基于无线传感技术的精准农业大棚监测系统的研究与设计
发布时间：2022-10-08 14:27
农业是国民经济的基础,精准农业是现代化农业的发展方向,其实现与应用对提高我国农业生产水平具有重大意义。精准农业分为田间信息获取、基于信息的决策与管理、变量精准控制三个环节,目前我国在这三个环节上的发展均比较落后。田间信息获取是精准农业实现的基础,本文立足于该环节,针对对温度极为敏感的高经济作物,设计基于无线传感技术的精准农业大棚监测系统,采用无线传感技术获取大棚内主要环境参数信息,并创新性地将温度场的概念引入到大棚环境监测环节,计算出大棚内作物生长区域温度场。本文主要做了以下工作:首先,对本文选择的大棚物理模型进行详细分析,设计分子域三维线性插值算法作为温度场的计算方法,提出传感器节点的布设方案,构建大棚内温度场的数学模型,在实验室内模拟大棚环境进行温度场计算实验,验证分子域三维线性插值算法计算温度场的可行性,并在Matlab中实现温度场的可视化;然后,通过对系统的功能和设计原则的分析,对系统的无线传感网络组网和整体结构进行设计,系统分为上位机、控制单元、数据采集单元和无线传感器节点,在大棚内按照传感器节点布设方案布设无线传感器节点采集温度、湿度、光照强度和二氧化碳浓度等环境参数数据,...
【文章页数】：84 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 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 课题研究的必要性
1.4 论文主要研究内容
第2章 大棚内温度场的分析与计算
2.1 温度场
2.1.1 温度场简介
2.1.2 温度场的应用
2.1.3 温度场在系统中的应用思路
2.2 大棚物理模型及种植作物介绍
2.3 大棚内温度场算法的分析与设计
2.3.1 温度场算法分析
2.3.2 分子域三维线性插值算法
2.4 传感器节点布设方案及大棚内温度场数学模型的建立
2.5 温度场计算模拟实验
2.6 本章小结
第3章 系统总体设计
3.1 系统功能说明及分析
3.1.1 系统功能说明
3.1.2 系统功能分析
3.2 系统的设计原则
3.3 无线传感网络组网设计
3.3.1 无线传感网络的介绍
3.3.2 无线通信技术的选择
3.3.3 CC1101无线通信工作原理
3.3.4 无线传感网络整体结构
3.4 系统整体结构
3.5 本章小结
第4章 系统硬件设计
4.1 控制单元硬件设计
4.1.1 微控制器模块电路设计
4.1.2 RS485通信模块电路设计
4.1.3 网串口转换模块电路设计
4.1.4 电源模块电路设计
4.2 数据采集单元硬件设计
4.2.1 微控制器模块电路设计
4.2.2 CC1101无线通信模块电路设计
4.3 无线传感器节点硬件设计
4.3.1 温湿度传感器电路设计
4.3.2 光照强度传感器电路设计
4.3.3 二氧化碳浓度传感器电路设计
4.3.4 锂电池充放电电路设计
4.4 本章小结
第5章 系统软件设计与测试
5.1 控制单元程序设计
5.2 数据采集单元程序设计
5.3 无线传感器节点程序设计
5.3.1 无线传感器节点主程序设计
5.3.2 温湿度数据采集子程序设计
5.3.3 光照强度数据采集子程序设计
5.3.4 二氧化碳浓度数据采集子程序设计
5.4 上位机设计
5.5 系统测试
5.6 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 论文工作总结
6.2 进一步研究展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文与参加的科研项目
一、发表的论文
二、参加的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于PLC的农业大棚精准控制管理系统[J]. 潘芳伟,潘攀. 黑龙江科技信息. 2017(03)
