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设施农业中无线传感网络的设计与应用

发布时间:2018-03-23 00:34

  本文选题:无线传感网路 切入点:设施农业 出处:《江苏大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:设施农业系统中,调控农作物生长的环境参数,使其摆脱自然环境的约束,建立最经济的生长环境,有利于获取产量、品质和经济效益的最大化。因此,为了能够准确监测温室蔬菜大棚内部的温度、湿度以及二氧化碳等环境参数,并采用控制系统进行参数调整,达到优化蔬菜生长环境、提升农作物品质的目的。本文对设施农业的无线传感网络技术进行了研究,获得的主要成果如下:(1)分析了设施农业中无线传感网路技术的主要设计理论和各主要设计要素的方案性能对比,为本项目后续的设计要素类别选择(如无线通信技术的类型选择、传感器的选择以及控制系统的设计等),提供了参考依据。(2)实现了温室蔬菜大棚的环境监测系统软件和硬件设计。选择ZigBee通信模块作为无线传感网络的主要技术;完成了系统监控体系、终端节点、传感器电路和实现代码、无线网络路由等环节的设计;确定了无线网络路由的控制算法为改进ZBR算法,并通过仿真获取了系统时间与节点的分布规律,以此验证了该算法的合理性。(3)对系统的整体网络传输性能进行了测试。选择了8个不同等级的节点间距,进行数据包的传送和接收试验。结果表明,该系统的最大丢包率仅为4.6%,处于较低的范围,系统能够实现良好的通信效果。故可以认为本系统采用的基于Zig Bee通信模块的无线传感网络设计是满足工程需要的。(4)实现了基于无线传感网络的温室大棚环境参数调整设施的控制系统设计。对温室大棚卷帘自动控制系统以及二氧化碳罐启闭自动控制系统进行了硬件和软件设计。为验证系统的性能,还分别在一定时间内进行了光照强度和二氧化碳浓度的测试,良好的试验结果表明,本文对温室大棚卷帘和二氧化碳罐的启闭控制系统的设计是合理的,通过系统的自动控制,温室的光照强度参数和二氧化碳浓度均保持在良好的参数范围内,为农作物的良好生长和品质的提升奠定了基础。(5)完成了无线传感系统应用于柴米河技术应用示范基地的软件演示过程。结果表明,该系统的构建,能够实现24小时蔬菜大棚的环境监测,且数据精度较高,监控效果良好。
[Abstract]:In the system of protected agriculture, the environmental parameters of crop growth should be regulated to get rid of the constraints of the natural environment and to establish the most economical growth environment, which is conducive to maximizing the yield, quality and economic benefits. In order to accurately monitor the environmental parameters such as temperature, humidity, carbon dioxide and so on in greenhouse vegetable greenhouse, and adopt the control system to adjust the parameters, the vegetable growth environment can be optimized. The purpose of improving crop quality. This paper studies the wireless sensor network technology of facility agriculture. The main results obtained are as follows: (1) the main design theory of wireless sensor network technology in facility agriculture and the performance comparison of the main design elements are analyzed. Selection of design element categories for the future of this project (e.g., type selection of wireless communication technologies, The selection of sensors and the design of control system provide reference basis for realizing the software and hardware design of environment monitoring system of greenhouse vegetable shed. The ZigBee communication module is chosen as the main technology of wireless sensor network. The system monitoring system, terminal node, sensor circuit and implementation code, wireless network routing and other links are designed, and the control algorithm of wireless network routing is determined to improve the ZBR algorithm. The distribution law of system time and nodes is obtained by simulation, which verifies the rationality of the algorithm. The overall network transmission performance of the system is tested. Eight different levels of node spacing are selected. The results show that the maximum packet loss rate of the system is only 4.6, which is in a low range. It can be considered that the wireless sensor network design based on Zig Bee communication module can meet the need of engineering.) the greenhouse environment parameter based on wireless sensor network is realized by the system. The hardware and software design of the automatic control system for the shutter in greenhouse and the automatic control system for the hoisting and closing of carbon dioxide tank are carried out to verify the performance of the system. The light intensity and carbon dioxide concentration were tested in a certain period of time. The good test results show that the design of the hothouse shutter and carbon dioxide tank control system in this paper is reasonable, through the automatic control of the system, The light intensity parameters and carbon dioxide concentration in greenhouse are kept in good range. The software demonstration process of wireless sensor system applied to Chaimihe technology application demonstration base has been completed. The results show that the system is constructed. It can realize the environmental monitoring of vegetable greenhouse in 24 hours, and the precision of data is high, and the monitoring effect is good.
【学位授予单位】:江苏大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP212.9;TN92

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本文编号:1651137

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