生态环境温度场仿真及环境监控系统研究
发布时间：2020-12-29 09:36
目前,我国大多数植物栽培工厂的监测都采用有线、WiFi(Wireless Fidelity,WiFi)和ZigBee等通讯技术实现,对于现代化的植物栽培工厂而言,上述通讯技术存在通讯距离短、组网不灵活的问题。为此,本文以蘑菇工厂为研究对象,针对实际生产中存在温度传感器布置不合理、无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)的节点布置和功耗没有成本最优化以及监测数据没有集成到监控平台导致难以实现统一化管理等问题,提出了基于LoRa(Long Range,LoRa)无线通讯的监控系统,并将从温度场仿真、WSNs设计和基于LoRa的数据无线通信实现这三方面展开研究,主要研究内容如下:1.针对工厂温度传感器依据经验布置缺乏普适性和理论基础会导致温度数据误差较大的问题,为了实现温度传感器的最优布置,本文首先利用计算机流体力学软件(Computational Fluid Dynamics,CFD)建立了工厂的三维模型,并对工厂内环境进行了模拟。然后将温度模拟结果与测量值作对比来验证CFD模拟工厂内环境温度的有效性,最后基于模拟环境优化了温度传感器的布置。2.针对现有...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 农业监测发展现状
1.2.2 CFD技术研究现状
1.3 研究意义
1.4 主要内容及章节安排
第2章 监测系统关键技术分析
2.1 物联网监控系统设计
2.1.1 设计原则
2.1.2 设计模型
2.2 无线传感器网络
2.2.1 WSNs技术的概念
2.2.2 WSNs技术的特点及应用领域
2.3 LoRa技术介绍
2.3.1 LoRa技术的概念
2.3.2 LoRa技术的特点及应用领域
2.4 本章小结
第3章 基于CFD的温度场仿真
3.1 引言
3.2 CFD特点和数学模型
3.2.1 CFD特点介绍
3.2.2 CFD模型方程
3.3 三维模型搭建
3.3.1 计算域选择与网格的划分
3.3.2 边界条件的设置
3.4 CFD求解策略
3.5 CFD模拟结果验证与分析
3.5.1 CFD模拟结果
3.5.2 CFD模拟结果验证
3.6 本章小结
第4章 WSNs设计与优化
4.1 传感器节点设计与优化
4.1.1 引言
4.1.2 节点部署方式原理
4.1.3 部署方式描述
4.1.4 仿真结果分析
4.2 传感器路由算法设计与优化
4.2.1 引言
4.2.2 算法描述
4.2.3 A-TCA-VGC算法工作流程
4.2.4 仿真结果分析
4.3 传感器定位算法设计与优化
4.3.1 引言
4.3.2 算法描述
4.3.3 定位算法工作流程
4.3.4 仿真结果分析
4.4 本章小结
第5章 LoRa无线网络的测试
5.1 LoRa无线网络监控系统的设计
5.1.1 无线监控系统功能设计
5.1.2 无线终端选择
5.1.3 无线路由选择
5.1.4 监控中心软件选择
5.2 LoRa无线通信测试
5.2.1 LoRa终端组网通信测试
5.2.2 LoRa终端通信距离测试
5.2.3 LoRa终端丢包率测试
5.3 监控中心建立与测试
5.3.1 监控中心建立
5.3.2 监控中心功能测试
5.4 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于力控组态软件的危险品仓库上位机监控平台设计[J]. 阳明霞. 物流工程与管理. 2018(02)
[2]基于应用场景的低功耗广域物联网联网(LPWA)技术对比分析[J]. 严琦,张云勇,安岗. 世界电信. 2017(03)
[3]浅谈LoRa物联网技术及应用[J]. 万芬. 通讯世界. 2017(02)
[4]机械通风连栋温室的温度场CFD模拟[J]. 赵杰强,赵云. 中国农机化学报. 2014(06)
[5]基于物联网技术的设施农业自动控制系统[J]. 李金莹,张日升,杨宏业,宣传忠. 电子设计工程. 2014(21)
[6]基于无线传输的温室环境智能监测与报警系统[J]. 马为红,吴华瑞,孙想,李飞飞. 农机化研究. 2014(11)
[7]农业物联网与传感仪器研究进展[J]. 何勇,聂鹏程,刘飞. 农业机械学报. 2013(10)
[8]物联网在智慧农业中的应用[J]. 施连敏,陈志峰,盖之华. 农机化研究. 2013(06)
[9]基于物联网技术的智慧农业发展策略研究[J]. 彭程. 西安邮电学院学报. 2012(02)
[10]基于无线传输的粮仓温湿度远程监测系统[J]. 杨柳,毛志怀,蒋志杰,任志军. 农业工程学报. 2012(04)
博士论文
[1]无线传感器网络节点数据管理与能耗研究[D]. 向敏.重庆大学 2009
[2]无线传感器网络路由和节点定位技术研究[D]. 陈维克.武汉理工大学 2009
[3]基于无线传感器网络的设施农业环境自动监控系统研究[D]. 高峰.浙江工业大学 2009
[4]日光温室内最佳风速指标与CFD模拟[D]. 杨振超.西北农林科技大学 2006
[5]无线传感器网络中连通与覆盖问题研究[D]. 汪学清.哈尔滨工程大学 2006
[6]无线传感器网络节能机制与移动性的研究[D]. 任彪.北京邮电大学 2006
硕士论文
[1]面向精准农场的通用化系统研究与实现[D]. 裘剑生.浙江大学 2016
[2]物联网定位算法的研究[D]. 李瑞雪.山东理工大学 2015
[3]基于ZigBee的智能农业大棚监控系统设计[D]. 徐鸽.湖南农业大学 2014
