本文關(guān)鍵詞：基于ZigBee無(wú)線感測(cè)器網(wǎng)絡(luò)的智能灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： ZigBee GPRS 無(wú)線感測(cè)器網(wǎng)絡(luò) 遠(yuǎn)程監(jiān)控 智能灌溉

【摘要】：中國(guó)作為農(nóng)業(yè)和人口大國(guó),農(nóng)業(yè)千百年來(lái)一直占據(jù)我國(guó)重要戰(zhàn)略地位。雖幾經(jīng)滄海桑田,卻仍舊難以有效改觀我國(guó)絕大多數(shù)地區(qū)內(nèi)唐犁宋鋤般的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)現(xiàn)狀。特別對(duì)于農(nóng)業(yè)灌溉方面,高耗低能的溝灌與漫灌方式依舊四處盛行,不僅造成了極大地資源浪費(fèi),與全球范圍內(nèi)日趨緊張的水資源供需形勢(shì)格格不入,而且嚴(yán)重阻礙了我國(guó)農(nóng)業(yè)健康持久地發(fā)展。針對(duì)上述現(xiàn)狀,本文利用物聯(lián)網(wǎng)、感測(cè)器和互聯(lián)網(wǎng)通信等現(xiàn)代化技術(shù)研究設(shè)計(jì)了一套基于ZigBee無(wú)線感測(cè)器網(wǎng)絡(luò)的智能灌溉系統(tǒng),旨在提高農(nóng)業(yè)灌溉的效率及其智能化程度,促進(jìn)作物增產(chǎn)增收。本論文主要涵括如下工作：(1)智能灌溉系統(tǒng)總體架構(gòu)方案設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)、感測(cè)器和互聯(lián)網(wǎng)通信等相關(guān)技術(shù)的分析研究,確定了以Mesh拓?fù)湫蚙igBee無(wú)線感測(cè)器網(wǎng)絡(luò)感測(cè)作物生長(zhǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)并執(zhí)行灌溉任務(wù)指令、以GPRS網(wǎng)關(guān)模組向遠(yuǎn)端伺服器傳送作物生長(zhǎng)環(huán)境感測(cè)數(shù)據(jù)、以遠(yuǎn)端伺服器為控制中樞分析感測(cè)數(shù)據(jù)并藉由GPRS網(wǎng)絡(luò)控導(dǎo)灌溉系統(tǒng)運(yùn)作的系統(tǒng)架構(gòu)方案。其中,ZigBee無(wú)線感測(cè)器網(wǎng)絡(luò)涵括感測(cè)、路由、執(zhí)行和網(wǎng)關(guān)協(xié)調(diào)器等節(jié)點(diǎn),分別負(fù)責(zé)感測(cè)作物生長(zhǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)封包、執(zhí)行灌溉指令和建立ZigBee網(wǎng)絡(luò)及其對(duì)外Internet連接。(2)智能灌溉系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)選型和設(shè)計(jì)工作。硬件選型工作在多項(xiàng)量化指標(biāo)的指導(dǎo)下,研究和對(duì)比了主流ZigBee SoC解決方案,從而確定了基于CC2530 ZigBee芯片的無(wú)線感測(cè)器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)構(gòu)建方案。并根據(jù)CC2530芯片特性完成了各類(lèi)型網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)所需外圍硬件設(shè)備的選型。硬件設(shè)計(jì)工作完成了各類(lèi)型網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)及其附屬功能模組的硬件電路設(shè)計(jì),并分析了上述電路的設(shè)計(jì)原理,完成了部分主要電路的性能測(cè)試與分析,同時(shí)確定了各類(lèi)型節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的布設(shè)方案。(3) ZigBee無(wú)線感測(cè)器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)軟件系統(tǒng)以及智能灌溉系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)的設(shè)計(jì)工作。節(jié)點(diǎn)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作根據(jù)不同網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)類(lèi)型功能特性,設(shè)計(jì)了相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)應(yīng)用程序,并分析了各節(jié)點(diǎn)應(yīng)用程序的運(yùn)作流程。遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)的設(shè)計(jì)工作首先通過(guò)平臺(tái)需求分析而確定了基于B/S架構(gòu)類(lèi)型的平臺(tái)設(shè)計(jì)方案,并規(guī)劃完成平臺(tái)功能組織結(jié)構(gòu),繼而完成伺服器程序系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)和前端頁(yè)面系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與測(cè)試。