自动节水灌溉控制系统研究与设计
发布时间：2021-08-09 14:27
我国是一个极度缺水且水资源分布严重不均衡的国家。在农业灌溉方面,我国绝大多数区域仍采用传统而落后的灌溉方式,如漫灌、沟灌等,其水资源利用系数仅为0.4左右,相比于其他发达国家0.8的系数和先进的灌溉技术与设备而言,仍具有相当大的差距。因此为了提高水资源的利用率、改善农业灌溉现状以及促进生态农业的发展,设计一种集检测、灌溉和远程控制于一体的自动节水灌溉控制设备迫在眉睫。本课题应用嵌入式技术、近距离无线通信ZigBee技术、远距离通信GPRS技术和数据库等技术,开发了一套由田间采集、灌溉设备和远程监控平台共同构成的两级自动节水灌溉控制系统。田间控制系统主要由采集、灌溉终端节点和主控机构成,其中主控机在整个自动节水灌溉控制系统中起到承上启下的核心作用。一方面在田间无线通信网络中作为协调器负责着整个网络的组建与运行；另一方面主控机通过GPRS模块与监控管理平台进行数据和指令的相互交换,与此同时还监控着系统变频器、用电量和显示屏的运作。远程监控管理平台以B／S架构为基础,通过GPRS网络来实现对田间农作物的监控与管理,可以实现精准定位、土壤温湿度的实时显示和报警等功能。并且还可以根据农作物生长周...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究概况
1.2.1 无线传感器网络的发展现状
1.2.2 自动化节水灌溉控制系统的发展现状
1.3 主要研究内容和论文结构
1.4 本章小结
第2章 自动节水灌溉控制系统硬件设计
2.1 系统总体架构
2.2 田间无线通信网络终端节点硬件设计
2.2.1 CC2530处理器
2.2.2 CC2530处理器最小系统设计
2.2.3 温湿度采集模块设计
2.2.4 电磁阀控制模块设计
2.2.5 系统供电模块设计
2.3 田间无线通信网络主控机硬件设计
2.3.1 STM32F103处理器
2.3.2 GPRS模块设计
2.3.3 液晶显示屏模块设计
2.3.4 系统变频器和电量控制模块设计
2.3.5 下载模块设计
2.4 本章小结
第3章 田间无线通信网络软件设计
3.1 田间无线通信网络技术概述
3.1.1 无线网络节点设备类型
3.1.2 网络拓扑结构类型
3.1.3 无线通信网络协议栈架构
3.1.4 Z-Stack协议栈开发平台
3.2 田间无线通信网络中协调器节点软件设计
3.2.1 协调器节点的工作流程
3.2.2 田间无线通信网络的组建
3.2.3 协调器数据和命令的处理
3.2.4 协调器路由协议的设定
3.3 田间无线通信网络终端节点软件设计
3.3.1 终端节点的工作流程
3.3.2 田间采集节点入网步骤
3.3.3 温湿度采集程序设计
3.4 本章小结
第4章 系统主控机及远程监控平台设计
4.1 系统主控机设计
4.1.1 STM32F103处理器软件设计流程
4.1.2 TCP/IP协议
4.1.3 M35模块软件设计
4.1.4 液晶屏软件及图标设计
4.2 监控平台设计方案
4.2.1 监控平台体系架构
4.2.2 数据库结构设计
4.2.3 数据库连接池设计
4.3 本章小结
第5章 自动节水灌溉控制系统性能测试
5.1 田间无线通信网络终端设备功能测试
5.2 远程监控平台性能测试
5.3 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢
学位论文评阅及答辩情况表
【参考文献】：
期刊论文
[1]高速电磁阀电磁力全工况关键参数相关性分析[J]. 范立云,许德,费红姿,冯力东,刘鹏,周伟. 农业工程学报. 2015(06)
[2]基于STM32F103单片机的函数发生器设计[J]. 刘磊. 科技致富向导. 2014(33)
