基于ZigBee/RS-485双模式通信的水蛇养殖环境实时监控系统的研究
发布时间：2021-04-15 19:14
随着经济的发展,人民生活水平的提高,养殖业的发展规模也日趋增长,由此带来的畜禽粪便对环境污染的问题也越来越严峻。同时,饲料业对蛋白的需求也由于世界鱼粉产量急剧下滑而越来越难以得到满足。为了解决这两方面的矛盾,变废为宝,需要养殖水虻将畜禽粪便转化为优质的动物蛋白,既能解决环境污染问题也能为饲料业提供廉价的蛋白质。由于水虻在一定的环境下才能将转化率达到最大,因此本文设计了一套基于RS-485/ZigBee双通信模式的水虻养殖系统环境实时监控系统。系统可以实现采集并显示环境数据、控制环境和实时报警等功能,通过模块化、分布式的软硬件设计实现各个功能。系统主要分为三部分,分别为环境监测器、控制器和上位机。环境监测器挂载了氧气、二氧化碳和氨气传感器以及土壤温度传感器、空气温湿度传感器对养殖环境内的多个环境数据进行实时采集。控制器通过RS-485/ZigBee获取环境数据,与用户设定的阈值对比判断环境是否异常,如果异常则报警并驱动继电器控制对应的环境处理设备直至环境恢复正常。控制器连接了串口屏显示环境数据和设备状态,方便用户观察、管理。上位机通过RS-485从多个控制器获取环境数据和设备状态,并对数...
【文章来源】：华中师范大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１?ＺｉｇＢｅｅ网络各层示意图??各层的功能如下所述：??（１）物理层：提供物理层数据服务和物理层管理服务，具休有：开关无线收发??
点。??（３）终端节点：在网络中没有维护Ｍ络结构的功能，只能用来采集数椐，没Ｗ??路由功能｜２６］。由于终端节点的功能简单，性能较低，闲此功耗和成本都最??低，可以睡眠或者唤醒。??ＺｉｇＢｅｅ网络山一个协调器、多个路由器和多个终端节点组成，网络拓扑结构??有Ｍ状拓扑、树状拓扑和网状拓扑，如阁２．２所氺。阁中的实线表示无线链路，但??由于节点之间通过无线电通信，是否能形成无线链路由路由算法决定［２７］。??星状网络?树状网络?卩彳状Ｍ络??＃协调器?？路山器?〇终端Ｗ点??图２．２?ＺｉｇＢｅｅ网络拓扑示意图??８??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]一种黑水虻养殖装置智能控制系统设计[J]. 李慧琴,刘存祥,段留奎,许辉,马宇航. 饲料工业. 2020(11)
[2]ZigBee智控电源在山东沂源县路灯改造项目中的应用[J]. 温军燕,刘海浪,崔学玲,李小亚. 照明工程学报. 2020(01)
[3]基于单片机的光立方设计与制作[J]. 李海园. 自动化技术与应用. 2020(01)
[4]畜禽养殖粪便污水处理与资源化利用分析[J]. 桑士臣. 畜禽业. 2020(01)
[5]MODBUS通讯在煤矿多部皮带机集控改造中的应用分析[J]. 蔡润. 石化技术. 2019(12)
[6]MODBUS协议簇简介[J]. 王玉敏. 中国仪器仪表. 2019(12)
[7]TPS57160电源芯片外围电路初步设计[J]. 张兰兰,柏虎,曹鲁明,韩庆福,孟国龙. 重型汽车. 2019(04)
[8]基于RS-485总线的MODBUS通信协议在单片机上的实现[J]. 马亚玲. 通信电源技术. 2019(07)
[9]浅谈电子耳标在养猪业的应用概况[J]. 王凯,吴丹,蔡更元. 猪业科学. 2019(07)
[10]通信中的有线通信与无线通信[J]. 裴雪艳. 信息与电脑(理论版). 2019(10)
博士论文
[1]餐厨废水和玉米芯的产甲烷与饲养武汉亮斑水虻利用研究[D]. 李武.华中农业大学 2015
硕士论文
[1]新一代智能采集终端设计与研发[D]. 周子健.内蒙古科技大学 2019
[2]基于无线传感网的城市轨道交通系统研究与应用[D]. 肖华.吉林大学 2019
[3]智慧城市照明系统的设计与实现[D]. 陈聪.吉林大学 2019
[4]基于ZigBee技术的鱼塘水质监测系统研究[D]. 李海锋.西安科技大学 2019
[5]基于四旋翼无人机的多参数空气质量检测系统设计[D]. 谢涛.安徽理工大学 2019
[6]基于ZigBee技术的家居环境监测系统设计与实现[D]. 安雨龙.西安电子科技大学 2019
[7]利用黑水虻处理农村易腐垃圾技术研究[D]. 张铭杰.浙江大学 2019
[8]基于MODBUS的绕线机控制系统的设计与实现[D]. 赵芝.吉林大学 2018
[9]基于ZigBee的工业水质监测系统的研发[D]. 罗二彬.广东工业大学 2018
[10]基于工业4.0架构的温室大棚监控系统设计[D]. 许欣欣.天津工业大学 2018
本文编号：3139933
【文章来源】：华中师范大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１?ＺｉｇＢｅｅ网络各层示意图??各层的功能如下所述：??（１）物理层：提供物理层数据服务和物理层管理服务，具休有：开关无线收发??
