基于ZigBee无线通信技术的大棚食用菌生长环境测控系统的研究

发布时间：2017-09-27 23:09

  本文关键词：基于ZigBee无线通信技术的大棚食用菌生长环境测控系统的研究

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【摘要】：香菇、平菇和灵芝等食用菌以其丰富的营养价值赢得了各阶层消费者的喜爱,经济价值非常可观。但是,食用菌这种微生物对生长环境要求非常严格,传统的农业温棚通常采用有线通信技术对环境进行测控,但是多数是单因素的测控,而且智能化、自动化程度都不高,这样就严重制约了食用菌产量和品质的提高。另外,该方法存在通信线缆铺设比较复杂、线路容易老化、可靠性比较低、维护困难和成本较高等不足,使它很难在设施农业中推广和应用。ZigBee无线通信技术以其布点施工简单、组网容易、功耗和成本低等优点,在交通物流、物业和环境监测等领域得到了广泛的应用。本文在查阅文献资料和到食用菌大棚生产基地做了仔细调查的基础上,对实际生产需求进行了充分的分析,并完成了一定的试验与测试后,提出了一套基于ZigBee技术的食用菌大棚监控系统的设计方案,即：建立无线传感网放在大棚现场,通过外接上位机,实现大棚的远程监控。整个系统包括传感(温度、湿度、光照和CO2浓度等)终端节点、控制终端节点、路由节点、网关(协调器)和上位机监控系统。首先,设计了一套基于ZigBee无线通信技术的大棚食用菌测控硬件平台,其中协调器与网关集成在一起,对下负责组建网络和管理传感网络中各个设备,对上负责与监控软件系统通讯,传感节点负责采集环境参数,控制节点负责执行控制指令,路由节点负责网内通信路由。根据各节点的功能要求,选择CC2530F256芯片作为ZigBee核心处理器,选择DHT11为温湿度传感器等,每个节点硬件构架均采用基本功能模块做成的基板加上ZigBee基本单元模块插板构成。其次,在硬件设计的基础上,基于Z-track协议栈,根据功能要求分别对传感终端节点、控制终端节点、路由节点、网关(协调器)进行程序设计。再次,采用Visual Studio 2010开发工具开发了上位机监控软件系统,实现大棚环境参数、设备运行状况的实时显示及自动控制等功能。最后,对系统相关模块进行调试,测试结果表明,无论是ZigBee协调器组网、数据采集,还是上位机监控,整个系统运行正常。
【关键词】：环境参数 ZigBee技术 大棚 监控系统 设计
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S646;S626;TN92
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 前言10-18
• 1.1 课题研究背景和意义10-11
• 1.1.1 课题研究背景10-11
• 1.1.2 课题研究意义11
• 1.2 国内外发展现状11-15
• 1.2.1 国外发展现状分析11-12
• 1.2.2 国内发展现状分析12-15
• 1.3 主要内容15-16
• 1.4 论文结构16-18
• 第二章 系统控制结构设计18-22
• 2.1 食用菌温室大棚结构模型设计18-19
• 2.2 食用菌温室大棚无线监控系统硬件结构19
• 2.3 食用菌温室大棚环境参数监控网络结构19-21
• 2.4 本章小结21-22
• 第三章 基于ZigBee技术的监控系统硬件设计22-42
• 3.1 传感器22-24
• 3.1.1 传感器结构22
• 3.1.2 传感器分类22-23
• 3.1.3 食用菌大棚监控系统传感器的选择23-24
• 3.2 ZigBee无线网络24-32
• 3.2.1 ZigBee无线网络介绍24-25
• 3.2.2 IEEE802.15.425
• 3.2.3 ZigBee无线网络拓扑结构25-26
• 3.2.4 ZigBee协议栈26-32
• 3.3 系统硬件介绍32-40
• 3.3.1 核心芯片介绍32-34
• 3.3.2 无线传感网络功能设备硬件设计34
• 3.3.3 CC2530F256核心模块硬件设计34-35
• 3.3.4 传感终端节点功能设备硬件设计35-37
• 3.3.5 控制器节点硬件设计37-38
• 3.3.6 无线网关硬件设计38-40
• 3.4 监控终端网络规划40-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第四章 ZigBee通信网的程序设计42-62
• 4.1 ZigBee无线通信程序设计42-56
• 4.1.1 ZigBee协议栈的设备选型43-45
• 4.1.2 ZigBee协议栈结构分析45-49
• 4.1.3 协调器组建网络和接收数据49-53
• 4.1.4 传感节点入网和采集并发送数据53-54
• 4.1.5 执行控制节点程序流程分析54-55
• 4.1.6 传感器采集数据的程序流程分析55-56
• 4.2 网关与PC通信协议设计分析56-61
• 4.3 本章小结61-62
• 第五章 系统监控软件设计62-72
• 5.1 系统监控软件系统构架62-63
• 5.2 系统监控软件人机交互界面63-69
• 5.2.1 系统监控软件登陆界面63-64
• 5.2.2 系统监控软件实时显示界面64-65
• 5.2.3 系统监控软件报警设置界面65
• 5.2.4 系统监控软件历史曲线查询界面65-66
• 5.2.5 系统监控软件历史数据查询界面66-67
• 5.2.6 系统监控软件程序流程图67-69
• 5.3 串口程序的设计69-71
• 5.4 本章小结71-72
• 第六章 系统测试及结果分析72-80
• 6.1 驱动软件安装72-75
• 6.2 组网测试75-76
• 6.3 监控软件运行测试76-79
• 6.4 本章小结79-80
• 第七章 结论80-82
• 参考文献82-85
• 致谢85-86
• 在学期间发表的学术论文和研究成果86

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：932405