基于物联网的温室花卉智能灌溉系统设计

发布时间：2017-05-17 14:00

  本文关键词：基于物联网的温室花卉智能灌溉系统设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着社会经济的迅速发展,工农业用水量日益增大,水资源紧缺的问题日渐突出,尤其是在农业灌溉方面普遍采用人工漫灌的传统灌溉方式,造成了水资源很大化程度上的浪费,同时也造成农作物不能正常生长的问题。鉴于当前传统灌溉的种种劣势,本文针对大面积种植的温室花卉设计了一套基于ZigBee无线采集的智能灌溉控制系统。本系统以CC2530 ZigBee模块为基础,以MSP430单片机为微控制器,实现花卉土壤湿度、温度和光照强度生长环境参数的无线采集和传输,并且在上位机数据界面显示;利用花卉灌溉历史数据训练BP神经网络模型来进行花卉灌溉量的实时预测,实现花卉的智能灌溉。智能灌溉系统主要包括终端采集节点、协调器节点、MSP430微控制器模块、上位机实时显示界面以及BP神经网络预测模块六个部分。其中系统硬件部分,终端搭载SM2801BD土壤湿度传感器、DS18B20温度传感器和TSL2561光照强度传感器,实现花卉土壤湿度、温度、光照强度生长环境参数的实时采集,通过无线传感网络传输到协调器节点,然后与MSP430微控制器通过UART串口通信,将接收的花卉生长环境信息分析处理后通过RS232串口传送。系统软件设计部分主要包括:终端节点软件设计、协调器节点软件设计、协调器节点与MSP430微控制器UART串口通信软件设计、花卉生长环境参数实时显示界面软件设计。终端节点软件设计确保土壤湿度、温度以及光照强度三路传感器能够实时采集花卉生长环境数据,协调节点程序设计是无线传感网络建立和终端节点入网的关键。协调器节点与MSP430微控制器URAT通信程序确保双方可以互相收发数据,花卉生长环境参数实时显示界面软件设计实现经过协调器节点和MSP430微控制器转发的花卉生长环境数据的实时显示。系统根据采集的三个花卉生长环境参量实时预测花卉所需灌溉量,实现花卉灌溉的人工智能。通过对系统软硬件进行了多次调测试,系统的各项软硬件模块都基本实现了预期功能目标,同时系统的设计成本以及功耗也比较低,并且将人工神经网络预测技术引入到了花卉智能灌溉领域,实现了花卉灌溉的智能化,降低了灌溉成本,提高了灌溉效率,同时节约了水资源,对绿色农业的发展具有一定的现实意义。
【关键词】：CC2530 MSP430 BP神经网络 灌溉量预测
【学位授予单位】：曲阜师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN929.5;TP391.44;S629
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-11
• 1.1 课题研究的背景和意义8
• 1.2 国内外智能灌溉系统的研究现状8-9
• 1.2.1 国外智能灌溉系统的研究现状8-9
• 1.2.2 国内智能灌溉系统的研究现状9
• 1.3 课题研究的主要内容9-10
• 1.4 课题的主要创新点10
• 1.5 本章小结10-11
• 第2章 系统设计方案及关键技术简介11-19
• 2.1 系统需求功能分析11-12
• 2.2 基于ZigBee的无线传输技术12-16
• 2.2.1 ZigBee简单介绍12
• 2.2.2 ZigBee主要特性12-13
• 2.2.3 ZigBee组网说明13-14
• 2.2.4 ZigBee协议架构14-16
• 2.3 基于人工神经网络的智能控制16-18
• 2.3.1 人工神经网络概念模型16-17
• 2.3.2 BP神经网络原理17-18
• 2.4 本章小结18-19
• 第3章 系统硬件设计19-26
• 3.1 系统总体框图设计19
• 3.2 花卉生长环境参数终端硬件设计19-23
• 3.2.1 土壤湿度传感器模块19-20
• 3.2.2 温度传感器模块20-21
• 3.2.3 光强传感器模块21-22
• 3.2.4 浇水控制模块设计22
• 3.2.5 电源模块设计22-23
• 3.3 无线传感网络设计23
• 3.4 系统微控制器硬件体系结构23-25
• 3.4.1 微控制器选取及结构电路设计23-24
• 3.4.2 ZigBee接收模块与MSP430微控制器接.电路设计24-25
• 3.5 本章小结25-26
• 第4章 系统软件设计26-38
• 4.1 系统总体软件设计26
• 4.2 花卉生长环境参数终端软件设计26-30
• 4.2.1 终端节点总体流程设计26-27
• 4.2.2 传感器参数采集流程设计27
• 4.2.3 CC2530终端发送节点程序设计27-30
• 4.3 CC2530接收模块与MSP430微控制器节点设计30-32
• 4.3.1 CC2530接收模块节点流程设计31
• 4.3.2 CC2530与MSP430通信程序设计31-32
• 4.4 参数实时显示平台程序设计32-34
• 4.4.1 上位机软件开发环境32-34
• 4.4.2 生长环境参数显示界面软件设计34
• 4.5 基于BP神经网络灌溉量智能控制模型设计34-37
• 4.5.1 BP神经网络智能灌溉控制流程设计35-36
• 4.5.2 BP神经网络灌溉量预测模型构建36
• 4.5.3 BP神经网络灌溉量预测MATLAB实现36-37
• 4.6 本章小结37-38
• 第5章 系统调测试和实现38-46
• 5.1 系统软硬件调测试38-42
• 5.1.1 系统设计硬件调测试38-39
• 5.1.2 系统设计软件调测试39-42
• 5.2 参数监控平台功能测试42-44
• 5.2.1 系统登录界面测试43
• 5.2.2 花卉生长环境参数显示界面测试43-44
• 5.3 本章小结44-46
• 第6章 总结与展望46-47
• 参考文献47-49
• 在读期间发表的学术论文及研究成果49-50
• 致谢50

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 刁慧琴;朱凌云;;基于ZigBee无线传感网络技术的污染气体监测系统[J];现代电子技术;2011年20期

  本文关键词：基于物联网的温室花卉智能灌溉系统设计，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：373578