温室无线自适应信息采集器设计

发布时间：2020-03-19 07:35

【摘要】：随着农业信息化技术与无线传感器网络技术的不断发展,温室环境无线监测技术成为温室研究的重要课题。由于温室传感器输出信号不统一,信息采集器需要预留多种传感器接口,技术人员在接线时容易出错,造成采集器无法正常工作。针对以上问题,设计了一种温室无线自适应信息采集器。该信息采集器可针对不同温室传感器类型进行分类与数据读取;通过无线模块,将传感器数据上传到云端物联网,实现了温室环境参数的远程实时监测。作为新型设施农业机械装备研制与开发项目中环境感知设备的研发部分,论文对无线通讯方式、温室传感器信号输出方式、分类算法进行了研究,设计了温室无线自适应信息采集器。以STM32F103CBT6单片机为核心,由信号识别检测模块、无线通讯模块、电源管理模块、外部时钟电路、外部存储电路等构成。为正确区分数字单总线型、模拟电压与电流型传感器输出信号,在传感器分类中引入支持向量机分类算法,针对以上三种类型传感器输出信号特征进行训练学习,得到基于支持向量机分类算法的传感器输出信号分类模型,能够对模拟电压输出型、电流输出型以及数字单总线输出型传感器进行分类识别。在无线数据传输方面,为提高数据传输速度,以Wi-Fi通讯技术为核心,实现了信息采集器与主控节点间的无线通讯。信息采集器无线通讯为客户端模式,其与主控节点之间自动建立无线连接。连接成功后,对主控节点命令进行接收,根据命令对传感器数据进行读取并打包发送,并通过接入网络的路由器,将数据上传至云端服务器,用户可随时随地,通过电脑或智能手机等终端设备,对温室环境信息进行查看。最后,对采集器无线通讯功能及数据采集效果进行试验;利用训练所得传感器输出信号分类模型,对模拟电压型、电流型以及数字单总线传感器进行分类试验。试验结果表明:信息采集器间无线通讯性能稳定;传感器分类模型能够正确对传感器类型进行区分。
【图文】：

图 2-2 电压型传感器等效原理图Fig. 2-2 Voltage sensor equivalent schematic效原理图如图 2-3 所示。电流型传感器与电压测电流信号，在检测电流信号时，需先由转换号，再由单片机检测。如图 2-3 所示，Ro 为电保证输出电流信号的精度，转换电阻的取值需抗”的范围确定。负载阻抗为电流型传感器的负载阻抗时，内阻 Ro 可等效为无穷大，电流转换电阻大于传感器允许最大负载阻抗时，输出响传感器精度。因此，为保证电流传感器精度载阻抗允许范围内。

图 2-2 电压型传感器等效原理图Fig. 2-2 Voltage sensor equivalent schematic等效原理图如图 2-3 所示。电流型传感器与电压型检测电流信号，在检测电流信号时，需先由转换电信号，再由单片机检测。如图 2-3 所示，Ro 为电流为保证输出电流信号的精度，转换电阻的取值需根阻抗”的范围确定。负载阻抗为电流型传感器的参大负载阻抗时，内阻 Ro 可等效为无穷大，电流输当转换电阻大于传感器允许最大负载阻抗时，，输出信影响传感器精度。因此，为保证电流传感器精度，负载阻抗允许范围内。
【学位授予单位】：河北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP212.9;TN929.5;S625

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