(4) ZigBee無(wú)線感測(cè)器網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化。為保證戶(hù)外網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)工作安全而設(shè)計(jì)了能監(jiān)測(cè)本地大氣電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)并向網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)發(fā)布雷電預(yù)警信息的電子防雷系統(tǒng)。為優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)傳輸效率而研究了ZigBee網(wǎng)絡(luò)封包路由算法,并在此基礎(chǔ)之上通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真分析選定了按需路由(BOS)的網(wǎng)絡(luò)封包路由策略。為提高無(wú)線感測(cè)器網(wǎng)絡(luò)感測(cè)精度而設(shè)計(jì)了系數(shù)自整定數(shù)據(jù)融合算法。在對(duì)智能灌溉系統(tǒng)試運(yùn)行過(guò)程的測(cè)試評(píng)估中,驗(yàn)證了ZigBee無(wú)線感測(cè)器網(wǎng)絡(luò)對(duì)作物生長(zhǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)的感測(cè)、傳輸以及灌溉指令執(zhí)行等功能。遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了對(duì)作物生長(zhǎng)環(huán)境數(shù)據(jù)的分析歸檔、對(duì)灌溉作業(yè)的控導(dǎo)以及終端用戶(hù)對(duì)灌溉系統(tǒng)的遠(yuǎn)程訪問(wèn)和控制。計(jì)算機(jī)仿真分析表明,BOS網(wǎng)絡(luò)封包路由策略與系數(shù)自整定數(shù)據(jù)融合算法對(duì)ZigBee無(wú)線感測(cè)器的網(wǎng)絡(luò)性能具有一定的優(yōu)化作用,網(wǎng)絡(luò)傳輸效率和感測(cè)精準(zhǔn)度得到了一定程度的提升。
【關(guān)鍵詞】：ZigBee GPRS 無(wú)線感測(cè)器網(wǎng)絡(luò) 遠(yuǎn)程監(jiān)控 智能灌溉
【學(xué)位授予單位】：陜西科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：S274;TN92
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 1 緒論11-15
• 1.1 課題研究背景11
• 1.2 課題研究目的與意義11-12
• 1.3 節(jié)水灌溉技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀分析12-14
• 1.3.1 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀分析12-13
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀分析13-14
• 1.4 論文研究?jī)?nèi)容及組織結(jié)構(gòu)14-15
• 2 無(wú)線感測(cè)器網(wǎng)絡(luò)分析與構(gòu)建15-30
• 2.1 無(wú)線感測(cè)器網(wǎng)絡(luò)特性分析15
• 2.2 無(wú)線感測(cè)器網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)分析15-17
• 2.3 無(wú)線感測(cè)器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用分析17-18
• 2.3.1 應(yīng)用領(lǐng)域分析17-18
• 2.3.2 應(yīng)用案例分析18
• 2.4 無(wú)線感測(cè)器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建要素分析18-21
• 2.4.1 設(shè)備功耗和性能19-20
• 2.4.2 網(wǎng)絡(luò)容錯(cuò)性和擴(kuò)展性20
• 2.4.3 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼軜?gòu)類(lèi)型20-21
• 2.4.4 節(jié)點(diǎn)制造成本21
• 2.5 無(wú)線感測(cè)器網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建技術(shù)分析21-28
• 2.5.1 短距離無(wú)線通信技術(shù)特性分析21-24
• 2.5.2 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建技術(shù)量化分析與選擇24-28
• 2.6 ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼軜?gòu)分析與選擇28-29
• 2.7 本章小結(jié)29-30
• 3 系統(tǒng)架構(gòu)方案設(shè)計(jì)30-35
• 3.1 系統(tǒng)監(jiān)測(cè)對(duì)象分析與選擇30-32
• 3.2 系統(tǒng)功能需求分析32-33
• 3.3 系統(tǒng)總體架構(gòu)方案設(shè)計(jì)33-34
• 3.4 本章小結(jié)34-35
• 4 硬件系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)35-50
• 4.1 硬件設(shè)備選型分析35-38
