基于低功耗无线传感器网络的水产养殖监控系统的研究

发布时间：2020-11-05 01:32

　　 随着现代化科技的不断进步,无线传感器网络(WSN)技术也随之产生并迅速发展起来。WSN技术是以信息的无线传输形式,将所有的传感器网络节点连接起来,从而构成自组织网络。WSN能够对所需数据进行系统的采集、上传和处理工作,是一种新兴的科技方法,有非常不错应用及发展空间。本文所研究的就是基于低功耗无线传感器网络的水产养殖监控系统。 在当今社会控制技术的数字化、智能化运用越来越普遍,水产养殖行业当中,对水体温度、含氧量、盐度、浊度、pH值和压力等参数的监测和控制十分重要。目前,我国水产养殖中的数据采集和传输大多还采用传统的有线通信方式,有线传输方式不但施工和维护困难,而且易受环境影响,它的建设成本较高,所以很难得到广泛的应用,故而应用先进的WSN技术来取代传统方式的需求迫在眉睫。 根据无线传感器网络水环境参数采集有覆盖范围广的特点,本文通过使用ZigBee无线传感器网络技术来实现数据传输的工作。第一章先给出了课题研究的背景和意义;第二章大体的讲述了系统的整体设计思路；第三章对系统的各数据监测节点与控制节点进行了技术分析和电路设计；第四章是现场显示的硬件设计,包含数据传输功能和SD卡扩展功能；第五章是对人机界面进行设计,包括客户端显示、多菜单操作、按键等：第六章通过现场试验给出结论。本文深入研究ZigBee协议,并且把它同多参数检测有机联系到一起,从而完成对低功耗无线传感器网络的构建与研究,该研究选取了功耗较低的CC2430无线芯片,以其为核心构建鱼塘水环境参数监测系统。在使用CC2430的同时,通过ZigBee协议组成无线传感器网络,完成了对水产养殖环境中温度、盐度、浊度、pH值等参数的检测,并通过无线传输方式提供给工作人员监视和控制。经测试本系统工作稳定可靠,具有良好的发展前景和应用价值。
【学位单位】：海南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TN929.5;TP212.9;S951.2
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 水产养殖研究现状
        1.2.2 WSN的背景研究
    1.3 课题研究目的与内容
        1.3.1 研究目的
        1.3.2 研究内容
    1.4 论文章节安排
2 监控系统总体方案设计
    2.1 无线通信技术概述
    2.2 浅析无线通讯ZigBee技术
        2.2.1 ZigBee的特点
        2.2.2 组网设备的研究
        2.2.3 ZigBee拓扑结构
    2.3 水产养殖监控系统的特点
    2.4 系统整体方案设计
        2.4.1 系统的基本构想
        2.4.2 系统布局结构
        2.4.3 节点设计
        2.4.4 组网设计
    2.5 本章小结
3 监控系统硬件设计
    3.1 系统硬件整体设计规划
    3.2 温度检测模块设计
        3.2.1 铂热电阻温度传感器简介
        3.2.2 温度监测节点的设计
        3.2.3 温度的标定
    3.3 溶解氧检测模块设计
        3.3.1 溶解氧检测传感器
        3.3.2 溶解氧检测调理电路
        3.3.3 A/D转换模块
        3.3.4 增氧机控制电路设计
    3.4 盐量检测模块设计
    3.5 浊度检测模块设计
        3.5.1 浊度检测概述
        3.5.2 水域浊度测量工作原理
        3.5.3 线性度改善
        3.5.4 检测电路设计
    3.6 pH值监测节点设计
        3.6.1 调理电路设计
        3.6.2 pH检测原理
    3.7 本章小结
4 现场显示硬件设计
    4.1 现场显示硬件整体设计概述
    4.2 微处理器选型及电路设计
        4.2.1 微处理器概述
        4.2.2 外围电路设计
    4.3 LCD显示屏模块设计
        4.3.1 TFT原理
        4.3.2 液晶屏控制原理
        4.3.3 触摸屏控制原理
    4.4 GPRS模块设计
    4.5 SD卡模块设计
        4.5.1 SD卡简介
        4.5.2 SDIO设计
    4.6 本章小结
5 监控系统软件设计
    5.1 软件设计的目的与流程
    5.2 操作系统菜单设计
        5.2.1 键盘扫描程序
        5.2.2 结构体实现程序
        5.2.3 处理按键函数
        5.2.4 键盘结构体数组初始化
    5.3 液晶显示
    5.4 系统操作界面
    5.5 串口通信协议
        5.5.1 串口通信协议概述
        5.5.2 帧类型简介
    5.6 本章小结
6 现场试验与总结展望
    6.1 现场试验
    6.2 总结与展望
        6.2.1 研究结论
        6.2.2 不足与展望
参考文献
致谢

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本文编号：2870913