基于ZigBee技术的温室WSN控制系统的设计与实现
发布时间：2020-09-24 14:07
随着我国的经济不断地迅速发展,现代农业技术已经有了很大的进步,而且我国是一个农业大国,国家也对农业十分重视,温室工程已成为高效农业的一个重要组成部分。智能温室的功能在于以先进的技术和现代化设施,人为控制作物生长的环境条件,使作物生长不受自然气候的影响,做到常年高效率、高产值和高效益生产。现有温室监控系统主要采用有线通信技术,虽然具有良好的设备互操作性、信号稳定性强等优点,但存在成本高、布线复杂、维护不便等问题,进而限制其在温室中的应用。因此,采取全新通信技术设计开发出更适应于生产实际的温室管理系统,是一个重要的课题。本课题在研究智能农业温室管理基础上,选择以ZigBee技术为主体的底层通信技术,构建以物联网三层结构为主体的温室无线传感控制体系,并开发相应的终端控制系统,实现对农业过程的智能化管理。本系统所设计的底层是由ZigBee节点构成的无线传感网,上边连接了各类传感器、水泵及继电器等执行器,数据通过socket双向通信技术完成上位机与web服务器的存储与转发,并且与数据库服务器进行数据交换,再与网页与手机APP进行通信;中间层是带有WiFi网关的服务器,利用socket和websocket数据传输通信协议来实现的双向通信。服务器及应用层客户端采用Qt进行开发,手机端使用了Android Studio进行开发,实现数据实时显示、设备控制、阈值控制等各个功能。该系统由于利用ZigBee网络多跳自组织的能力,以星形拓扑结构为基础,为底层传感器构建灵活的自组织网络,提高了整个系统的灵活性和可维护性。经实际搭建运行模型测试,系统运行良好,对实际生产具有一定的指导意义。
【学位单位】：河北科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S625;TN92
【部分图文】：
图 3-1 监控系统整体功能规划图(3) 应用层的功能设计，是完善本设计的重要一环对于上位机而言，本课题根据实际需要设计了两种终端控制方式，一种服务器模式；另一种是移动终端模式。两种不同模式的设计，一方面可以不同的应用需求，另一方面也为今后系统的拓展打下了良好的基础。综上所述，本系统实现的功能主要有：1) 用户的登录与注册功能作为一款功能型的软件应用，首先考虑到安全性，所以就有了用户的登录步设定是每个用户都会在使用软件之前都会由我们替用户在后台系统添加户设置的独有的用户名和密码。并且同时设定一个游客功能，可以在忘记况下或者试用时进入功能页面，不过游客只有查看数据功能，对于设备的能由于权限问题无法实现。用户注册功能出于对于安全性的考虑，在提供密码的同时，为用户提供一个特定的邀请码，用户注册时必须要填入正确能进行注册，否则注册无法成功，这也就在一定程度上防止了其他人随意
图 3-2 管理员维护用例图理：对传感器进行管理，包括传感器的型号、作用等进管理：对传感器采集来的实时信息进行管理，可以查询管理：对节点上的执行机构，如继电器、水泵等设备进设备，对执行机构进行指令控制等。：对传感器、执行机构等设备的阈值进行管理，可以增管理：整个温室系统采用区域管理方式，节点也随之划节点区域管理模块。用户）管理：对使用系统的人员进行有效地管理，可以作。统中，存在着两种流，一种是数据流，方向为自下而上自上而下，这两种流形成了统一的整体，管理着整个温
3.2 系统数据分析根据实际需求，系统中所需要管理的数据主要有用户信息、各个节点的信各个传感器的信息、各执行设备的信息等，具体分析如下。对于用户而言，主要需要实现的功能主要有登录的过程和操作的过程，所统为用户设计了用户帐号、用户密码、用户权限、用户联系方式等。本系统所选的底层为 ZigBee 网络，在 ZigBee 网络中，由每一个节点组成一整的网络，因此，数据管理的另一个重点是对 ZigBee 网络中的每一个节点进行地管理。在本设计中，节点的管理采取按区域和节点本身双重管理方式，每一域作为一个管理分支，其内的节点服从统一的管理。在每一个节点上，所连接的是传感器和执行机构，传感器需要对各个传感各个传感器所采集的数据进行管理，而执行机构，需要对于设备本身和相应的命令进行相应的管理，具体的实体包括四个部分：传感器实体、传感器数据采体、物理设备实体、控制命令实体。除了以上实体外，为了管理的方便，系统还设置了节点、传感器、设备的管理实体以及日志。
【学位单位】：河北科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S625;TN92
【部分图文】：
图 3-1 监控系统整体功能规划图(3) 应用层的功能设计，是完善本设计的重要一环对于上位机而言，本课题根据实际需要设计了两种终端控制方式，一种服务器模式；另一种是移动终端模式。两种不同模式的设计，一方面可以不同的应用需求，另一方面也为今后系统的拓展打下了良好的基础。综上所述，本系统实现的功能主要有：1) 用户的登录与注册功能作为一款功能型的软件应用，首先考虑到安全性，所以就有了用户的登录步设定是每个用户都会在使用软件之前都会由我们替用户在后台系统添加户设置的独有的用户名和密码。并且同时设定一个游客功能，可以在忘记况下或者试用时进入功能页面，不过游客只有查看数据功能，对于设备的能由于权限问题无法实现。用户注册功能出于对于安全性的考虑，在提供密码的同时，为用户提供一个特定的邀请码，用户注册时必须要填入正确能进行注册，否则注册无法成功，这也就在一定程度上防止了其他人随意
图 3-2 管理员维护用例图理：对传感器进行管理，包括传感器的型号、作用等进管理：对传感器采集来的实时信息进行管理，可以查询管理：对节点上的执行机构，如继电器、水泵等设备进设备，对执行机构进行指令控制等。：对传感器、执行机构等设备的阈值进行管理，可以增管理：整个温室系统采用区域管理方式，节点也随之划节点区域管理模块。用户）管理：对使用系统的人员进行有效地管理，可以作。统中，存在着两种流，一种是数据流，方向为自下而上自上而下，这两种流形成了统一的整体，管理着整个温
3.2 系统数据分析根据实际需求，系统中所需要管理的数据主要有用户信息、各个节点的信各个传感器的信息、各执行设备的信息等，具体分析如下。对于用户而言，主要需要实现的功能主要有登录的过程和操作的过程，所统为用户设计了用户帐号、用户密码、用户权限、用户联系方式等。本系统所选的底层为 ZigBee 网络，在 ZigBee 网络中，由每一个节点组成一整的网络，因此，数据管理的另一个重点是对 ZigBee 网络中的每一个节点进行地管理。在本设计中，节点的管理采取按区域和节点本身双重管理方式，每一域作为一个管理分支，其内的节点服从统一的管理。在每一个节点上，所连接的是传感器和执行机构，传感器需要对各个传感各个传感器所采集的数据进行管理，而执行机构，需要对于设备本身和相应的命令进行相应的管理，具体的实体包括四个部分：传感器实体、传感器数据采体、物理设备实体、控制命令实体。除了以上实体外，为了管理的方便，系统还设置了节点、传感器、设备的管理实体以及日志。
【参考文献】
相关期刊论文 前10条
1 李长光;李宇杰;王子瑜;王U
本文编号：2825821
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/wltx/2825821.html
