基于ZigBee无线传感器的农业灌溉监控系统应用设计

发布时间：2017-05-21 17:29

  本文关键词：基于ZigBee无线传感器的农业灌溉监控系统应用设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：改革开放以来,我国GDP以年均7%增速,人们的生活水平得到了很大提高。但是随之而来的是自然资源的消耗也日益加快,水资源尤其是农业灌溉缺水已成为刻不容缓急需解决的问题；而另一方面,当前国内农业发展正处于传统农业向现代农业过渡阶段,传统农业种植思想还未完全改变,水资源作为大多数时候的“免费”资源没有得到高效利用,消耗量巨大,浪费及其严重。减少灌溉用水消耗量,提升灌溉用水利用率水平,是解决灌溉缺水的必然选择。而根据农作物生长环境因素,如土壤温湿度、土壤肥沃度、空气温湿度和光照条件等来决定灌溉的时机、用水量和用水区域等可以有效提高灌溉用水利用率,是设施农业的一大特征。但如果通过人员测绘去取得这些信息,就做不到实时监测,而且需要大量人力物力；而如果通过布设线缆网络来采集信息,就需要较高的成本,而且维护、升级不便。因此,设计和实施一个基于无线传感器网络的农业灌溉监控系统,使工作人员不需要亲临现场,就可以了解农业环境的变化,合理安排农业灌溉工作；而且不需要铺设较多的线缆,维护升级方便：更可以利用客户端实时监测、智能控制,最终实现无人值守,自动化程度大幅提高。本文将采用Zigbee无线传感网络技术来实现农业灌溉监控系统的自动监测与控制。首先,在分析研究Zigbee无线传感网络和农业灌溉监控系统特点的基础上,完成系统总体架构设计；并采用模块化设计方法,重点阐述系统三大节点即终端节点、路由节点及网关协调器节点的结构设计。其次,通过对硬件的分析比较,选用SHT11温湿度传感器、BH1750光照传感器作为相关探测传感单元,以及CC2530作为核心芯片来实现模块控制,信息处理和无线传输等功能；再次,完成了系统的节点硬件电路设计、节点程序编译和运行软件设计编写,并对其中的重点电路及程序进行了详细阐述；最后,通过搭建网络系统,采集实物数据并对数据进行分析,完成了系统的测试和验证,实现了预期的终端环境因素采集、无线数据传输、上位机软件信息处理和命令控制下达等系统功能。
【关键词】：zigbee 无线传感器网络 CC2530 农业灌溉监控系统
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP277;TN92;TP212.9
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 概述9-18
• 1.1 研究背景及其意义9-10
• 1.2 国内外相关研究概况及发展趋势10-13
• 1.2.1 国外研究应用概况10-11
• 1.2.2 国内研究应用概况11-13
• 1.3 无线传感器网络技术概况及发展13-16
• 1.3.1 无线传感器网络技术概况13-14
• 1.3.3 无线传感器网络特征14-15
• 1.3.4 几种无线数据传输技术的介绍15-16
• 1.4 论文结构16-18
• 2 ZigBee技术研究18-23
• 2.1 ZigBee技术概况及特点18
• 2.2 ZigBee协议栈18-20
• 2.3 ZigBee网络结构20-21
• 2.4 ZigBee技术的应用领域及前景21-22
• 2.5 本章小结22-23
• 3 系统硬件设计23-41
• 3.1 硬件整体设计方案23-25
• 3.2 硬件选型25-34
• 3.2.1 无线传输模块CC253025-30
• 3.2.2 土壤温湿度传感器30-32
• 3.2.3 田间光照传感器32-34
• 3.3 硬件电路设计34-40
• 3.3.1 调试接口电路设计34
• 3.3.2 USB转串口电路34-35
• 3.3.3 电源供电电路设计35-36
• 3.3.4 功能模块供电电路设计36
• 3.3.5 网络状态指示LED电路设计36-37
• 3.3.6 手动按键复位电路37
• 3.3.7 土壤温湿度采集电路37-38
• 3.3.8 光照采集电路38-39
• 3.3.9 硬件节点电路总原理图及实物图39-40
• 3.4 本章小结40-41
• 4 软件实现41-53
• 4.1 相关软件安装以及Z-Stack协议栈41-44
• 4.1.1 相关软件安装41-42
• 4.1.2 Z-Stack协议栈42-44
• 4.2 ZigBee无线传感网络整体设计和节点设计44-50
• 4.2.1 无线网络系统整体设计44-45
• 4.2.2 协调器节点程序设计45-47
• 4.2.3 路由节点程序设计47-48
• 4.2.4 终端节点程序设计48-50
• 4.3 客户端软件设计50-52
• 4.4 本章小结52-53
• 5 系统测试与实验53-60
• 5.1 实验室硬件测试53-55
• 5.2 系统室外试验55-59
• 5.2.1 单点通信距离试验55
• 5.2.2 光照传感器试验55-57
• 5.2.3 土壤温湿度传感器试验57-59
• 5.3 本章小结59-60
• 结论与展望60-61
• 参考文献61-63
• 致谢63-64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 刘涛;赵计生;;基于ZigBee技术的农田自动节水灌溉系统[J];测控技术;2008年02期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 钟智;具有移动节点的无线传感器网络定位算法和数据收集协议研究[D];中南大学;2012年

2 孙伟;基于QoS的智能配电通信无线传感器网络应用研究[D];合肥工业大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 冯琳;无线传感器网络及ZigBee技术的应用研究[D];合肥工业大学;2006年

  本文关键词：基于ZigBee无线传感器的农业灌溉监控系统应用设计，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：384366