基于物联网技术的远程浇灌系统的研究与实现

发布时间：2021-10-12 12:48

　　本文研究并设计实现了一种基于物联网技术的远程浇灌系统。首先,针对土壤湿度、光照强度和空气相对湿度研究设计了不同的滤波算法,使得采集的数据稳定可靠。其次,通过利用FDR频域反射技术研究从硬件底层设计实现微型的土壤湿度传感器;利用光敏电阻作为传感元件构造电路,经过标定实现了超低成本的光强传感器。第三,研究了一种利用遗传算法在线修正PID参数的自适应浇灌控制算法,基于物联网技术设计研制了一套可远程控制的浇灌系统样机。该系统可以使用手机远程设置植物所需的土壤湿度,并通过预设的算法自动控制土壤湿度,同时能用手机实时监测被测区域的土壤湿度、光照强度、空气相对湿度和温度。该系统的环境参数采集器和中央控制器之间采用2.4GHz的无线通信方式协同工作,并且采集器按照超低功耗、低成本、微型化的目标设计,因此可以在被灌溉的目标区域内实现多点采集。中央控制器接收采集器传回的多组数据,经过分析剔除误差较大的数据后,将环境参数打包发送到云端服务器,并从服务器接收控制参数来驱动浇灌设备。通过实验测试,取得了较为理想的土壤湿度控制效果,与现有的浇灌系统相比,具有安装简易,成本低廉,可扩展性强等优势。 

【文章来源】：云南师范大学云南省

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 研究背景
    1.2 国内外发展现状
    1.3 课题研究内容
        1.3.1 环境参数传感器研究与设计
        1.3.2 中央控制器研究
        1.3.3 浇灌设备驱动研究与设计
        1.3.4 控制算法研究
    1.4 可行性分析
第2章 系统理论研究
    2.1 土壤湿度传感器的设计原理
    2.2 光照强度传感器的设计原理
    2.3 湿度传感器测量原理
    2.4 土壤湿度控制算法研究与选择
        2.4.1 PID算法
        2.4.2 遗传算法
第3章 系统硬件结构设计与实现
    3.1 环境参数采集器硬件设计
        3.1.1 太阳能供电模块
        3.1.2 土壤湿度传感器
        3.1.3 光照强度传感器
        3.1.4 温湿度传感器
        3.1.5 微控制器最小系统
        3.1.6 液晶显示模块
        3.1.7 射频收发模块
    3.2 中央控制器硬件设计
        3.2.1 GPRS联网模块
        3.2.2 浇灌设备驱动模块
第4章 系统软件研究与设计
    4.1 环境参数采集器软件研究与设计
        4.1.1 土壤湿度传感器采集算法研究
        4.1.2 光照强度传感器滤波算法研究
        4.1.3 温湿度传感器滤波算法研究
        4.1.4 液晶显示模块研究
        4.1.5 射频收发模块工作模式研究
    4.2 中央控制器软件研究与设计
        4.2.1 GPRS联网模块软件设计
        4.2.2 浇灌设备驱动模块控制算法研究
    4.3 云端服务器选择
    4.4 手机终端APP开发
第5章 远程浇灌系统测试实验及结果分析
    5.1 土壤湿度传感器验证实验
    5.2 光照强度传感器定标实验
    5.3 土壤湿度控制效果验证实验
第6章 结论
参考文献
攻读学位期间发表的论文和研究成果
致谢



本文编号：3432610