点。??（３）终端节点：在网络中没有维护Ｍ络结构的功能，只能用来采集数椐，没Ｗ??路由功能｜２６］。由于终端节点的功能简单，性能较低，闲此功耗和成本都最??低，可以睡眠或者唤醒。??ＺｉｇＢｅｅ网络山一个协调器、多个路由器和多个终端节点组成，网络拓扑结构??有Ｍ状拓扑、树状拓扑和网状拓扑，如阁２．２所氺。阁中的实线表示无线链路，但??由于节点之间通过无线电通信，是否能形成无线链路由路由算法决定［２７］。??星状网络?树状网络?卩彳状Ｍ络??＃协调器?？路山器?〇终端Ｗ点??图２．２?ＺｉｇＢｅｅ网络拓扑示意图??８??
??１?：??１?Ｌ?环境监测器丨?环境监测器ｎ?，?１?Ｌ?环境监测器丨?环境监测器ｎ?，??｜?＾?｜?—?ＪＴ?，?１?Ｊｒ?￣?ａｒ?ｉ??Ｉ?ｉ??：鋪（Ｓｉ?肉向＇??■温气化气ｆ?温气化气ｆ，?｜温气化气ｆ?温气化气ｉ，??■湿传碳传铎．．．湿传碳传馋，＇湿传碳传餑．？．湿传碳传犛，??；廣感農感ｉ?｜感ｇ感ｉ，?；?｜感篇感ｉ?疆感２感｜，??：＿画崖＠国?１Ｕ０１Ｍ?：?：?圍罔国?；???ＺｉｇＢｅｅ传输通路??ＲＳ－４８５传输通路??图３．１系统总体结构框图??环境监测器上挂载了氧气、二氧化碳、氨气、空气温湿度以及土壤温度等多??个传感器，对养殖环境内对应的环境数据进行实时采集。其中，土壤温度传感器??插入土壤中，气体传感器置于土壤上１０ｃｍ处测量。为了满足多点采集的需求，一??台环境监测器最多可挂载６个土壤温度传感器，传感器的数量和种类也可以报柅丈??际需要进行调整。当环境监测器接收到从控制器发送的请求命令后，向控制器返??回封装了环境数据的数据帧即完成了一次通信。??控制器通过每隔一段时间从环境监测器获取环境数据后，将其与阈值进行对??比，当土壤温度异常，便开启相应的环境处理设备直至环境恢复正常。控制器通??过串口屏显示当前的环境数值和设备状态，也可以根据需要手动修改闽值并人工??控制设备开关，实现人机交互。控制器同时需要与上位机通信，将实时的环境数??据与设备状态发送至上位机。上位机主要负责对系统数据进行备份和远程控制。??为了保障通信的便捷性与稳定性，环境监测器与控制器之间采川ｆ?ＲＳ－４８５冇??线和ＺｉｇＢｅｅ无线两种通信方式，以适应不｜Ｈ］的场设耑求；控制
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种黑水虻养殖装置智能控制系统设计[J]. 李慧琴,刘存祥,段留奎,许辉,马宇航. 饲料工业. 2020(11)
[2]ZigBee智控电源在山东沂源县路灯改造项目中的应用[J]. 温军燕,刘海浪,崔学玲,李小亚. 照明工程学报. 2020(01)
[3]基于单片机的光立方设计与制作[J]. 李海园. 自动化技术与应用. 2020(01)
[4]畜禽养殖粪便污水处理与资源化利用分析[J]. 桑士臣. 畜禽业. 2020(01)
[5]MODBUS通讯在煤矿多部皮带机集控改造中的应用分析[J]. 蔡润. 石化技术. 2019(12)
[6]MODBUS协议簇简介[J]. 王玉敏. 中国仪器仪表. 2019(12)
[7]TPS57160电源芯片外围电路初步设计[J]. 张兰兰,柏虎,曹鲁明,韩庆福,孟国龙. 重型汽车. 2019(04)
[8]基于RS-485总线的MODBUS通信协议在单片机上的实现[J]. 马亚玲. 通信电源技术. 2019(07)
[9]浅谈电子耳标在养猪业的应用概况[J]. 王凯,吴丹,蔡更元. 猪业科学. 2019(07)
[10]通信中的有线通信与无线通信[J]. 裴雪艳. 信息与电脑(理论版). 2019(10)
博士论文
[1]餐厨废水和玉米芯的产甲烷与饲养武汉亮斑水虻利用研究[D]. 李武.华中农业大学 2015
硕士论文
[1]新一代智能采集终端设计与研发[D]. 周子健.内蒙古科技大学 2019
[2]基于无线传感网的城市轨道交通系统研究与应用[D]. 肖华.吉林大学 2019
[3]智慧城市照明系统的设计与实现[D]. 陈聪.吉林大学 2019
[4]基于ZigBee技术的鱼塘水质监测系统研究[D]. 李海锋.西安科技大学 2019
[5]基于四旋翼无人机的多参数空气质量检测系统设计[D]. 谢涛.安徽理工大学 2019
[6]基于ZigBee技术的家居环境监测系统设计与实现[D]. 安雨龙.西安电子科技大学 2019
[7]利用黑水虻处理农村易腐垃圾技术研究[D]. 张铭杰.浙江大学 2019
[8]基于MODBUS的绕线机控制系统的设计与实现[D]. 赵芝.吉林大学 2018
[9]基于ZigBee的工业水质监测系统的研发[D]. 罗二彬.广东工业大学 2018
[10]基于工业4.0架构的温室大棚监控系统设计[D]. 许欣欣.天津工业大学 2018
本文编号：3139933
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