即達(dá)到葡萄霜霉病發(fā)病閾值條件,將通過網(wǎng)絡(luò)短地址尋找距離最近的控制節(jié)點(diǎn)設(shè)備ID,以點(diǎn)對點(diǎn)形式或?qū)⒔柚酚晒?jié)點(diǎn)的單跳或多跳機(jī)制中轉(zhuǎn)發(fā)送補(bǔ)光命令通知相對應(yīng)的控制節(jié)點(diǎn)啟動。(4)系統(tǒng)安裝與測試。本系統(tǒng)在田間展開了系統(tǒng)測試與聯(lián)調(diào)工作。結(jié)果表明,在發(fā)射功率為-16dBm情況下葡萄大棚穩(wěn)定通信距離為70米,采集節(jié)點(diǎn)通過3節(jié)1.5V干電池供電,采集周期為1分鐘,控制節(jié)點(diǎn)通過旋轉(zhuǎn)式補(bǔ)光可覆蓋面積為80m~2,與固定照明方式相比,1個控制節(jié)點(diǎn)可替換掉之前8個控制節(jié)點(diǎn)和16個照明裝置,大大降低了試驗(yàn)的成本和電能消耗。與未安裝系統(tǒng)的相似大棚相比,葡萄植株白色斑點(diǎn)明顯較少,葡萄果實(shí)長勢良好,證實(shí)了系統(tǒng)可以有效的防治葡萄霜霉病的發(fā)生與蔓延。
【圖文】：

Z-Stack 協(xié)議棧，，對發(fā)送功率和 PM2 模式設(shè)置，搭建一個傳輸平臺自己的任務(wù)，通過操作任務(wù)輪詢機(jī)制來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和命令的交互與處理務(wù)為網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建、節(jié)點(diǎn)的綁定、信息的傳送、信息的接收和管理。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)使其以自發(fā)的形式在空間組成一個個域網(wǎng)，在網(wǎng)絡(luò)中通過密度的布置采集節(jié)點(diǎn)，使他們協(xié)同相互感知，通過外部傳感器采集外然后交給中央處理器對這些信息進(jìn)行進(jìn)一步分析并作出處理，通過網(wǎng)集節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)、控制節(jié)點(diǎn)和匯聚節(jié)點(diǎn)聯(lián)系在一起，協(xié)同配合穩(wěn)定 控制節(jié)點(diǎn)設(shè)計子控制部分和機(jī)械鏈路傳輸裝置組成，當(dāng)環(huán)境中溫濕度、光照強(qiáng)度達(dá)值時，控制節(jié)點(diǎn)收到無線命令，引導(dǎo)機(jī)械鏈路傳輸裝置實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)式補(bǔ)輸裝置由底部支架、存儲箱、燈支架和照明裝置組成。電子控制部塊 CC2530 進(jìn)行通信，基于 STC89C52 單片機(jī)控制 TB6600 步進(jìn)電機(jī)線 57 步進(jìn)電機(jī)帶動齒輪轉(zhuǎn)動，齒輪通過卡套固定在轉(zhuǎn)軸上，帶動燈裝置實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動，利用紅外對管來調(diào)整回轉(zhuǎn)方向，并對補(bǔ)光時間定時。

圖 2-1 L298N 驅(qū)動原理圖Fig.2-1 L298N drive principle.方案二：TB6600 電機(jī)驅(qū)動。B6600 驅(qū)動內(nèi)部具有光耦隔離電路，是一款專業(yè)的兩相步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，通進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)，PUL 端實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)速度快慢調(diào)節(jié)，細(xì)分設(shè)有 7 檔，為 1-32，由 S1S2S3開關(guān)控制，電流允許支持范圍為 0.5-3.5A，由 S4S5S6于 57 式電機(jī)具有良好的驅(qū)動效果，外形圖見圖 2-2，支持 PWM 脈沖調(diào)較低。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP274.2;S436.631

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 段鋒銳;石軍鋒;;一種基于ZigBee技術(shù)的溫室數(shù)據(jù)實(shí)時采集系統(tǒng)[J];自動化與儀表;2015年10期

2 何蘊(yùn)良;耿淑琴;汪金輝;;基于ZigBee無線傳感的空氣溫濕度監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計[J];現(xiàn)代電子技術(shù);2015年18期

3 顏金榮;于杰;;葡萄霜霉病的發(fā)生規(guī)律及防治措施[J];北京農(nóng)業(yè);2015年23期

4 彭愛梅;尹玉軍;毛曉英;;基于ZigBee的溫室WSN監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J];江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué);2014年12期

5 鞠傳香;吳志勇;;基于ZigBee技術(shù)的溫室大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)[J];江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué);2013年12期

6 孫正衛(wèi);張正華;張榮蜀;王曉天;王靖義;;基于Zigbee技術(shù)的智能大棚遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J];電子世界;2013年13期

7 張青培;王直;;基于ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)的SMT廠房溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計[J];電子設(shè)計工程;2013年01期

8 潘小琴;;基于Zigbee的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計[J];重慶科技學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2012年04期

9 張永梅;王凱峰;馬禮;楊沖;;基于ZigBee和GPRS的嵌入式遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計[J];計算機(jī)科學(xué);2012年06期

10 臺宏達(dá);田國會;宋保業(yè);劉賢鍇;;ZigBee2006協(xié)議棧的無線傳感執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建[J];單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用;2009年07期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前7條

1 毛威;基于ZigBee的溫室智能灌溉系統(tǒng)的改進(jìn)[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2017年

2 呂巖夫;葡萄霜霉病環(huán)境信息采集與控制系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2016年

3 王航;基于ZigBee的智能精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2015年

4 賈鵬程;馬鈴薯晚疫病低功耗環(huán)境信息采集系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2015年

5 李寧;基于ZigBee的低功耗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[D];華北電力大學(xué);2015年

6 唐艷;湖南省葡萄霜霉病的發(fā)病規(guī)律及藥劑篩選[D];湖南農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

7 孫巍;基于ZIGBEE協(xié)議的無線土壤溫、濕度監(jiān)測系統(tǒng)的研究[D];吉林農(nóng)業(yè)大學(xué);2012年

本文編號：2709589