[2]打造精准农业的“展窗”——记北京小汤山国家精准农业研究示范基地[J]. 牛震. 农村工作通讯. 2016(10)
[3]自然通风条件下多塑料大棚群温度场的CFD分析[J]. 宋炜,王新忠,沙刘云. 农机化研究. 2016(05)
[4]五段式电容液位测量变送器的研究[J]. 田海军,张鋆,李帅男,张鑫. 机床与液压. 2015(20)
[5]浅析永州地区种植铁皮石斛的可行性[J]. 龙冰雁,胡小三,申明达,邓洁. 农业开发与装备. 2015(09)
[6]动力源泉,锂电池充电保养攻略[J]. 老罗. 电脑知识与技术(经验技巧). 2015(06)
[7]红外通讯技术与蓝牙区别解析[J]. 赵玉梅. 甘肃科技纵横. 2015(04)
[8]日光温室内小气候环境各因子间量化关系研究[J]. 魏瑞江,马凤莲,王鑫,董航宇,乐章燕. 中国农学通报. 2014(32)
[9]基于SSH和模糊控制的精准农业大棚智能监控平台[J]. 王杰,管涛,李玉玲. 湖北农业科学. 2014(15)
[10]设施蔬菜树式栽培高效生产技术[J]. 刘书娥. 现代农村科技. 2014(07)
博士论文
[1]精准农业传感器网络中的节能技术研究[D]. 张瑞瑞.中国农业大学 2015
[2]精准农业大豆变量施肥控制技术研究[D]. 王熙.黑龙江八一农垦大学 2010
[3]我国石斛属植物种质资源及其亲缘关系研究[D]. 武荣花.中国林业科学研究院 2007
[4]精准农业发展模式选择与评价研究[D]. 侯建平.天津大学 2007
硕士论文
[1]基于STM32的半导体温差发电仪的研制[D]. 张欢.陕西科技大学 2016
[2]温室物联网环境感知终端研发[D]. 安万里.河北大学 2015
[3]基于STM32的永磁同步电机调速控制系统的研究[D]. 赵守鑫.吉林大学 2015
[4]基于STM32的RFID读卡器设计与实现[D]. 袁乐民.西北师范大学 2015
[5]温室蔬菜大棚监控系统研究与实现[D]. 李海南.吉林大学 2015
[6]基于Linux和CC1101的无线数据采集系统的设计与实现[D]. 杜永慧.延边大学 2014
[7]一种单管正激式开关电源的设计[D]. 刘俊.湖南大学 2014
[8]校园公共建筑节能设计及室内温度场仿真模拟[D]. 周佐喜.广东工业大学 2013
[9]基于物联网的精准农业大棚监控系统的设计与研究[D]. 吴小莲.江西农业大学 2013
[10]基于CC1101与GPRS的无线传感器网络设计[D]. 陈实.天津大学 2012
本文编号：3687879
【文章页数】：84 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 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 课题研究的必要性
1.4 论文主要研究内容
第2章 大棚内温度场的分析与计算
2.1 温度场
2.1.1 温度场简介
2.1.2 温度场的应用
2.1.3 温度场在系统中的应用思路
2.2 大棚物理模型及种植作物介绍
2.3 大棚内温度场算法的分析与设计
2.3.1 温度场算法分析
2.3.2 分子域三维线性插值算法
2.4 传感器节点布设方案及大棚内温度场数学模型的建立
2.5 温度场计算模拟实验
2.6 本章小结
第3章 系统总体设计
3.1 系统功能说明及分析
3.1.1 系统功能说明
3.1.2 系统功能分析
3.2 系统的设计原则
3.3 无线传感网络组网设计
3.3.1 无线传感网络的介绍
3.3.2 无线通信技术的选择
3.3.3 CC1101无线通信工作原理
3.3.4 无线传感网络整体结构
3.4 系统整体结构
3.5 本章小结
第4章 系统硬件设计
4.1 控制单元硬件设计
4.1.1 微控制器模块电路设计
4.1.2 RS485通信模块电路设计
4.1.3 网串口转换模块电路设计
4.1.4 电源模块电路设计
4.2 数据采集单元硬件设计
