基于物联网的新疆干旱区城市防护林温湿度监测系统的研究与应用

发布时间：2020-02-26 19:13

【摘要】：土地的荒漠化日渐加剧,将对全社会的生产和生活都带来非常大的威胁。在整个世界范围内,特别是干旱无雨或少雨的荒漠地区,已引起人们的普遍关注。新疆是典型的内陆荒漠区,到处都有遭受荒漠化的可能。在新疆建设以林为主的防护林体系,能够有效地维护和巩固绿洲生态的平衡。随着电子信息技术和计算机网络技术的发展,物联网已经走进了农业生产的各个领域。物联网技术在林业的多个方面也得到了初步应用,并具有非常广阔的应用前景。建设基于物联网的林业监控系统是保护林地资源以及林地环境的有效手段,实现林业的现代化将为林业生态的保护和水资源的合理利用起到举足轻重的作用。本文设计并实现了基于物联网的新疆干旱区城市防护林温湿度监测系统。根据新疆干旱区城市库尔勒市防护林现状,分析得出新疆干旱区城市防护林主要存在的问题是水资源短缺和监测难度大,可见实现针对新疆干旱区城市防护林的温湿度监测系统具有较高的实用价值。通过对系统的测量参数、数据传输方式、主控芯片等进行需求分析,确定了系统的整体结构,并确定使用32位的STM32微控制器作为主控芯片,使用SIM900A的GSM(Global System for Mobile Communication:全球移动通信系统)短信方式进行无线信息传输,采用SHT20型号的空气温度湿度传感器和HL-TR05型号的土壤温度湿度传感器对环境的温度和湿度进行测量,采用手机和PC(Personal Computer:个人电脑)两种方式显示温度和湿度的测量结果。本文详细的介绍了每个模块及其工作原理,阐述了系统数据采集和发送模块以及数据读取和存储、数据展示软件的设计思路和实现方法,最后对整个系统进行了性能、准确度、极端环境和精度测试,并进行了误差分析,通过算术平均法和中位值法相结合的复合数字滤波的方法来减小误差。本文在硬件选型、电路布局以及软件设计实现过程中,充分地贯彻了低功耗的设计原则,并且采用了锂电池分别对各个电路供电的方式。本文实现了通过手机和PC对空气的温度、湿度和土壤的温度、湿度进行监测的目的。经过对系统进行测试,该系统在实用性和可靠性方面表现出色。
【图文】：

2.1 系统设计需求分析为了实现新疆干旱区城市防护林温湿度监控系统的各项功能，能够将成果应用于实际，本文采取的技术路线如图2-1所示。图2-1新疆干旱区城市防护林温湿度监测系统研究技术路线图通过文献查阅、专家咨询和实地考察结果，针对新疆干旱区城市防护林现状，为实现新疆干旱区城市防护林温湿度监控系统的各项功能，进行以下需求分析。2.1.1 参数的测量分析新疆干旱区城市防护林主要的存在的问题是水资源短缺和监测难度大。要减少造林

个温度湿度监测系统主要由传感器、无线通信模块、STM32 处理器、PC 和手，系统结构如图 2-2 所示。度湿度监测系统从整体上看可分成感知层、传输层和显示层三个部分。知层包括测量空气温度、湿度的传感器、测量土壤温度、湿度传感器及测量电感器用于获取温度湿度相关参数，并将相关数据传送给处理器。输层由 STM32 处理芯片和无线通讯模块构成，用来进行感知层和显示层之间输。系统运行后，传感器获取的温度和湿度的相关数据在 STM32 处理器的控无线通讯模块直接以短信方式传送到指定人员的手机上或通过串口将数据传 服务器上。示层由无线通讯模块、PC 等组成，，用于对数据进行获取和保存。管理人员可脑查看温湿度参数来了解植物生长环境的状态，从而达到监测温湿度的目的。
【学位授予单位】：新疆农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP274;S759.2

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