基于ZigBee的智能精准农业系统关键技术研究及应用

发布时间：2017-04-07 08:07

  本文关键词：基于ZigBee的智能精准农业系统关键技术研究及应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：从古至今我国都是一个农业大国,但是由于我国各个地区地理、环境和气候都有差异,传统农业已经满足不了生产的需求,实现传统农业向现代农业转变是当代世界农业研究的趋势。作为新时代信息技术上又一次革命——ZigBee技术的出现,实现了高效率大范围的数据信息的采集、高速率的数据传输和精确性地决策分析,促进了传统农业向现代精准农业的转变,实现农业现代化建设。 本文主要的研究目标是国家生态农业园,设计了基于ZigBee无线网络技术和GPRS网络的智能精准农业监控系统,该系统基于ZigBee无线传感器网络技术实现对土壤墒情信息的数据采集,将采集的数据进行数据融合处理,再通过GPRS网络传送给我们的控制中心,由控制中心对处理后的数据进行分析决策,实现对该系统的实时性、精确性和可靠性的监控。本论文的主要工作如下： 1.部署ZigBee无线传感器网络节点 针对农业科技园,ZigBee无线传感器网络节点的合理部署可以更加有效地采集数据、减小能源消耗、降低信息冗余、延长网络系统的使用周期。首先需要对其进行区域划分,然后再对每个监测区域分布ZigBee无线传感器网络节点,根据农作物不同的生长环境,选择合适的节点感知模型和节点部署策略来部署ZigBee网络节点,进行数据采集。 2. ZigBee无线传感器网络节点的硬件结构设计 ZigBee节点的硬件结构设计主要以ARM9为微处理器,Linux为操作系统,CC2520为ZigBee射频接收模块以及各种温度、湿度、光照强度、雨量等传感器构建了整个节点的硬件结构。实现整个系统的数据采集与传输。 3.采集后数据的融合处理和状态分析 由于在系统中每个监测区域有着众多的传感器,各个传感器节点都要将采集到的数据单独传输到汇聚节点,这样就会造成网络出现大量冗余信息,通信带宽大量浪费,能量大量损耗。同时,还会降低信息的采集效率及采集信息的准确性和实时性。所以对采集后的数据融合处理是必不可少的,处理完的数据具有更高的实时性和准确性,再对其进行状态分析以便对系统更好的监控。 4.对灌溉流量计表的识别和监测 经过状态分析后,可以收集到农业园的土壤墒情信息,可以清楚地知道土壤的干湿程度。此时,可以灌溉系统进行识别和监测,控制灌溉系统是否灌溉或灌溉多少,就能保证适宜农作物生长的土壤环境。 文章的最后,实验平台的搭建,通过实验的测试,系统能够基于ZigBee无线传感器网络实现数据的采集、传输、显示与状态分析这些功能。控制中心通过状态分析能够清楚地了解土壤墒情信息,可以很好地实现对灌溉系统的监测与控制。
【关键词】：精准农业 ZigBee网络节点 数据融合 状态分析
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S126;TN92;TP212.9
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 国内外研究现状12-13
• 1.2.1 国外研究现状12
• 1.2.2 国内研究现状12-13
• 1.3 研究目的与意义13-15
• 1.3.1 研究目的13-14
• 1.3.2 研究意义14-15
• 1.4 本文主要创新点与论文结构15-17
• 第二章 基于ZigBee的智能精准农业监测系统设计17-25
• 2.1 系统的总体设计方案17-18
• 2.2 以ZigBee无线传感器网络技术搭建监测终端平台18-25
• 2.2.1 ZigBee的由来和发展18-19
• 2.2.2 ZigBee技术特点19-20
• 2.2.3 ZigBee协议栈结构20-21
• 2.2.4 ZigBee设备类型及节点类型21
• 2.2.5 ZigBee网络拓扑结构21-23
• 2.2.6 基于ZigBee采集层监测终端平台的搭建23-25
• 第三章 ZigBee网络节点的关键技术研究25-37
• 3.1 ZigBee无线传感器网络节点硬件结构设计25-33
• 3.1.1 节点硬件设计总体方案25-26
• 3.1.2 微处理器模块26-28
• 3.1.3 无线收发模块28-29
• 3.1.4 传感器数据采集模块29-31
• 3.1.5 电源模块31-33
• 3.2 ZigBee无线传感器网络节点部署结构33-36
• 3.2.1 节点部署分析33-34
• 3.2.2 节点部署策略34
• 3.2.3 异构部署方式34-36
• 3.3 RTU设备36-37
• 第四章 系统中多传感器数据融合技术的应用37-45
• 4.1 数据融合技术简介37-40
• 4.1.1 数据融合的概念37
• 4.1.2 数据融合的分类37-39
• 4.1.3 数据融合的方法39-40
• 4.2 精准农业中多传感器数据融合结构模型40-45
• 4.2.1 第一级处理40-41
• 4.2.2 第二、三级处理41-44
• 4.2.3 第四级处理44-45
• 第五章 基于图像识别对灌溉系统的监测控制研究45-59
• 5.1 基于ARM系统的图像识别系统简介45-46
• 5.1.1 系统总体设计方案45-46
• 5.2 图像识别处理46-59
• 5.2.1 对电子流量计表图像的识别处理47-52
• 5.2.2 对指针类流量计表图像的识别处理52-59
• 第六章 实验结果分析59-65
• 6.1 ZigBee节点收发数据分析59-61
• 6.2 对流量计表的识别实验结果分析61-65
• 6.2.1 对电子流量计表识别的实验结果分析61-62
• 6.2.2 指针类流量计表识别的实验结果分析62-65
• 第七章 总结与展望65-67
• 7.1 工作总结65-66
• 7.2 展望66-67
• 参考文献67-69
• 致谢69-71
• 攻读硕士期间的论文发表71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 齐丽娜,干宗良;一种新的无线技术ZigBee[J];电信快报;2004年09期

2 耿萌;于宏毅;张效义;;ZigBee路由协议分析与性能评估[J];计算机工程与应用;2007年26期

3 汪懋华;关于精细农业试验示范与发展研究的思考[J];中国农业科技导报;2003年01期

4 杨志勇;王卫星;;无线传感器网络节点电源系统设计[J];通信电源技术;2008年06期

5 罗海勇;李锦涛;赵方;朱珍民;林权;;温室无线测控网络信息采集分系统设计研究[J];微电子学与计算机;2007年10期

6 贾要勤,常炳国;采用神经网络数据融合改善传感器的静态特性[J];西安交通大学学报;1999年11期

7 徐可英;国内外精确农业发展现状与对策[J];中国农业资源与区划;2000年02期

  本文关键词：基于ZigBee的智能精准农业系统关键技术研究及应用，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：289984