發(fā)布時(shí)間：2020-10-15 09:49

　　 集沙儀作為研究土壤風(fēng)蝕的重要儀器,大部分需要人工參與采集測(cè)量計(jì)算,其自動(dòng)化水平不高,因此課題組以土壤風(fēng)蝕沙化檢測(cè)集沙儀機(jī)械結(jié)構(gòu)為依托,設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)出全自動(dòng)集沙儀監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。整個(gè)集沙儀監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由一個(gè)主控制器節(jié)點(diǎn)以及多個(gè)副集沙儀節(jié)點(diǎn)組成;系統(tǒng)采用ZigBee無(wú)線自組網(wǎng)絡(luò)傳輸各傳感器數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)最后匯聚到主傳感器中,經(jīng)打包編碼存儲(chǔ)并發(fā)送到服務(wù)器端。集沙儀節(jié)點(diǎn)選用兩只高線性度、額定負(fù)荷為600g的稱重傳感器作為質(zhì)量轉(zhuǎn)換器件,系統(tǒng)中模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用亞德諾半導(dǎo)體公司的高分辨率(24bit)、高精度(±30ppm)低噪聲(8nV)的AD7192,為集沙儀監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的沙塵質(zhì)量數(shù)據(jù)精度提供了保障;監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還集成多種環(huán)境傳感器(溫濕度、氣壓、光照、風(fēng)向等),以便為后續(xù)深入研究土壤風(fēng)蝕提供數(shù)據(jù)支持,集成步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器件,可實(shí)現(xiàn)集沙筒質(zhì)量溢出自動(dòng)傾倒沙塵。主傳感器節(jié)點(diǎn)軟件內(nèi)建文件系統(tǒng),根據(jù)時(shí)間日期自動(dòng)更改文件存放位置,可實(shí)現(xiàn)將每個(gè)集沙儀節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)按MAC地址存儲(chǔ)在本機(jī)SD卡中;系統(tǒng)可統(tǒng)計(jì)并上傳集沙儀節(jié)點(diǎn)在線數(shù)量以及對(duì)應(yīng)集沙儀的MAC地址。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè)試實(shí)驗(yàn)中模數(shù)轉(zhuǎn)換器硬件噪聲測(cè)得零差分輸入時(shí)計(jì)算偏移電壓分別為221.9nV、321.6nV;系統(tǒng)接入稱重傳感器時(shí),數(shù)據(jù)穩(wěn)定無(wú)明顯異常波動(dòng),連續(xù)測(cè)得數(shù)據(jù)方差分別是0.36、0.24;在稱重傳感器的質(zhì)量標(biāo)定實(shí)驗(yàn)中,獲得了質(zhì)量與模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出值的擬合函數(shù),線性度理想。
【學(xué)位單位】：北京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：S157;S237
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 課題研究背景和意義
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意義
    1.2 研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.3 課題研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線
        1.3.1 研究目的
        1.3.2 研究?jī)?nèi)容
        1.3.3 研究的技術(shù)路線
2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)
    2.1 設(shè)計(jì)要求
    2.2 設(shè)計(jì)原理
    2.3 總體方案
    2.4 系統(tǒng)架構(gòu)
    2.5 本章小結(jié)
3 全自動(dòng)土壤風(fēng)蝕沙化檢測(cè)集沙儀監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
    3.1 硬件系統(tǒng)
        3.1.1 硬件組成
    3.2 測(cè)量模塊設(shè)計(jì)
        3.2.1 壓力傳感器
        3.2.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換器
        3.2.3 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)
        3.2.4 姿態(tài)檢測(cè)
        3.2.5 溫濕度檢測(cè)
        3.2.6 氣壓檢測(cè)
        3.2.7 光強(qiáng)度檢測(cè)
        3.2.8 時(shí)鐘系統(tǒng)
        3.2.9 電壓、電流檢測(cè)
    3.3 單片機(jī)處理模塊設(shè)計(jì)
    3.4 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊設(shè)計(jì)
    3.5 數(shù)據(jù)上傳模塊設(shè)計(jì)
    3.6 供電電源模塊設(shè)計(jì)
    3.7 整體硬件結(jié)構(gòu)
        3.7.1 整體硬件實(shí)物圖
        3.7.2 整體硬件系統(tǒng)特點(diǎn)
        3.7.3 整體硬件描述
    3.8 本章小結(jié)
4 全自動(dòng)土壤風(fēng)蝕沙化檢測(cè)集沙儀監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
    4.1 自組網(wǎng)ZIGBEE協(xié)議
    4.2 系統(tǒng)框架
        4.2.1 主傳感器系統(tǒng)框架
        4.2.2 副傳感器系統(tǒng)框架
    4.3 數(shù)據(jù)通信協(xié)議
    4.4 上位機(jī)測(cè)試軟件設(shè)計(jì)
    4.5 本章小結(jié)
5 系統(tǒng)測(cè)試運(yùn)行及結(jié)果分析
    5.1 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)噪聲測(cè)試
    5.2 控制系統(tǒng)空載實(shí)驗(yàn)
    5.3 稱重傳感器溫度補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)
    5.4 稱重傳感器標(biāo)定實(shí)驗(yàn)
    5.5 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
個(gè)人簡(jiǎn)介
導(dǎo)師簡(jiǎn)介
獲得成果目錄
致謝

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本文編號(hào)：2842016