面向智慧农业的异构无线网络技术应用研究
发布时间：2021-10-31 07:55
智慧农业是农业生产的高级阶段,它通过现代控制理论和无线通讯技术实现了对农业种植的智能化管理。现阶段物联网、大数据、云计算的快速发展更是为智慧农业提供了强大的技术支持。当前,蓝牙、ZigBee、Wi-Fi等多种无线网络已广泛应用于智慧农业领域。虽然上述三种无线网络都工作在2.4GHz频段,但是不同架构的无线网络各有优势,其中蓝牙网络功耗最低,ZigBee网络传输距离最远,Wi-Fi网络传输速率最快。如何将这些异构无线网络技术高效融合是近年来研究的热点问题之一。本文深入研究了蓝牙、ZigBee、Wi-Fi三种异构无线网络的协议栈架构,并在此基础上编写了基于实时操作系统的应用程序,搭建了面向智慧农业的异构无线网络系统硬件平台,实现了农业生产数据的稳定传输,为农作物的生长控制提供了数据支撑。农业智能大棚监控系统硬件平台包括底层监控节点、异构无线网关和监控终端。底层监控节点负责采集农业大棚农作物生长环境参数,控制农业大棚内部的生产设备,并将环境参数和设备状态等信息上传至异构无线网关进行分析与处理。异构无线网关建立监控节点与监控终端、监控节点与上位机的通讯连接,实现了不同网络的便捷切换以及通讯数据...
【文章来源】：北方工业大学北京市
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１系统方案示意图??
蓝牙网络的核心为ＣＣ２６５０微处理器，ＣＣ２６５０主频最高４８ＭＨｚ，包含了?２．４??ＧＨｚ?ＲＦ收发器，１２８?ＫＢ系统可编程存储器，２０ＫＢ?ＳＲＡＭ以及丰富的外设。??ＣＣ２６５０如图２－４所示包含了两个处理器，其中Ｃｏｒｔｅｘ－Ｍ３处理器处理应用层，??Ｃｏｒｔｅｘ－ＭＯ处理底层所有蓝牙无线通信。另外ＣＣ２６５０还集成了一颗协处理器：??ＳｅｎｓｏｒＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ传感器控制器，其可在系统其余部分休眠时采集数据，这使得??ＣＣ２６５０器件成为开发低功耗蓝牙网关应用的理想选择。??Ｘ＿＿??Ｓ＊ｍｐｔ？Ｕｎｋ?ＣＣ２ｅｘＯ．?ＣＣ１３ｘＯ?Ｗｉｒｅｌｅｓｓ?ＷＣＵ?Ｉ?？??Ｈ＝魏??疆?ｒＴ：ｍＪ￥＾?．．．．．．?．．．．．．?１１??Ｇｗ？ｒａｉ?！?６ｔｏｄｕｌ？ｓ?Ｓｅｎｓｏｒ?Ｃｏｍｒｏｌ?Ｗ??＿＾：：＝＝：：：：＝＝：：：：二??：ＫＴ－：：ｊＬ??ＭＢＳＨ??ＫＥＺＳ９Ｉ?ｍｍｍＳｍＳｍｍｍ??＿ＣＣｗｖ＾ｅ？??ｉｒＳ８ｉ＊５３Ｓ＾?！ａＳａＣ＾Ｏｆ２４ｆｉ３??图２－４?ＣＣ２６５０功能框图??ＣＣ２６５０内部Ｃｏｒｔｅｘ－ＭＯ?（ＣＭＯ）射频内核负责ＲＦ无线电处理，即将来自??Ｃｏｒｔｅｘ－Ｍ３?（ＣＭ３）系统内核的指令转换成通过蓝牙网络发送到空中。对于ＢＬＥ??协议栈来讲，ＣＭ０实现了协议栈的ＰＨＹ层。ＣＭ０能够独立运行，从而将ＣＭ３??释放出来，处理更高级别的协议和应用层。??系统内核Ｃ〇ｒｔｅｘ－Ｍ３用于从协议栈的链路层到用户的应用程序层的处理。链??路层通过ＲＦ驱动器的软件模块连接到ＣＭＯ。ＲＦ驱动器作为ＣＣ２６５０的射频接??口
