葡萄霜霉病环境信息采集与控制系统的设计与实现

发布时间：2017-04-09 00:24

  本文关键词：葡萄霜霉病环境信息采集与控制系统的设计与实现，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：葡萄霜霉病是一种危害葡萄生产的重要病害,其发生和流行与气候条件密切相关,若防治不及时将对葡萄的优质无公害生产带来巨大威胁。本文实现了一种能够采集葡萄园田间环境信息并通过自动消除霜霉病产生的必要环境条件来预防葡萄霜霉病的电子系统,经过在西北农林科技大学合阳葡萄试验示范站进行田间试验,验证了该系统能够有效地预防葡萄霜霉病的发生与扩散。本文论述的内容主要包括:(1)结合对葡萄霜霉病环境信息采集与控制系统的需求分析以及系统实现的技术要求,提出了系统总体设计思路。同时,根据系统设计原则,给出了系统软硬件部分设计与实现的方案,并对各个功能模块进行了简要介绍。(2)根据模块化的设计思路,实现了系统的软硬件设计。葡萄霜霉病环境信息采集与控制系统主要由环境信息采集子系统和监控子系统两部分组成,其中环境信息采集子系统主要由环境信息采集节点、数据汇聚节点和数据接收端组成;监控子系统主要由监控主机和照明装置组成。在系统硬件方面,构建起了环境信息采集节点、数据汇聚节点以及照明装置。在系统软件方面,实现了环境信息采集程序、数据收发程序、GSM无线通信程序以及监控子系统控制程序等。(3)系统的软硬件部分实现之后,制作出样机并对其进行了系统测试与实地安装。首先,从总体上对系统进行硬件调试、软件调试及联合调试;其次,分别对系统的环境信息采集传感器、无线收发模块、GSM无线通信模块和继电器模块等几个重要的功能模块做了详尽的测试,确保各个模块能够正常、稳定的工作;最后,将系统安装于合阳葡萄试验示范站。(4)系统进行实地运行、调试以及田间应用试验。系统实地采集葡萄种植大棚田间的相对湿度和光照强度等环境数据,直接进行霜霉病的防控;并根据实际的运行状况,调整系统的相关参数指标,对系统进行改进和完善。同时,根据系统的设计要求及实现目标,在田间进行单因素试验、正交试验和验证试验,证实了本系统能够有效地预防和控制葡萄霜霉病的发生与扩散,并明确了系统在田间工作运行时有效且经济优化的配置方案。
【关键词】：葡萄霜霉病 51单片机 无线传输 田间环境信息采集 自动控制
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S436.631.1;S126
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 研究背景和意义11-12
• 1.2 国内外研究概况12-16
• 1.2.1 葡萄霜霉病防治方面12-14
• 1.2.2 田间环境信息采集与控制方面14-16
• 1.2.3 国内外研究概况总结16
• 1.3 研究内容与技术路线16-17
• 1.3.1 研究内容16-17
• 1.3.2 技术路线17
• 1.4 论文组织结构17-19
• 第二章 系统总体设计19-28
• 2.1 需求分析19-20
• 2.1.1 需求概述19
• 2.1.2 功能性需求19-20
• 2.1.3 非功能性需求20
• 2.2 系统实现的技术要求20-21
• 2.3 系统设计原则21-22
• 2.3.1 系统硬件设计原则21
• 2.3.2 系统软件设计原则21-22
• 2.4 系统总体设计思路22-24
• 2.4.1 环境信息采集子系统22-23
• 2.4.2 监控子系统23-24
• 2.5 系统总体设计方案24-27
• 2.5.1 硬件设计与实现方案25-26
• 2.5.2 软件设计与实现方案26-27
• 2.6 本章小结27-28
• 第三章 硬件设计与实现28-40
• 3.1 主控制部分的实现28
• 3.2 环境信息采集节点的设计与实现28-35
• 3.2.1 采集节点电路板29
• 3.2.2 湿度采集模块29-31
• 3.2.3 光照强度采集模块31
• 3.2.4 无线收发模块31-32
• 3.2.5 电源模块32-33
• 3.2.6 电平转换模块33
• 3.2.7 继电器模块33-34
• 3.2.8 各模块的连接34-35
• 3.3 数据汇聚节点的设计与实现35-38
• 3.3.1 GSM无线通信模块35-37
• 3.3.2 电源模块37
• 3.3.3 各模块的连接37-38
• 3.4 数据接收端的实现38
• 3.5 照明装置的实现38-39
• 3.6 本章小结39-40
• 第四章 软件设计与实现40-48
• 4.1 编程语言及开发环境40-41
• 4.1.1 编程语言40
• 4.1.2 开发环境40-41
• 4.2 环境信息采集节点控制程序的设计与实现41-45
• 4.2.1 湿度采集模块程序41
• 4.2.2 光照强度采集模块程序41-42
• 4.2.3 无线收发模块程序42-44
• 4.2.4 采集节点总程序44-45
• 4.3 数据汇聚节点控制程序的设计与实现45-46
• 4.3.1 GSM无线通信模块程序45-46
• 4.3.2 汇聚节点总程序46
• 4.4 监控子系统控制程序的设计与实现46-47
• 4.5 本章小结47-48
• 第五章 系统测试48-53
• 5.1 系统总体调试48-49
• 5.1.1 硬件调试48
• 5.1.2 软件调试48
• 5.1.3 系统联调48-49
• 5.2 环境信息采集传感器测试49
• 5.3 无线收发模块测试49-51
• 5.3.1 通信性能测试49-50
• 5.3.2 丢包测试50-51
• 5.4 GSM无线通信模块测试51
• 5.5 继电器模块测试51-52
• 5.6 本章小结52-53
• 第六章 田间试验53-62
• 6.1 实地安装与调试运行53-54
• 6.1.1 照明装置的安装53-54
• 6.1.2 环境信息采集子系统的安装54
• 6.1.3 田间调试运行54
• 6.2 田间试验54-61
• 6.2.1 田间试验设计55
• 6.2.2 黑暗条件的选定55-56
• 6.2.3 照明灯具设置数量的单因素试验56-57
• 6.2.4 系统补光照明时长的单因素试验57-58
• 6.2.5 正交试验58-60
• 6.2.6 验证试验与结论60-61
• 6.3 本章小结61-62
• 第七章 总结与展望62-64
• 7.1 总结62
• 7.2 展望62-64
• 参考文献64-68
• 附录68-70
• 致谢70-71
• 作者简介71

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