基于无线传感网络的粮仓粮情监测系统设计研究

发布时间：2017-08-19 15:11

  本文关键词：基于无线传感网络的粮仓粮情监测系统设计研究

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【摘要】：基于我国人口基数大,人口增长率过快的基本国情,人民是否能吃饱穿暖是政府首先要解决的重大问题,而粮食是解决问题的关键。随着科技的进步和社会的发展,粮食产业越来越机械化自动化,产量和种类也越来越多,所以粮食储存技术的发展也越来越重要。粮食储存技术的发展直接影响粮食的质量,影响到商业市场的稳定和人民的利益,所以粮仓粮情的监测显得十分重要。在监测过程中,不仅要准确的监测到粮仓内温湿度等各种指标的变化,还要实时提供数据和提醒监测人员,以便及时解决问题,减少不必要的损失。目前,粮仓粮情监测系统已经从有线通信技术慢慢开始向无线通信技术转变。无线传感网络监测系统有着比有线监测系统更好的安全性和灵活性,且其成本更低廉。本文无线传感网络粮仓粮情监测系统研究和解决的问题有:(1)对国内外粮情监测方法的研究课题和部分产品进行了调查和分析,针对我省粮情监测中存在的问题,拟采用ZigBee技术构建无线监测网络,对粮情进行全方位监测。分析了ZigBee技术的体系结构及优点。(2)提出了基于ZigBee无线传感网络粮仓监测系统的整体设计方案,对方案的各个组成部分进行主要技术设备的选型,包括温度传感器的选择、终端节点、路由节点、协调节点等,确定了整个系统的通讯模式、组网方式和工作过程。(3)对包含温度传感器的终端节点进行了整体设计,设计了实时温湿度检测电路,终端节点主控电路和ZigBee无线通讯电路。在此基础上开发了终端节点的软件,以实现对粮食温湿度的准确监测。(4)对基于ZigBee协议的网络的路由节点进行了整体设计,设计了路由节点的主控电路和ZigBee无线通讯电路,并在此基础上开发了相应的软件,实现了ZigBee数据包的实时转发。以便构建树簇状网络的粮仓监测系统。(5)对协调节点进行了软硬件设计,实现了ZigBee数据的远程传输,同时开发了PC机端的管理系统,实现了ZigBee数据包与PC机的数据交换。(6)对整个无线粮情监测网络进行了调试,特别是功耗分析、终端节点通信距离测试、温度采集准确度测试。
【关键词】：无线传感网络 粮情监测 Zigbee 上位机管理系统
【学位授予单位】：河南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP274;TN929.5;TP212.9
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 课题研究的背景及意义11-12
• 1.2 目前国内外研究现状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 粮情监控系统通信方式的分类13-14
• 1.3.1 有线通信方式13-14
• 1.3.2 无线通信方式14
• 1.4 无线传感器网络14-20
• 1.4.1 无线传感网络通信技术的选择16-17
• 1.4.2 zigbee概念17-18
• 1.4.3 zigbee协议18
• 1.4.4 zigbee网络拓扑18-19
• 1.4.5 zigbee的优越性19-20
• 1.5 本论文的工作与任务20-21
• 第二章 总体设计21-27
• 2.1 需求分析21-22
• 2.1.1 温度检测21
• 2.1.2 湿度检测21
• 2.1.3 无线数据传输21
• 2.1.4 数据远程处理21-22
• 2.2 无线粮情监测测系统的整体布局22
• 2.3 整体系统设计22-23
• 2.4 硬件选型23-27
• 2.4.1 微控制器23-24
• 2.4.2 温度传感器24-26
• 2.4.3 湿度传感器26-27
• 第三章 硬件设计27-36
• 3.1 硬件系统总体设计27-29
• 3.1.1 终端节点整体硬件设计27
• 3.1.2 协调节点整体硬件设计27-29
• 3.1.3 路由节点整体硬件设计29
• 3.2 微控制器电路设计29-30
• 3.3 传感器电路设计30-31
• 3.4 调试电路设计31-32
• 3.5 时钟电路设计32
• 3.6 按键电路设计32-33
• 3.7 串口电路设计33-34
• 3.8 电源电路设计34-36
• 第四章 软件设计36-48
• 4.1 软件整体设计36-39
• 4.1.1 整体框图36-37
• 4.1.2 节点流程设计37-39
• 4.3 协调器软件设计39-43
• 4.3.1 协调器流程图39-41
• 4.3.2 协调器软件开发41-43
• 4.4 终端节点软件设计43-45
• 4.4.1 终端节点流程图43-44
• 4.4.2 终端节点软件开发44-45
• 4.5 路由器软件设计45-48
• 4.5.1 路由器流程图45-46
• 4.5.2 路由节点软件开发46-48
• 第五章 管理系统设计48-63
• 5.1 需求分析48
• 5.2 开发工具选型48-50
• 5.2.1 开发工具48-49
• 5.2.2 数据库选择49-50
• 5.3 系统功能50-51
• 5.4 总体设计51-52
• 5.5 系统流程设计52-54
• 5.6 数据库设计54-57
• 5.7 用户登录与管理57-58
• 5.7.1 用户登录57
• 5.7.2 用户管理57-58
• 5.8 主界面实现58
• 5.9 串口通信58-60
• 5.10 粮库信息管理60-61
• 5.11 温湿度数据管理61-62
• 5.12 辅助功能62-63
• 第六章 系统调试63-70
• 6.1 系统调试63-66
• 6.1.1 点对点有无障碍物距离测试63-65
• 6.1.2 温湿度准确度测试65-66
• 6.2 软件调试66-68
• 6.3 功耗分析68-70
• 总结与展望70-72
• 参考文献72-76
• 学术科研成果76

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