８０２．１５．４标准的收发器。ＣＣ２５３０为增强型８０５１内核的微处理器，每个指令周期??为一个时钟，其主频最高可达３２ＭＨｚ。在内存方面，ＣＣ２５３０拥有８ＫＢ的ＲＡＭ??以及最高２５６ＫＢ的Ｆｌａｓｈ。ＣＣ２５３０的功能框图如图２－５所示。??Ｈ｜?ＡＮＡＬＯＧ?獅獅画画眺纖画＾??Ｉｆ?ＭｉＸＥＤ?Ｋｉ?Ｈ??ｖｊ＿＿＿?＾醒．??咖遗雀??ｘｏｓｃ?０２?区］＿？?｜??ＸＯＳＣ?Ｑ：?Ｓ?ＳＬＥ￡Ｐ＾Ｏ￡Ｃ〇ＮＴＲ〇ｉＬＥＲ??？?４?＆－？?ｆ??Ｐ２?：?［５＾－？?２＾４．４．－ｔ２ｆｔ－２５＆－Ｊ？??＂？Ｉｎ?眺?５？〇ｓ，ｊ??Ｆ２?０?；＊－?８?ＫＢＳＲ／＾！??ＰＶ?７?区｝４?參（?＾?＂??＾?，ｒｑｃｔｒｌ?瞧嫌Ｅ??Ｆ）?４?■?ＪＩＢｌｖ?＇?＿Ａ￡Ｓ??Ｐ＞?Ｊ?＾４－＃＊?－?－?ＣＮＣａＮＤ１〇Ｎ?ＲＡＤＩＯＲＥＧｉ￥Ｈ＊Ｒ；ｉ??ＰＬ２?：：；?０￡ＣＲＹ－ｒｔ〇Ｎ??ｐ，?＊?＼?＾＾Ｂｙ；?ＣＳＭＡ＇ＣＡ?ＳＴＲＯＢＥ??＇ＰＩ?（－?［７｝４－＾?＾?ＰＲＯＣＥＳＳＯＲ??的?７?｜?ＵＳ－Ｖ５Ｔ?＾?ＲＡＤｆＯ?ＤＡＴＡ?ｉＮＴＥＲＦＡＣＥ?＾??ｐ〇．ｓ?区｝ｔ?１??Ｐ〇４Ｍ＾．?Ｉ?ＵＳＡＲＴ？：?忠??ｂｆ；?Ｉ?ＫＭＳＯＸＡｒＤＲ?ＡＧＯ?ｆｅＤＥＸＪＬＡＴＯＳ?ｓ??闪?
【参考文献】：
期刊论文
[1]物联网架构研究综述[J]. 李冬月,杨刚,千博. 计算机科学. 2018(S2)
[2]物联网通信技术的发展现状及趋势研究[J]. 焦金涛. 通讯世界. 2018(01)
[3]基于改进蚁群算法的智慧农业无线传感器网络路由优化研究[J]. 刘彤彤,王磊. 江苏农业科学. 2017(15)
[4]基于GA-PSO算法的ZigBee自组网最佳路由选择[J]. 王飞,王能河,张琼英,瞿少成,颜炯. 计算机工程. 2017(07)
[5]From Parallel Plants to Smart Plants:Intelligent Control and Management for Plant Growth[J]. Mengzhen Kang,Fei-Yue Wang. IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica. 2017(02)
[6]基于WIFI的农业物联网温室大棚环境监测系统的设计[J]. 杨飞,谢涛,伍英,苏维均. 计算机测量与控制. 2017(02)
[7]基于频域法的便携式无线土壤水分测量装置设计与试验[J]. 孟德伦,孟繁佳,段晓菲,王怡文. 农业工程学报. 2017(S1)
[8]面向智能家居应用的ZigBee-WiFi网关[J]. 岑荣滢,姜琴,扈健玮,孙梦莉. 计算机系统应用. 2017(01)
[9]最新一代蓝牙标准“蓝牙5”正式发布[J]. 单片机与嵌入式系统应用. 2017(01)
[10]采用交叉补偿解耦的乌龙茶自动烘焙机温湿度模糊控制[J]. 林荣川,林河通,林清矫. 农业工程学报. 2012(20)
硕士论文
[1]基于多MEMS传感器的姿态更新与数据融合算法的设计与实现[D]. 张泽宇.东南大学 2017
[2]面向智慧农业种植过程的数据采集平台的研究[D]. 牛鸽.浙江理工大学 2016
[3]基于Zigbee的矿井应急救援通信系统研究[D]. 何顺德.太原理工大学 2014
[4]基于Modbus与ZigBee的远程冗余过程控制系统开发[D]. 谷翠军.西南交通大学 2014
本文编号：3467757
【文章来源】：北方工业大学北京市
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－１系统方案示意图??
