近年來,泰山茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛,已經(jīng)成為當?shù)靥厣r業(yè)發(fā)展的一張靚麗名片。泰山茶的種植面積已經(jīng)達到了五萬畝,產(chǎn)值接近10億元。逐步形成了規(guī)�；⒓s化、體系化齊頭并進的泰山茶產(chǎn)業(yè)格局。但與泰山茶產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展相對應的,是泰山茶業(yè)生產(chǎn)栽培、加工沒有完全達到標準化、清潔化、連續(xù)化,茶園生態(tài)差,標準化低,茶類產(chǎn)品質量不穩(wěn)定。大多數(shù)泰山茶種植戶采用的還是越冬拱棚加人工操控的較原始種植方式,生產(chǎn)效率遠遠落后于產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要。針對當?shù)靥┥讲璺N植管理過程中效率低、勞動力投入大、管理不夠精準的問題,完成了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的泰山茶環(huán)境控制系統(tǒng),有助于提高生產(chǎn)效率、防止災害性天氣損害,提高泰山茶產(chǎn)量與品質。主要研究內容如下:(1)對泰山茶生產(chǎn)需要具體環(huán)境因子進行統(tǒng)計、調研、匯總,并得出不同時期泰山茶生長的環(huán)境因子適宜區(qū)間。對現(xiàn)有主流物聯(lián)網(wǎng)技術優(yōu)缺點進行詳細考察比對,確定采用ZigBee無線傳感網(wǎng)絡技術為依托,從系統(tǒng)整體角度對ZigBee無線傳感網(wǎng)絡進行了研究,并完成傳感器選型。(2)結合泰山茶生長環(huán)境需求,對系統(tǒng)軟硬件進行設計。在硬件設計方面,從數(shù)據(jù)采集終端、控制終端、無線通信模塊、微處理器模塊等方面進行設計,完成了系統(tǒng)的搭建。在軟件設計方面,結合實際需求,完成上位機系統(tǒng)開發(fā),實現(xiàn)了系統(tǒng)登錄、信息實時顯示、歷史數(shù)據(jù)查詢等功能。(3)為確保系統(tǒng)信息獲取準確度,實現(xiàn)數(shù)據(jù)有效精確收集和對環(huán)境參數(shù)的遠程控制,引入卡爾曼濾波算法、誤差優(yōu)化控制算法對傳感器采集數(shù)據(jù)進行去噪聲、去冗余,提高了采集數(shù)據(jù)的可靠性。在對系統(tǒng)進行以上設計與優(yōu)化后,對系統(tǒng)組網(wǎng)和無線通信進行測試,同時對系統(tǒng)功耗進行計算。整套系統(tǒng)穩(wěn)定性高、功耗低、自動化程度高,為泰山茶種植領域環(huán)境精準控制提供了一套良好的解決方案。
【學位單位】：山東農業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2020
【中圖分類】：S685.14;TP391.44;TN929.5
【部分圖文】：

基于物聯(lián)網(wǎng)的泰山茶環(huán)境控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)8制網(wǎng)絡。2.1.3網(wǎng)絡拓撲結構ZigBee無線傳感網(wǎng)絡分為星型網(wǎng)絡，簇狀網(wǎng)絡以及網(wǎng)狀網(wǎng)絡三種結構。這三種結構的網(wǎng)絡適合不同的應用場合，可以根據(jù)使用場景進行選擇。（1）星狀網(wǎng)絡拓撲結構這種網(wǎng)絡采用環(huán)抱式設計，協(xié)調器節(jié)點位于中心，路由器節(jié)點和最后一個收集器節(jié)點直接連接到協(xié)調器，保證了通信的及時和準確。協(xié)調器會影響整個網(wǎng)絡，導致網(wǎng)絡整體罷工，所以實際運用中投入兩個協(xié)調器一起工作，保證系統(tǒng)安全。（2）簇狀網(wǎng)絡拓撲結構簇狀網(wǎng)絡拓撲結構又稱樹狀網(wǎng)絡拓撲結構，包括一個協(xié)調器以及一系列的路由和終端節(jié)點�？梢詫訉忧短�，簡單快捷，功耗低。（3）網(wǎng)狀網(wǎng)絡拓撲結構網(wǎng)狀網(wǎng)絡拓撲結構和樹形拓撲相同，具有更加靈活的信息路由規(guī)則。路由節(jié)點之間進行直接通訊，從而使得信息的通訊更有效率，若一個路由路徑阻塞，信息會自主選擇沿其他的路線進行傳送。最終選定網(wǎng)狀網(wǎng)絡拓撲結構。以上三種網(wǎng)絡拓撲結構圖如圖1：圖1ZigBee網(wǎng)絡拓撲結構圖Fig.lZigBeeNetworkTopologyDiagram2.1.4網(wǎng)絡協(xié)議棧由圖2可以清楚看出，ZigBee在IEEE802.15.4基礎協(xié)議上，添加了網(wǎng)絡層和應用層。

山東農業(yè)大學碩士專業(yè)學位論文9圖2ZigBee協(xié)議結構圖Fig.2NetworkTopologyDiagram（1）物理層介紹物理層定義了物理無線信道和MAC子層之間的接口。物理層包含以下幾種功能：ZigBee的激活；數(shù)據(jù)傳輸和接收；接受傳輸數(shù)據(jù)；選擇信道頻率；ZigBee信道接入方式。本層有三種頻率可供選擇，分別為2.4GHz，915MHz以及868MHz。其內部結構圖如圖3：圖3物理層內部結構Fig.3InternalStructureofPhysicallayer（2）媒體訪問控制層介紹MAC層提供與SSC（服務固有的轉換副層）之間的接口。MAC包含被稱為MLME的管理實體。MLME通過層管理功能提供層管理功能。MAC數(shù)據(jù)服務，通過MCPS-SAP（MACCommonPartSublayerDataSAP）訪問。

山東農業(yè)大學碩士專業(yè)學位論文9圖2ZigBee協(xié)議結構圖Fig.2NetworkTopologyDiagram（1）物理層介紹物理層定義了物理無線信道和MAC子層之間的接口。物理層包含以下幾種功能：ZigBee的激活；數(shù)據(jù)傳輸和接收；接受傳輸數(shù)據(jù)；選擇信道頻率；ZigBee信道接入方式。本層有三種頻率可供選擇，分別為2.4GHz，915MHz以及868MHz。其內部結構圖如圖3：圖3物理層內部結構Fig.3InternalStructureofPhysicallayer（2）媒體訪問控制層介紹MAC層提供與SSC（服務固有的轉換副層）之間的接口。MAC包含被稱為MLME的管理實體。MLME通過層管理功能提供層管理功能。MAC數(shù)據(jù)服務，通過MCPS-SAP（MACCommonPartSublayerDataSAP）訪問。
【參考文獻】

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本文編號：2886641