基于自组网的养殖环境多气体监测及数据融合研究

发布时间：2020-05-23 20:15

【摘要】：当今科技发展日新月异,人们的生活水平得到了大幅度提高,绿色、健康饮食的思想不断深入人心,随着无线传感网技术的发展,一定程度推动了大规模、集约型的传统养殖环境监测领域朝着信息化、网络化方向发展。畜禽舍中产生的CO、H_2S、NH_3、SO_2等有毒气体超过一定浓度会对畜禽的健康产生巨大的威胁,也影响了肉制品品质,常用的气体传感器存在受混合气体间交叉干扰影响大、选择性差等缺点,导致测量误差大。本文在分析了国内外养殖场环境监测技术、Zig Bee自组网技术以及数据融合技术的基础上,结合实际需求,设计了养殖场环境气体监测自组网系统和报警系统。本文以鸡舍为例,分析了影响其生长的主要环境因素,并以有毒气体CO、H_2S、NH_3作为监测对象,将Zig Bee自组网技术和数据融合技术应用到养殖场环境监测系统中,系统主要由检测终端、自组网系统和监测中心三部分组成。检测终端主要由传感器模块、数据发送模块和电源模块组成,负责环境数据的采集和发送;无线传感网络采用树形网络拓扑结构设计,由协调器节点、路由器节点、传感器节点组建,完成环境中各节点数据的传输;监测中心以STM32F107为核心处理器,外围电路包括串口通信电路、GSM报警电路,主要负责接收检测终端发送来的数据,并进行处理、判断和发送,为提高数据的真实可靠性,在MATLAB7.0平台上对发送来的数据分别采用经典数据融合算法和现代数据融合算法进行拟合分析、比较,最终得出最优数据融合算法,将该算法植入STM32单片机数据处理模块中对接收的数据进行融合处理,经过融合算法处理后的数据一方面经过串口通信的方式发送到PC端上位机界面进行显示和存储,另一方面经过微处理器判断是否超过阈值,若超过,则向GSM短信报警模块发送指令,启动报警。最后进行了组网可靠性测试,测试表明:网路中加入路由器节点之后,在保证传输数据不丢包的情况下,网络通信距离由原先的30m增加到70m,组网稳定可靠。本文设计的环境监测和报警系统满足设计要求,具有良好的应用前景。
【图文】：

架构图,系统整体,架构

天）、低复杂度、自组织（ZigBee 具有大规模的组网能力，60000 个节点）、低成本的优势而被广泛使用，因此，本系e 无线传输方式。系统的整体架构系统以养殖环境中单间鸡舍为一个独立的监测区域，假设每间同一品种的鸡只，对环境要求基本相同。系统的整体结构如图要由检测终端、监测中心、PC 端和短信报警模块组成。

变化曲线,气体传感器,实物,金属半导体

显示实时数据及变化曲线。统主要器件的选型体传感器选型际应用中，对传感器的选型要考虑其灵敏度、成本、寿命素。气体传感器根据其工作原理可以分成金属半导体、材料等传感器，其中最常用的是金属半导体气敏传感器，，本低、驱动电路简单、寿命长等诸多优点越来越受到人们场环境的特点以及检测需求，本系统采用 MQ-136、MQ体气敏传感器检测鸡舍中的 H2S、NH3、CO 三种有毒有害实物图如图 2-2 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】：2018
【分类号】：TN929.5;S818.9

【参考文献】