蓝牙网络的核心为ＣＣ２６５０微处理器，ＣＣ２６５０主频最高４８ＭＨｚ，包含了?２．４??ＧＨｚ?ＲＦ收发器，１２８?ＫＢ系统可编程存储器，２０ＫＢ?ＳＲＡＭ以及丰富的外设。??ＣＣ２６５０如图２－４所示包含了两个处理器，其中Ｃｏｒｔｅｘ－Ｍ３处理器处理应用层，??Ｃｏｒｔｅｘ－ＭＯ处理底层所有蓝牙无线通信。另外ＣＣ２６５０还集成了一颗协处理器：??ＳｅｎｓｏｒＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ传感器控制器，其可在系统其余部分休眠时采集数据，这使得??ＣＣ２６５０器件成为开发低功耗蓝牙网关应用的理想选择。??Ｘ＿＿??Ｓ＊ｍｐｔ？Ｕｎｋ?ＣＣ２ｅｘＯ．?ＣＣ１３ｘＯ?Ｗｉｒｅｌｅｓｓ?ＷＣＵ?Ｉ?？??Ｈ＝魏??疆?ｒＴ：ｍＪ￥＾?．．．．．．?．．．．．．?１１??Ｇｗ？ｒａｉ?！?６ｔｏｄｕｌ？ｓ?Ｓｅｎｓｏｒ?Ｃｏｍｒｏｌ?Ｗ??＿＾：：＝＝：：：：＝＝：：：：二??：ＫＴ－：：ｊＬ??ＭＢＳＨ??ＫＥＺＳ９Ｉ?ｍｍｍＳｍＳｍｍｍ??＿ＣＣｗｖ＾ｅ？??ｉｒＳ８ｉ＊５３Ｓ＾?！ａＳａＣ＾Ｏｆ２４ｆｉ３??图２－４?ＣＣ２６５０功能框图??ＣＣ２６５０内部Ｃｏｒｔｅｘ－ＭＯ?（ＣＭＯ）射频内核负责ＲＦ无线电处理，即将来自??Ｃｏｒｔｅｘ－Ｍ３?（ＣＭ３）系统内核的指令转换成通过蓝牙网络发送到空中。对于ＢＬＥ??协议栈来讲，ＣＭ０实现了协议栈的ＰＨＹ层。ＣＭ０能够独立运行，从而将ＣＭ３??释放出来，处理更高级别的协议和应用层。??系统内核Ｃ〇ｒｔｅｘ－Ｍ３用于从协议栈的链路层到用户的应用程序层的处理。链??路层通过ＲＦ驱动器的软件模块连接到ＣＭＯ。ＲＦ驱动器作为ＣＣ２６５０的射频接??口
８０２．１５．４标准的收发器。ＣＣ２５３０为增强型８０５１内核的微处理器，每个指令周期??为一个时钟，其主频最高可达３２ＭＨｚ。在内存方面，ＣＣ２５３０拥有８ＫＢ的ＲＡＭ??以及最高２５６ＫＢ的Ｆｌａｓｈ。ＣＣ２５３０的功能框图如图２－５所示。??Ｈ｜?ＡＮＡＬＯＧ?獅獅画画眺纖画＾??Ｉｆ?ＭｉＸＥＤ?Ｋｉ?Ｈ??ｖｊ＿＿＿?＾醒．??咖遗雀??ｘｏｓｃ?０２?区］＿？?｜??ＸＯＳＣ?Ｑ：?Ｓ?ＳＬＥ￡Ｐ＾Ｏ￡Ｃ〇ＮＴＲ〇ｉＬＥＲ??？?４?＆－？?ｆ??Ｐ２?：?［５＾－？?２＾４．４．－ｔ２ｆｔ－２５＆－Ｊ？??＂？Ｉｎ?眺?５？〇ｓ，ｊ??Ｆ２?０?；＊－?８?ＫＢＳＲ／＾！??ＰＶ?７?区｝４?參（?＾?＂??＾?，ｒｑｃｔｒｌ?瞧嫌Ｅ??Ｆ）?４?■?ＪＩＢｌｖ?＇?＿Ａ￡Ｓ??Ｐ＞?Ｊ?＾４－＃＊?－?－?ＣＮＣａＮＤ１〇Ｎ?ＲＡＤＩＯＲＥＧｉ￥Ｈ＊Ｒ；ｉ??ＰＬ２?：：；?０￡ＣＲＹ－ｒｔ〇Ｎ??ｐ，?＊?＼?＾＾Ｂｙ；?ＣＳＭＡ＇ＣＡ?ＳＴＲＯＢＥ??＇ＰＩ?（－?［７｝４－＾?＾?ＰＲＯＣＥＳＳＯＲ??的?７?｜?ＵＳ－Ｖ５Ｔ?＾?ＲＡＤｆＯ?ＤＡＴＡ?ｉＮＴＥＲＦＡＣＥ?＾??ｐ〇．ｓ?区｝ｔ?１??Ｐ〇４Ｍ＾．?Ｉ?ＵＳＡＲＴ？：?忠??ｂｆ；?Ｉ?ＫＭＳＯＸＡｒＤＲ?ＡＧＯ?ｆｅＤＥＸＪＬＡＴＯＳ?ｓ??闪?
