基于无线传感器网络的温室监控系统

发布时间：2017-09-05 22:29

  本文关键词：基于无线传感器网络的温室监控系统

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【摘要】：无线传感器网络通过大量部署于目标区域的传感器节点采集环境信息、建立自组织网络、以多跳方式传输数据,获得感兴趣区域的各种物理信息。目前已广泛应用于军事侦察、工农业生产、环境监测等领域。在农业生产中,温室大棚已经得到广泛的应用,但不同的农作物对温室环境的需求差别很大,对环境参数改变的敏感度也各不相同,因此对温室环境的参数进行实时监控变得势在必行,把无线传感器网络技术引入到温室生产中,建立温室无线传感器网络监控系统,实现温室环境信息自动采集、自动传输和自动控制,对于实现温室作物生产的可持续发展具有重要意义。本文基于无线传感器网络技术,设计并实现了基于无线传感器网络技术的温室大棚监控系统,系统使用TelosB传感器节点,采集温度、湿度、光照等环境参数,并以无线多跳的方式将数据传输到汇聚节点,汇聚节点通GPRS网络与监控中心进行通信。监控中心存储数据分析数据并作出控制决策,发送监控命令,客户端访问监控中心,获取所需数据,也可以发送监控命令。主要工作内容如下：1、分析了论文的研究背景和研究意义,查阅了大量文献,了解了选题相关的国内外研究现状。2、提出了基于WSN的设温室大棚自动监控系统的总体架构,该架构包括底层的无线传感器网络,汇聚节点,服务中心及用户客户端。3、分析了无线传感器网络路由协议CTP (collection tree protocol)并在此基础上进行了改进,使其能够完成环境参数的采集和控制命令的下发。4、设计了监控中心,接收汇聚节点的数据并进行存储分析,提供给客户端使用,转发用户发送的监控命令。5、设计了电脑客户端和手机客户端,从监控中心获取实时数据,历史数据并可视化地显示给用户。最后对系统进行了测试,分析了测试结果,总结了系统的不足,并提出了后续的工作。
【关键词】：温室大棚 无线传感器网络 TinyOS CTP
【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】：TP212.9;TN915.04;TP277
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-16
• 1.2.1 无线传感器网络研究现状11-13
• 1.2.2 温室监控系统现状13-14
• 1.2.3 无线传感器网络应用在温室大棚方面的研究现状14-16
• 1.3 本文主要研究内容16
• 1.4 本文的组织结构16-17
• 1.5 本章小结17-18
• 2 系统总体设计18-23
• 2.1 温室大棚监控系统的应用要求18
• 2.2 系统设计思路18-19
• 2.3 系统总体设计19-20
• 2.4 温室监控系统的硬件选型20-22
• 2.5 本章小结22-23
• 3 系统路由协议设计及实现23-34
• 3.1 无线传感器网络路由协议概述23-25
• 3.1.1 无线传感器网络路由协议特点23
• 3.1.2 无线传感器网络路由协议设计要求23-24
• 3.1.3 无线传感器网络路由协议性能指标24
• 3.1.4 无线传感器网络协议栈24-25
• 3.2 汇聚树路由协议CTP25-30
• 3.2.1 CTP的假设和限制26
• 3.2.2 CTP原理26-27
• 3.2.3 CTP帧格式27-28
• 3.2.4 CTP实现28-30
• 3.3 CTP路由协议改进30-33
• 3.3.1 温室大棚监控系统路由需求分析30
• 3.3.2 CTP路由协议的改进30-33
• 3.3.3 改进的CTP路由协议实现33
• 3.4 本章小结33-34
• 4 系统软件设计34-48
• 4.0 TinyOS操作系统34-37
• 4.0.1 主要特点34-35
• 4.0.2 体系结构35-36
• 4.0.3 TinyOS编程规范36-37
• 4.1 传感器节点软件设计37-39
• 4.2 汇聚节点软件设计39-40
• 4.3 监控中心软件设计40-44
• 4.3.1 数据库设计40-41
• 4.3.2 数据接收模块41-42
• 4.3.3 客户端应用服务模块42-44
• 4.4 客户端软件设计44-45
• 4.4.1 用户管理模块44
• 4.4.2 参数配置模块44
• 4.4.3 数据显示模块44-45
• 4.4.4 报警模块45
• 4.4.5 网络拓扑显示模块45
• 4.5 Android客户端软件设计45-48
• 4.5.1 登录模块46
• 4.5.2 实时数据展示模块46
• 4.5.3 报警功能模块46-47
• 4.5.4 控制模块47-48
• 5 系统测试和性能分析48-53
• 5.1 点对点通信测试48
• 5.2 组网和数据发送测试48-50
• 5.3 控制命令测试50
• 5.4 网络性能测试50-53
• 5.4.1 数据收集时延分析51
• 5.4.2 数据传输可靠性分析51-53
• 结论53-54
• 参考文献54-56
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况56-57
• 致谢57-58

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本文编号：800574