基于ZigBee的节能型水产养殖环境监测系统的研究

发布时间：2017-10-23 21:05

  本文关键词：基于ZigBee的节能型水产养殖环境监测系统的研究

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【摘要】：我国是水产养殖大国,但随着国土资源的日趋匮乏,要在我国继续扩大养殖规模,必须要提高养殖密度和自动化水平,这就需要对水体温度、pH值、溶解氧浓度、浑浊度等严重影响水产动物的生长安全的参数进行实时监测。目前从国外直接引进的现代化养殖设备和监控系统价格昂贵,运行成本高,在国内无法推广普及,而国产的水产养殖设备和监控系统尚且无法在现场进行部署。针对这一现状,文章提出了一种基于ZigBee的节能型水产养殖环境监测系统,实现水体温度、溶解氧浓度、pH值和浑浊度等环境参数的监测,提升水产养殖监测的自动化水平。文章基于ZigBee技术设计了无线传感器网络,采用CC2530核心处理器设计了无线传感器节点,针对选择的温度、pH值、溶解氧及浑浊度传感器设计了信号调理电路;运用开源的Z-Stack协议栈开发了节点的应用程序,基于Labview和SQLServer开发了上位机监控软件,采用分时/分区供电的方式和数据融合技术延长了节点的生存时间。文章主要介绍了系统的软硬件的设计与实现,并重点阐述了软件和硬件的节能策略。在文章的最后,作者对设计的样机和系统进行了测试。传感器精度测试结果表明,传感器测试的误差都控制在2%以内,精度满足了测量的需求。系统节能效果实验结果表明,采用文章提出的节能策略后,终端节点寿命延长了1倍。该系统具有运行稳定、功耗低、网络寿命长等特点,能够实现水产养殖环境的长期监测,具有很好的市场前景和推广价值。
【关键词】：ZigBee 无线传感器网络 水产养殖 节能 传感器
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP274
【目录】：

• 中文摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-13
• 1.1 课题背景和意义7-8
• 1.2 国内外研究现状8-10
• 1.2.1 水产养殖环境监测技术的研究现状8-10
• 1.2.2 无线传感器网络节能技术研究现状10
• 1.3 课题要求10-11
• 1.4 本文所做的工作11
• 1.5 论文结构11-13
• 第二章 系统架构设计13-19
• 2.1 系统需求分析13-14
• 2.2 无线传感器网络设计14-15
• 2.3 系统架构设计15-16
• 2.4 系统节能技术设计16-18
• 2.5 本章小结18-19
• 第三章 系统硬件设计与实现19-28
• 3.1 无线传感器节点设计与实现19-21
• 3.2 温度测试模块设计与实现21
• 3.3 pH值检测模块设计与实现21-23
• 3.3.1 pH值检测原理22
• 3.3.2 pH值传感器信号调理电路22-23
• 3.4 溶解氧检测模块设计与实现23-24
• 3.4.1 溶解氧检测原理23-24
• 3.4.2 溶解氧传感器信号调理电路24
• 3.5 浑浊度检测模块设计与实现24-26
• 3.5.1 浑浊度检测原理24-25
• 3.5.2 浑浊度传感器信号调理电路25-26
• 3.6 硬件节能技术研发26-27
• 3.7 本章小结27-28
• 第四章 系统软件设计与实现28-44
• 4.1 ZigBee协议及Z-Stack协议栈简介28-29
• 4.2 无线传感器节点软件设计与实现29-38
• 4.2.1 ZigBee通讯程序设计与实现30-32
• 4.2.2 ZigBee网络设计与实现32-34
• 4.2.3 系统工作流程设计34-36
• 4.2.4 传感器数据采集程序设计与实现36-38
• 4.3 上位机软件设计与实现38-41
• 4.3.1 监测软件设计与实现39-40
• 4.3.2 数据库设计40-41
• 4.4 软件节能技术设计41-43
• 4.5 本章小结43-44
• 第五章 系统样机及测试44-50
• 5.1 系统样机设计44
• 5.2 测试及分析44-49
• 5.2.1 传感器精度测试44
• 5.2.2 系统节能效果测试44-49
• 5.3 本章小结49-50
• 第六章 总结和展望50-51
• 参考文献51-55
• 在学期间的研究成果55-56
• 致谢56

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9 陈健O，

本文编号：1085338