本文關(guān)鍵詞：基于ZigBee的溫室智能灌溉系統(tǒng)的改進(jìn)　出處：《西北農(nóng)林科技大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：西北農(nóng)林科技大學(xué)科研團(tuán)隊設(shè)計的溫室智能灌溉系統(tǒng)具有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸可靠性高、成本低廉、維護(hù)簡單等優(yōu)點(diǎn),解決了溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)中普遍存在的有線布線復(fù)雜、環(huán)境參數(shù)采集單一以及成本高昂等問題,能夠較好滿足溫室農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中對設(shè)施內(nèi)部環(huán)境進(jìn)行無線化、智能化管理的需求,具有一定的實(shí)用價值。但是系統(tǒng)仍然存在如無線通信模塊傳輸距離短、節(jié)點(diǎn)能耗高以及監(jiān)控方式單一等問題和不足之處。本文旨在對該系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn),提升其性能,完善其功能,最終實(shí)現(xiàn)一種改進(jìn)型的智能灌溉系統(tǒng)。本文主要工作與結(jié)論如下:(1)分析原系統(tǒng)存在的不足之處并提出改進(jìn)需求,采用模塊化設(shè)計思想,規(guī)劃了改進(jìn)系統(tǒng)的總體方案與軟硬件劃分策略,并分別給出節(jié)點(diǎn)硬件與軟件的改進(jìn)設(shè)計方案以及上位機(jī)軟件的設(shè)計方案。(2)完成系統(tǒng)硬件設(shè)計。首先對無線通信模塊進(jìn)行選型,選用發(fā)射功率更大、接收機(jī)靈敏度更高的CC2530+2591芯片替代原系統(tǒng)的CC2530模塊以延長系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)之間的通信距離;其次在采集節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計中加入低功耗節(jié)能策略隔離未用電路,降低運(yùn)行能耗;然后將灌溉控制功能與路由功能融合到一個節(jié)點(diǎn)中以降低系統(tǒng)的開發(fā)成本和應(yīng)用成本;最后設(shè)計備用供電系統(tǒng)增強(qiáng)系統(tǒng)在電力缺乏地區(qū)的適應(yīng)性。(3)完成系統(tǒng)軟件設(shè)計。結(jié)合改進(jìn)需求與硬件設(shè)計,開發(fā)了帶有灌溉控制功能的路由節(jié)點(diǎn)應(yīng)用程序,實(shí)現(xiàn)了采集節(jié)點(diǎn)的軟件低功耗節(jié)能設(shè)計,設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了帶有網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)繪制功能以及微信遠(yuǎn)程控制功能的上位機(jī)監(jiān)控軟件,使系統(tǒng)功能更加完善。(4)進(jìn)行系統(tǒng)測試。對比測試主要針對節(jié)點(diǎn)無線通信距離以及節(jié)點(diǎn)能耗兩個方面進(jìn)行測試;功能測試主要對系統(tǒng)上位機(jī)軟件的相應(yīng)功能進(jìn)行測試。測試結(jié)果表明,改進(jìn)后的系統(tǒng)在模擬大田環(huán)境下有效通信距離可達(dá)120米,采集節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)采集周期5分鐘,使用3000mAh電池供電時穩(wěn)定運(yùn)行2周,理論上可運(yùn)行172天,上位機(jī)可實(shí)時顯示網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的變化且用戶能通過微信公眾號對溫室實(shí)行遠(yuǎn)程監(jiān)控操作,達(dá)到了預(yù)期的改進(jìn)要求。
[Abstract]:The intelligent irrigation system of greenhouse designed by the research team of Northwest University of Agriculture and Forestry Science and Technology has the advantages of high reliability of network data transmission, low cost and simple maintenance. It solves the problems of complex wired wiring, single collection of environmental parameters and high cost in greenhouse monitoring and control system. It can better meet the needs of wireless environment in greenhouse agricultural production process. The demand of intelligent management has certain practical value, but the system still exists such as short transmission distance of wireless communication module. The purpose of this paper is to improve the system, improve its performance and improve its function. Finally, an improved intelligent irrigation system is implemented. The main work and conclusions of this paper are as follows: 1) the shortcomings of the original system are analyzed and the improvement requirements are put forward, and the modular design idea is adopted. The overall scheme and hardware / software partition strategy of the improved system are planned. And gives the node hardware and software improvement design scheme as well as the upper computer software design scheme. 2) finish the system hardware design. Firstly, the wireless communication module is selected, and the transmission power is larger. The CC2530 2591 chip with higher receiver sensitivity replaces the CC2530 module of the original system to extend the communication distance between the system nodes; Secondly, the low power and energy saving strategy is added to the hardware design of the acquisition node to isolate the unused circuit and reduce the running energy consumption. Then the irrigation control function and the routing function are merged into one node to reduce the system development cost and application cost. Finally, the system software design is completed by designing the backup power supply system enhancement system in the area of lack of electric power, combining the improved demand and hardware design. A routing node application program with irrigation control function is developed, and the software of acquisition node is designed with low power consumption and energy saving. Design and implement the monitoring software with network topology drawing function and remote control function of WeChat. Make the system function more perfect. 4) carry on the system test. The contrast test mainly aims at the node wireless communication distance and the node energy consumption two aspects to carry on the test; The test results show that the effective communication distance of the improved system can reach 120 meters in the simulated field environment. The data acquisition period of the data acquisition node is 5 minutes, and it runs stably for 2 weeks with 3000mAh battery, and can run 172 days in theory. The upper computer can display the change of the network state in real time and the user can carry out remote monitoring operation of greenhouse through WeChat Official account, which meets the expected requirements of improvement.
【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】：2017
【分類號】：S625;TN92

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本文編號：1404701