• 4.1.1 ZigBee主控芯片選型分析35-36
• 4.1.2 網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)外設(shè)選型分析36-38
• 4.2 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)38-42
• 4.2.1 作物生長(zhǎng)環(huán)境感測(cè)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)38-39
• 4.2.2 本地電磁環(huán)境感測(cè)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)39-40
• 4.2.3 執(zhí)行節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)40
• 4.2.4 路由節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)40-41
• 4.2.5 網(wǎng)關(guān)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)41-42
• 4.3 射頻增程模組設(shè)計(jì)42-44
• 4.4 供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)44-48
• 4.4.1 能量收集系統(tǒng)設(shè)計(jì)44-45
• 4.4.2 電能變換系統(tǒng)設(shè)計(jì)45-48
• 4.5 節(jié)點(diǎn)布設(shè)方案分析48-49
• 4.6 本章小結(jié)49-50
• 5 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)軟件系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)50-70
• 5.1 ZigBee網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧體系架構(gòu)分析50-55
• 5.1.1 Z-Stack協(xié)議棧工作流程分析51-53
• 5.1.2 Z-Stack用戶(hù)自訂任務(wù)創(chuàng)建流程分析53-55
• 5.2 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)55-60
• 5.2.1 網(wǎng)關(guān)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)程序設(shè)計(jì)55-56
• 5.2.2 路由節(jié)點(diǎn)程序設(shè)計(jì)56-57
• 5.2.3 終端節(jié)點(diǎn)程序設(shè)計(jì)57-59
• 5.2.4 電子防雷程序設(shè)計(jì)59-60
• 5.3 路由算法和路由策略研究與選擇60-62
• 5.3.1 樹(shù)型層級(jí)路由算法60
• 5.3.2 ZigBee網(wǎng)絡(luò)路由策略研究與選擇60-62
• 5.4 數(shù)據(jù)融合算法設(shè)計(jì)62-66
• 5.4.1 系數(shù)自整定數(shù)據(jù)融合算法62-65
• 5.4.2 算法有效性分析65-66
• 5.5 無(wú)線感測(cè)器網(wǎng)絡(luò)測(cè)試66-68
• 5.5.1 節(jié)點(diǎn)程序燒錄測(cè)試66-68
• 5.5.2 組網(wǎng)和通訊測(cè)試68
• 5.6 本章小結(jié)68-70
• 6 遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)設(shè)計(jì)70-88
• 6.1 平臺(tái)功能需求分析70-71
• 6.2 平臺(tái)架構(gòu)方案分析與設(shè)計(jì)71-72
• 6.2.1 平臺(tái)架構(gòu)類(lèi)型分析與選取71
• 6.2.2 平臺(tái)架構(gòu)方案設(shè)計(jì)71-72
• 6.3 伺服器搭建與配置72-75
• 6.3.1 Web伺服器搭建與配置72-74
• 6.3.2 數(shù)據(jù)庫(kù)伺服器搭建與配置74-75
• 6.4 伺服器程序系統(tǒng)設(shè)計(jì)75-83
• 6.4.1 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)75-77
• 6.4.2 用戶(hù)管理程序77
• 6.4.3 數(shù)據(jù)監(jiān)視程序77-79
• 6.4.4 數(shù)據(jù)查詢(xún)程序79-81
• 6.4.5 灌溉控制程序81
• 6.4.6 系統(tǒng)通知程序81-83
• 6.4.7 平臺(tái)設(shè)置程序83
• 6.5 遠(yuǎn)程監(jiān)控平臺(tái)測(cè)試83-87
• 6.5.1 用戶(hù)管理系統(tǒng)84-85
• 6.5.2 數(shù)據(jù)監(jiān)視系統(tǒng)85
• 6.5.3 數(shù)據(jù)查詢(xún)系統(tǒng)85-86
• 6.5.4 通知和控制系統(tǒng)86-87
• 6.5.5 設(shè)置系統(tǒng)87
• 6.6 本章小結(jié)87-88
• 7 總結(jié)與展望88-90
• 7.1 工作總結(jié)88
• 7.2 工作展望88-90
• 致謝90-91
• 參考文獻(xiàn)91-94
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果94-95

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 ，

本文編號(hào)：1076965