精细农业多参数无线传感网监测系统的设计

发布时间：2019-07-11 09:16

【摘要】：精细农业是现代农业的发展趋势,通过将传感器及其检测系统、计算机控制器及变量执行设备、全球定位系统(GPS)、地理信息系统(GIS)等信息技术集于一体以实现对农作物生长环境的实时监控,目的是提高农作物的产量和生长质量,并且也可保护生态环境,保证农业的可持续发展。以往农业的发展是靠大量使用化肥、农药等粗放式农业发展方式,造成了严重的环境污染,如:水体富营养化,资源极度浪费,全球气候的变暖现象日益突出。如何保护生态环境,成为人类生存面临的最大挑战,如何准确、及时、连续、详尽地监测农作物生长环境,保证农作物高质量、高效的成长,又不会破坏生态环境,是当前国家转变经济发展方式以及创新驱动的重点,也是当下的热点问题。鉴于以上原因,监测农作物生长各项参数的系统应运而生。本文研究和总结了传统的农作物监测系统的监测参数单一、监测步骤繁琐等缺点,本系统兼顾监测农作物生长环境空气中和土壤中的各项参数,尤其是可监测土壤有机质的含量,因为有机质含量代表土壤的肥力,为农作物的生长提供养分,对农作物的生长至关重要。本系统微处理主控芯片器采用的是STM32F107,采集环境数据,利用短距离无线通信技术把采集的数据传送给上位机,上位机和液晶显示器同时显示当前环境的各项参数,并可以把监测得来的各项数据与适合农作物生长的最佳参数进行比较,如不在其范围内,便发出警报,提示监测人员调节农作物的生长环境,并且测量的参数均保存成为数据表格,可以随时查看任意一个月任意一个时间点的各项参数的历史数据,观察环境参数变化的大致趋势。对系统采集的环境数据与标准值进行了比较和实验分析,实验结果表明:温度精度可达到0.2℃,湿度精度可达到4.5%RH,照度精度可达到4%,CO_2浓度精度可达到0.3%,O_2浓度精度可达0.3%,有机质精度可达0.2g·kg~(-1)。环境参数的指标可满足精细农业多参数监测系统的精度要求,而且系统能够克服复杂地理环境的限制,准确、高效、实时的对农作物生长环境进行监测。
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图片说明： 第2章 无线传感网监测系统的设计2.1 系统构成与原理无线传感网监测系统由上位机及各个采集单元组成，每个采集单元分别包括了采集地表以上各项参数的温湿度传感器、光照传感器、CO2传感器、O2传感器以及地表以下采集土壤温度、含水量的传感器和有机质含量的测量模块及处理器 Cortex-M3 和 SZ05-ZigBee 无线数传模块等，系统硬件框图如图 2-1 所示。
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图片说明： 图 2-2 232 参数设置Fig.2-2 Parameter Settings of 232另一块 ZigBee 模块与微处理器 STM32 相连，，接口是 485，节点类型是中心节点，发送方式是广播，通过两个 ZigBee 模块分别与微处理器和上位机的通信，可以把由微处理器采集、处理的数据安全可靠的传送给上位机，达到实时测试、比较的目的。接口是 485 参数设置界面如图 2-3 所示。
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S126;TP274

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本文编号：2513046