4.2.1 微控制器模块电路设计
4.2.2 CC1101无线通信模块电路设计
4.3 无线传感器节点硬件设计
4.3.1 温湿度传感器电路设计
4.3.2 光照强度传感器电路设计
4.3.3 二氧化碳浓度传感器电路设计
4.3.4 锂电池充放电电路设计
4.4 本章小结
第5章 系统软件设计与测试
5.1 控制单元程序设计
5.2 数据采集单元程序设计
5.3 无线传感器节点程序设计
5.3.1 无线传感器节点主程序设计
5.3.2 温湿度数据采集子程序设计
5.3.3 光照强度数据采集子程序设计
5.3.4 二氧化碳浓度数据采集子程序设计
5.4 上位机设计
5.5 系统测试
5.6 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 论文工作总结
6.2 进一步研究展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文与参加的科研项目
一、发表的论文
二、参加的科研项目
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于PLC的农业大棚精准控制管理系统[J]. 潘芳伟,潘攀. 黑龙江科技信息. 2017(03)
[2]打造精准农业的“展窗”——记北京小汤山国家精准农业研究示范基地[J]. 牛震. 农村工作通讯. 2016(10)
[3]自然通风条件下多塑料大棚群温度场的CFD分析[J]. 宋炜,王新忠,沙刘云. 农机化研究. 2016(05)
[4]五段式电容液位测量变送器的研究[J]. 田海军,张鋆,李帅男,张鑫. 机床与液压. 2015(20)
[5]浅析永州地区种植铁皮石斛的可行性[J]. 龙冰雁,胡小三,申明达,邓洁. 农业开发与装备. 2015(09)
[6]动力源泉,锂电池充电保养攻略[J]. 老罗. 电脑知识与技术(经验技巧). 2015(06)
[7]红外通讯技术与蓝牙区别解析[J]. 赵玉梅. 甘肃科技纵横. 2015(04)
[8]日光温室内小气候环境各因子间量化关系研究[J]. 魏瑞江,马凤莲,王鑫,董航宇,乐章燕. 中国农学通报. 2014(32)
[9]基于SSH和模糊控制的精准农业大棚智能监控平台[J]. 王杰,管涛,李玉玲. 湖北农业科学. 2014(15)
[10]设施蔬菜树式栽培高效生产技术[J]. 刘书娥. 现代农村科技. 2014(07)
博士论文
[1]精准农业传感器网络中的节能技术研究[D]. 张瑞瑞.中国农业大学 2015
[2]精准农业大豆变量施肥控制技术研究[D]. 王熙.黑龙江八一农垦大学 2010
[3]我国石斛属植物种质资源及其亲缘关系研究[D]. 武荣花.中国林业科学研究院 2007
[4]精准农业发展模式选择与评价研究[D]. 侯建平.天津大学 2007
硕士论文
[1]基于STM32的半导体温差发电仪的研制[D]. 张欢.陕西科技大学 2016
[2]温室物联网环境感知终端研发[D]. 安万里.河北大学 2015
[3]基于STM32的永磁同步电机调速控制系统的研究[D]. 赵守鑫.吉林大学 2015
[4]基于STM32的RFID读卡器设计与实现[D]. 袁乐民.西北师范大学 2015
[5]温室蔬菜大棚监控系统研究与实现[D]. 李海南.吉林大学 2015
[6]基于Linux和CC1101的无线数据采集系统的设计与实现[D]. 杜永慧.延边大学 2014
[7]一种单管正激式开关电源的设计[D]. 刘俊.湖南大学 2014
[8]校园公共建筑节能设计及室内温度场仿真模拟[D]. 周佐喜.广东工业大学 2013
[9]基于物联网的精准农业大棚监控系统的设计与研究[D]. 吴小莲.江西农业大学 2013
[10]基于CC1101与GPRS的无线传感器网络设计[D]. 陈实.天津大学 2012
本文编号：3687879
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