[3]中国人口分布的水资源限制性与限制度研究[J]. 封志明,杨艳昭,游珍. 自然资源学报. 2014(10)
[4]G网在农业灌溉自动化控制中的应用[J]. 刘玉华. 农业科技与信息. 2014(16)
[5]中国水资源现状及其未来发展方向展望[J]. 王熹,王湛,杨文涛,席雪洁,史龙月,董文月,张倩,周跃男. 环境工程. 2014(07)
[6]基于STM32F103单片机的智能购物车系统设计[J]. 杨佳,王英志. 科技视界. 2013(24)
[7]基于SHT10传感器的仓库温湿度监测系统[J]. 王海燕,高之圣. 电子设计工程. 2013(15)
[8]基于CC2530的温湿度监测系统的设计与实现[J]. 李正民,张兴伟,柳宏川. 测控技术. 2013(05)
[9]农业大棚太阳能供电数据采集系统设计[J]. 严芳芳,张曙光,索雪松,程曼,高立艾. 农机化研究. 2013(05)
[10]基于CC2530的ZigBee数据采集系统设计[J]. 蔡利婷,陈平华,罗彬,魏炎新. 计算机技术与发展. 2012(11)
博士论文
[1]面向精细农业的无线传感器网络关键技术研究[D]. 张伟.浙江大学 2013
[2]无线传感器网络若干关键技术的研究[D]. 尚兴宏.南京理工大学 2013
[3]电磁阀检测系统的研发及相关流体控制技术的研究[D]. 郭北涛.东北大学 2010
[4]无线传感器网络的研究[D]. 张曦煌.江南大学 2008
硕士论文
[1]节水灌溉自动化及优化控制调节的研究[D]. 刘冰菁.扬州大学 2014
[2]低功耗节水灌溉系统的优化设计与应用[D]. 张成心.昆明理工大学 2014
[3]基于物联网的环境监控平台设计与实现[D]. 陈也.北京邮电大学 2014
[4]双向逆变太阳能供电系统的研究与设计[D]. 李强.广东工业大学 2013
[5]基于STM32的智能小车研究[D]. 周柱.西南交通大学 2011
[6]基于B/S结构的远程监控平台的设计与实现[D]. 郑红强.北京邮电大学 2010
[7]基于单片机和GPRS数据传输技术的研究[D]. 王振起.哈尔滨理工大学 2009
[8]灌溉施肥自动化控制系统研究[D]. 严昶.华中农业大学 2008
[9]基于GPRS的无线监控系统的研究[D]. 邓荣钦.武汉理工大学 2007
[10]精确灌溉与施肥自动化控制系统的研究[D]. 马骏.山西农业大学 2005
本文编号：3332239
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外研究概况
1.2.1 无线传感器网络的发展现状
1.2.2 自动化节水灌溉控制系统的发展现状
1.3 主要研究内容和论文结构
1.4 本章小结
第2章 自动节水灌溉控制系统硬件设计
2.1 系统总体架构
2.2 田间无线通信网络终端节点硬件设计
2.2.1 CC2530处理器
2.2.2 CC2530处理器最小系统设计
2.2.3 温湿度采集模块设计
2.2.4 电磁阀控制模块设计
2.2.5 系统供电模块设计
2.3 田间无线通信网络主控机硬件设计
2.3.1 STM32F103处理器
2.3.2 GPRS模块设计
2.3.3 液晶显示屏模块设计
2.3.4 系统变频器和电量控制模块设计
2.3.5 下载模块设计
2.4 本章小结
第3章 田间无线通信网络软件设计
3.1 田间无线通信网络技术概述
3.1.1 无线网络节点设备类型
3.1.2 网络拓扑结构类型
3.1.3 无线通信网络协议栈架构
3.1.4 Z-Stack协议栈开发平台
3.2 田间无线通信网络中协调器节点软件设计
3.2.1 协调器节点的工作流程
3.2.2 田间无线通信网络的组建
3.2.3 协调器数据和命令的处理
3.2.4 协调器路由协议的设定
