现代农业大棚中环境监测系统的设计与实现

发布时间：2017-06-08 04:11

  本文关键词：现代农业大棚中环境监测系统的设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,作为基础性农业设施的农业大棚逐渐普及,伴随着农业大棚技术的蓬勃发展,如何对农业大棚进行科学高效的管理显得尤为重要,这其中就包括对大棚中农作物生长环境的监测。众所周知,环境因素对作物的生长至关重要,如何对农业大棚中的环境实时、高效地监测并及时的作出响应已经成为农业现代化的重要组成部分。人们也将目光越来越多的聚焦在这个问题之上。传统的农业大棚技术主要是人工放置温度计设备,然后通过人工读取这些设备采集到的数据来判断农业大棚中环境的变化,并以此为依据进行大棚环境的管理与改善。对大棚环境进行人工监测与管理的方法可以达到掌握、改善作物生长环境的目的,但依靠人工对大棚环境监测与管理的方式,一方面难以做到对大棚环境的实时监测,使对棚内环境的监测与响应具有滞后性;另一方面,频繁的数据读取、记录与反馈过程大大增加了大棚管理人员的工作量,监测与管理效率降低,不利于棚内环境管理与改善。随着科学技术的发展,农业现代化程度不断提高,自动控制越来越多的被应用于农业大棚的环境监测与管理过程,实现了人工管理到自动、智能管理的转变。本文设计的现代农业大棚的环境监测系统,通过前端空气温湿度、土壤湿度、光照强度传感器采集大棚中与农作物生长相关的环境数据,利用基于ZigBee的无线传感器网络技术对采集的环境数据进行实时有效的采集与发送,最后通过RS232串口线将采集的数据上传至上位机。在上位机监测系统中,将手动输入的农作物生长模型(农作物生长的基本环境参数)与采集到的农作物生长环境信息相比对,若环境不宜于农作物生长则发出警报,大棚管理人员根据警报,利用农业大棚中相应的农业设施阀(比如空调、风机、卷帘等),控制农业大棚中环境参数,最终达到利用实时监测数据对大棚农作物生长环境进行及时管理与改善的目的。环境实时监测可使管理人员对大棚中的环境参数做及时、全面的了解,为数据分析后第一时间作出响应奠定基础,给生产和工作的高质量、高要求提供保障,为农作物的生长提供一个恒定、适宜的生长环境,达到调节生长周期、改善产品品质、增加农产品产量、提高经济效益的目的。
【关键词】：大棚环境监测 无线传感器网络 Zigbee 传感器节点
【学位授予单位】：华北水利水电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S625;S126
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 1 绪论10-14
• 1.1 课题研究的背景及意义10
• 1.2 国内外研究现状10-11
• 1.3 本文主要的研究内容11-12
• 1.4 本文的组织结构12
• 1.5 本章小结12-14
• 2 大棚环境监测相关技术14-24
• 2.1 无线传感器网络14-16
• 2.1.1 无线传感器网络简介14-15
• 2.1.2 无线传感器网络特点15-16
• 2.2 常用无线技术对比16
• 2.3 ZigBee技术16-22
• 2.3.1 ZigBee技术简介16-17
• 2.3.2 ZigBee主要特点17
• 2.3.3 ZigBee协议栈17-19
• 2.3.4 ZigBee网络设备类型和网络拓扑19-22
• 2.3.5 ZigBee应用领域22
• 2.4 本章小结22-24
• 3 大棚环境监测系统总体设计24-30
• 3.1 需求分析24
• 3.2 系统组成24-25
• 3.3 系统硬件设计25-27
• 3.3.1 传感器模块25-26
• 3.3.2 处理器模块26-27
• 3.3.3 无线通信模块27
• 3.3.4 电源模块27
• 3.4 协调器节点的硬件设计27-28
• 3.5 路由器节点的硬件设计28
• 3.6 终端节点的硬件设计28
• 3.7 本章小结28-30
• 4 大棚环境监测系统网络设计30-34
• 4.1 协调器节点工作流程30-31
• 4.2 路由器节点工作流程31-32
• 4.3 终端节点工作流程32-33
• 4.4 本章小结33-34
• 5 上位机监测系统的设计与实现34-42
• 5.1 上位机监测系统的总体功能设计34-35
• 5.2 数据库设计35-38
• 5.2.1 概念设计35-36
• 5.2.2 数据库表36-37
• 5.2.3 专家数据库37-38
• 5.3 用户界面设计38-40
• 5.3.1 登录界面38
• 5.3.2 历史查询界面38-39
• 5.3.3 实时显示界面39-40
• 5.3.4 阈值设置界面40
• 5.4 本章小结40-42
• 6 结论与展望42-44
• 6.1 结论42
• 6.2 展望42-44
• 致谢44-46
• 参考文献46-48

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本文编号：431338