[4]基于物联网的嵌入式智能网关的研究与实现[D]. 尹彦霖.北京工业大学 2013
[5]基于无线传感器网络的设施农业温湿度监测系统设计与实现[D]. 曹金源.中国农业科学院 2013
[6]基于CFD的现代化温室环境数值模拟与优化研究[D]. 谭胜男.南京农业大学 2013
[7]基于ZigBee无线传感器网络的农田信息监测研究[D]. 代媛.西北农林科技大学 2010
[8]中国农业现代化进程中的农业信息化研究[D]. 钱学军.中国农业大学 2005
本文编号：2945423
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 农业监测发展现状
1.2.2 CFD技术研究现状
1.3 研究意义
1.4 主要内容及章节安排
第2章 监测系统关键技术分析
2.1 物联网监控系统设计
2.1.1 设计原则
2.1.2 设计模型
2.2 无线传感器网络
2.2.1 WSNs技术的概念
2.2.2 WSNs技术的特点及应用领域
2.3 LoRa技术介绍
2.3.1 LoRa技术的概念
2.3.2 LoRa技术的特点及应用领域
2.4 本章小结
第3章 基于CFD的温度场仿真
3.1 引言
3.2 CFD特点和数学模型
3.2.1 CFD特点介绍
3.2.2 CFD模型方程
3.3 三维模型搭建
3.3.1 计算域选择与网格的划分
3.3.2 边界条件的设置
3.4 CFD求解策略
3.5 CFD模拟结果验证与分析
3.5.1 CFD模拟结果
3.5.2 CFD模拟结果验证
3.6 本章小结
第4章 WSNs设计与优化
4.1 传感器节点设计与优化
4.1.1 引言
4.1.2 节点部署方式原理
4.1.3 部署方式描述
4.1.4 仿真结果分析
4.2 传感器路由算法设计与优化
4.2.1 引言
4.2.2 算法描述
4.2.3 A-TCA-VGC算法工作流程
4.2.4 仿真结果分析
4.3 传感器定位算法设计与优化
4.3.1 引言
4.3.2 算法描述
4.3.3 定位算法工作流程
4.3.4 仿真结果分析
4.4 本章小结
第5章 LoRa无线网络的测试
5.1 LoRa无线网络监控系统的设计
5.1.1 无线监控系统功能设计
5.1.2 无线终端选择
5.1.3 无线路由选择
5.1.4 监控中心软件选择
5.2 LoRa无线通信测试
5.2.1 LoRa终端组网通信测试
5.2.2 LoRa终端通信距离测试
5.2.3 LoRa终端丢包率测试
5.3 监控中心建立与测试
5.3.1 监控中心建立
5.3.2 监控中心功能测试
5.4 本章小结
总结与展望
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于力控组态软件的危险品仓库上位机监控平台设计[J]. 阳明霞. 物流工程与管理. 2018(02)
[2]基于应用场景的低功耗广域物联网联网(LPWA)技术对比分析[J]. 严琦,张云勇,安岗. 世界电信. 2017(03)
[3]浅谈LoRa物联网技术及应用[J]. 万芬. 通讯世界. 2017(02)
[4]机械通风连栋温室的温度场CFD模拟[J]. 赵杰强,赵云. 中国农机化学报. 2014(06)
[5]基于物联网技术的设施农业自动控制系统[J]. 李金莹,张日升,杨宏业,宣传忠. 电子设计工程. 2014(21)
[6]基于无线传输的温室环境智能监测与报警系统[J]. 马为红,吴华瑞,孙想,李飞飞. 农机化研究. 2014(11)
[7]农业物联网与传感仪器研究进展[J]. 何勇,聂鹏程,刘飞. 农业机械学报. 2013(10)
[8]物联网在智慧农业中的应用[J]. 施连敏,陈志峰,盖之华. 农机化研究. 2013(06)
[9]基于物联网技术的智慧农业发展策略研究[J]. 彭程. 西安邮电学院学报. 2012(02)
[10]基于无线传输的粮仓温湿度远程监测系统[J]. 杨柳,毛志怀,蒋志杰,任志军. 农业工程学报. 2012(04)
博士论文
[1]无线传感器网络节点数据管理与能耗研究[D]. 向敏.重庆大学 2009
[2]无线传感器网络路由和节点定位技术研究[D]. 陈维克.武汉理工大学 2009
[3]基于无线传感器网络的设施农业环境自动监控系统研究[D]. 高峰.浙江工业大学 2009
[4]日光温室内最佳风速指标与CFD模拟[D]. 杨振超.西北农林科技大学 2006
[5]无线传感器网络中连通与覆盖问题研究[D]. 汪学清.哈尔滨工程大学 2006
[6]无线传感器网络节能机制与移动性的研究[D]. 任彪.北京邮电大学 2006
硕士论文
[1]面向精准农场的通用化系统研究与实现[D]. 裘剑生.浙江大学 2016
[2]物联网定位算法的研究[D]. 李瑞雪.山东理工大学 2015
[3]基于ZigBee的智能农业大棚监控系统设计[D]. 徐鸽.湖南农业大学 2014
[4]基于物联网的嵌入式智能网关的研究与实现[D]. 尹彦霖.北京工业大学 2013
[5]基于无线传感器网络的设施农业温湿度监测系统设计与实现[D]. 曹金源.中国农业科学院 2013
[6]基于CFD的现代化温室环境数值模拟与优化研究[D]. 谭胜男.南京农业大学 2013
[7]基于ZigBee无线传感器网络的农田信息监测研究[D]. 代媛.西北农林科技大学 2010
[8]中国农业现代化进程中的农业信息化研究[D]. 钱学军.中国农业大学 2005
本文编号：2945423
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/2945423.html