3.3 田间无线通信网络终端节点软件设计
3.3.1 终端节点的工作流程
3.3.2 田间采集节点入网步骤
3.3.3 温湿度采集程序设计
3.4 本章小结
第4章 系统主控机及远程监控平台设计
4.1 系统主控机设计
4.1.1 STM32F103处理器软件设计流程
4.1.2 TCP/IP协议
4.1.3 M35模块软件设计
4.1.4 液晶屏软件及图标设计
4.2 监控平台设计方案
4.2.1 监控平台体系架构
4.2.2 数据库结构设计
4.2.3 数据库连接池设计
4.3 本章小结
第5章 自动节水灌溉控制系统性能测试
5.1 田间无线通信网络终端设备功能测试
5.2 远程监控平台性能测试
5.3 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢
学位论文评阅及答辩情况表
【参考文献】：
期刊论文
[1]高速电磁阀电磁力全工况关键参数相关性分析[J]. 范立云,许德,费红姿,冯力东,刘鹏,周伟. 农业工程学报. 2015(06)
[2]基于STM32F103单片机的函数发生器设计[J]. 刘磊. 科技致富向导. 2014(33)
[3]中国人口分布的水资源限制性与限制度研究[J]. 封志明,杨艳昭,游珍. 自然资源学报. 2014(10)
[4]G网在农业灌溉自动化控制中的应用[J]. 刘玉华. 农业科技与信息. 2014(16)
[5]中国水资源现状及其未来发展方向展望[J]. 王熹,王湛,杨文涛,席雪洁,史龙月,董文月,张倩,周跃男. 环境工程. 2014(07)
[6]基于STM32F103单片机的智能购物车系统设计[J]. 杨佳,王英志. 科技视界. 2013(24)
[7]基于SHT10传感器的仓库温湿度监测系统[J]. 王海燕,高之圣. 电子设计工程. 2013(15)
[8]基于CC2530的温湿度监测系统的设计与实现[J]. 李正民,张兴伟,柳宏川. 测控技术. 2013(05)
[9]农业大棚太阳能供电数据采集系统设计[J]. 严芳芳,张曙光,索雪松,程曼,高立艾. 农机化研究. 2013(05)
[10]基于CC2530的ZigBee数据采集系统设计[J]. 蔡利婷,陈平华,罗彬,魏炎新. 计算机技术与发展. 2012(11)
博士论文
[1]面向精细农业的无线传感器网络关键技术研究[D]. 张伟.浙江大学 2013
[2]无线传感器网络若干关键技术的研究[D]. 尚兴宏.南京理工大学 2013
[3]电磁阀检测系统的研发及相关流体控制技术的研究[D]. 郭北涛.东北大学 2010
[4]无线传感器网络的研究[D]. 张曦煌.江南大学 2008
硕士论文
[1]节水灌溉自动化及优化控制调节的研究[D]. 刘冰菁.扬州大学 2014
[2]低功耗节水灌溉系统的优化设计与应用[D]. 张成心.昆明理工大学 2014
[3]基于物联网的环境监控平台设计与实现[D]. 陈也.北京邮电大学 2014
[4]双向逆变太阳能供电系统的研究与设计[D]. 李强.广东工业大学 2013
[5]基于STM32的智能小车研究[D]. 周柱.西南交通大学 2011
[6]基于B/S结构的远程监控平台的设计与实现[D]. 郑红强.北京邮电大学 2010
[7]基于单片机和GPRS数据传输技术的研究[D]. 王振起.哈尔滨理工大学 2009
[8]灌溉施肥自动化控制系统研究[D]. 严昶.华中农业大学 2008
[9]基于GPRS的无线监控系统的研究[D]. 邓荣钦.武汉理工大学 2007
[10]精确灌溉与施肥自动化控制系统的研究[D]. 马骏.山西农业大学 2005
本文编号：3332239
本文链接：https://www.wllwen.com/nykjlw/nygclw/3332239.html