【参考文献】：
期刊论文
[1]物联网架构研究综述[J]. 李冬月,杨刚,千博. 计算机科学. 2018(S2)
[2]物联网通信技术的发展现状及趋势研究[J]. 焦金涛. 通讯世界. 2018(01)
[3]基于改进蚁群算法的智慧农业无线传感器网络路由优化研究[J]. 刘彤彤,王磊. 江苏农业科学. 2017(15)
[4]基于GA-PSO算法的ZigBee自组网最佳路由选择[J]. 王飞,王能河,张琼英,瞿少成,颜炯. 计算机工程. 2017(07)
[5]From Parallel Plants to Smart Plants:Intelligent Control and Management for Plant Growth[J]. Mengzhen Kang,Fei-Yue Wang. IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica. 2017(02)
[6]基于WIFI的农业物联网温室大棚环境监测系统的设计[J]. 杨飞,谢涛,伍英,苏维均. 计算机测量与控制. 2017(02)
[7]基于频域法的便携式无线土壤水分测量装置设计与试验[J]. 孟德伦,孟繁佳,段晓菲,王怡文. 农业工程学报. 2017(S1)
[8]面向智能家居应用的ZigBee-WiFi网关[J]. 岑荣滢,姜琴,扈健玮,孙梦莉. 计算机系统应用. 2017(01)
[9]最新一代蓝牙标准“蓝牙5”正式发布[J]. 单片机与嵌入式系统应用. 2017(01)
[10]采用交叉补偿解耦的乌龙茶自动烘焙机温湿度模糊控制[J]. 林荣川,林河通,林清矫. 农业工程学报. 2012(20)
硕士论文
[1]基于多MEMS传感器的姿态更新与数据融合算法的设计与实现[D]. 张泽宇.东南大学 2017
[2]面向智慧农业种植过程的数据采集平台的研究[D]. 牛鸽.浙江理工大学 2016
[3]基于Zigbee的矿井应急救援通信系统研究[D]. 何顺德.太原理工大学 2014
[4]基于Modbus与ZigBee的远程冗余过程控制系统开发[D]. 谷翠军.西南交通大学 2014
本文编号：3467757
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