智能农业大棚环境远程监控系统的设计与实现
发布时间：2021-07-07 21:16
农业大棚能够为农作物提供最佳的生长环境,从而提高农产品的产量和质量。目前,我国传统的农业大棚正向智能农业大棚转型。当前的智能农业大棚系统存在着功能单一,无线传感器网络节点功耗高、数据冗余、数据精确度低,远程监控的实时性和多样性差等问题。因此,对农业大棚环境监控系统的研究意义重大。在充分分析了国内外智能农业大棚监控系统的现状后,针对目前存在的问题,本文以低功耗ZigBee无线传感器网络为基础,设计了一套多终端的集监测、控制于一体的多功能远程智能农业大棚系统。系统主要分为ZigBee无线传感器网络模块、STM32主控平台和远程监控端三个部分。ZigBee无线传感器网络组网成功后,终端节点采集环境数据经过改进的卡尔曼滤波数据融合处理,然后通过ZigBee协调器发送给STM32主控平台。主控平台接收并显示大棚环境数据,控制环境调控设备,然后通过4G无线模块发送环境数据到PC端监控中心并接收其控制指令,当网络故障时可将数据存储在SD卡中。PC端监控中心搭载My SQL数据库,创建服务器,实时显示和管理环境数据,发送控制指令。手机终端APP通过服务器与STM32主控平台建立连接,方便用户查询环境数...
【文章来源】：重庆邮电大学重庆市
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CO2浓度传感器电路图
重庆邮电大学硕士学位论文第3章ZigBee无线传感器网络模块24图3.11ZigBee通信模型图各层次的主要功能如下：1.PHY层：主要负责通过射频天线发送以及接收数据，为MAC层提供数据接口。2.MAC层：主要负责管理所有的无线信道访问，为节点之间通信提供可靠的数据链路，产生网络定位信号。3.NWK层：主要实现节点加入或断开网络，路由查找以及数据传送功能。此外，根据NWK层的安全特性，用户可以根据需求自己选择所需的安全策略。4.APS层：主要负责向上层提供API接口，维护链接表。5.ZDO层：主要管理以及定义设备类别、设备应用环境和设备间通讯丛集。IAR中Z-Stack层次结构如图3.12所示。图3.12IAR中Z-Stack层次结构图应用层框架(APF)ZDO设备对象应用子层（APS）应用层（APL）网络层（NWK）媒体接入层（MAC）物理层（PHY）安全服务ZigBee规范IEEE802.15.4
重庆邮电大学硕士学位论文第4章STM32主控平台模块41FATFS模块的层次共三层。最上层应用层提供给用户读、写和打开等应用接口函数。中间层实现了FAT读写协议，用户一般不需要修改。最底层接口为供给文件创建修改时间的实时时钟和存储媒介的读写接口。存储媒介的移植代码应根据需要进行修改，FATFS文件系统包结构如图4.11所示。图4.11FATFS文件系统包结构图FATFS模块在移植时文件代码中的ff.h，ff.c，diskio.h不需要修改，option为中文可选选项，interger.h数据类型定义与编译器相关，设计使用的是IAR软件平台，因此不需要修改。只需根据开发环境在ffconf.h中修改FATFS模块配置属性和在diskio.c中设计底层函数。1.ffconf.h配置属性如下：#define_FS_TINY0/*设置扇形缓冲区为标准格式*/#define_FS_READONLY0/*设置读写权限为读写*/#define_USE_STRFUNC1/*设置支持字符串操作*/#define_USE_MKFS1/*使能格式化*/#define_USE_FASTSEEK1/*使能快速定位*/#define_CODE_PAGE936/*设置支持简体中文*/#define_MAX_SS512/*设置扇区缓冲的最大值*/2.diskio.c中根据需要修改的接口函数有4个，分别如下：(1)disk_initialize()函数的功能是初始化磁盘驱动器。DSTATUSdisk_initialize(BYTEdisk_num)/*用于标识驱动器的物理驱动器号*/{u8tag=0;if(disk_num==SD_CARD)/*判断物理驱动器号*/tag=SD_Initial();/*SD卡初始化*/if(tag)returnSTA_NOINIT;elsereturn0;/*初始化成功*/}(2)disk_read()函数的功能是从磁盘驱动器上读取扇形缓冲区。
【参考文献】：
期刊论文
[1]决战决胜脱贫攻坚的科学路径[J]. 董海燕. 财富时代. 2020(03)
[2]基于Arduino的果园基地环境Web监测系统设计[J]. 曾金,雷建云. 物联网技术. 2016(08)
[3]基于MySQL数据库的优化[J]. 吴沧舟,兰逸正,张辉. 电子科技. 2013(09)
[4]基于JSON的Android移动终端与PHP及MySQL数据通信[J]. 龚成莹,邢敬宏,胡银保. 工业仪表与自动化装置. 2013(01)
[5]基于GPRS海水温度自动监测系统的设计和应用（英文）[J]. 张文孝,高国栋,慕关羽. Agricultural Science & Technology. 2006(03)
[6]Using TCP/IP Programming to Realize the Communication among Different Network Platforms[J]. ZHANG Chang-li, SHEN Wei-zheng, FANG Jun-long( Engineering College, Northeast Agricultural University, Harbin Heilongjiang 150030, PRC). Journal of Northeast Agricultural University（English Edition）. 2004(01)
硕士论文
[1]现代农业大棚智能监控管理系统的设计与实现[D]. 张志强.山东大学 2019
[2]基于QT的助教办公自动化系统客户端的分析与设计[D]. 郑松涛.北京邮电大学 2019
[3]基于OneNET的农业大棚物联网环境监控系统的研究与实现[D]. 陈思.辽宁大学 2019
[4]基于WSN数据融合的农业物联网监测系统研究与应用[D]. 陈建云.东华理工大学 2018
[5]基于LoRa技术的校园环境无线监测系统的设计与实现[D]. 杨祯.华中师范大学 2018
[6]基于互联网技术的温室大棚智能监控系统的研究与实现[D]. 易政彪.湖南大学 2018
[7]基于ZigBee的疫苗运输车环境监测报警系统的设计与实现[D]. 田肖.重庆邮电大学 2018
[8]基于ARM的室内环境监控系统的设计与实现[D]. 何川.重庆邮电大学 2018
[9]应用于温室大棚智能监控系统的WSN设计与实现[D]. 顾剑.杭州电子科技大学 2017
[10]基于ZigBee的农业数字大棚系统设计与实现[D]. 孟令月.大连理工大学 2016
本文编号：3270386
【文章来源】：重庆邮电大学重庆市
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
CO2浓度传感器电路图
重庆邮电大学硕士学位论文第3章ZigBee无线传感器网络模块24图3.11ZigBee通信模型图各层次的主要功能如下：1.PHY层：主要负责通过射频天线发送以及接收数据，为MAC层提供数据接口。2.MAC层：主要负责管理所有的无线信道访问，为节点之间通信提供可靠的数据链路，产生网络定位信号。3.NWK层：主要实现节点加入或断开网络，路由查找以及数据传送功能。此外，根据NWK层的安全特性，用户可以根据需求自己选择所需的安全策略。4.APS层：主要负责向上层提供API接口，维护链接表。5.ZDO层：主要管理以及定义设备类别、设备应用环境和设备间通讯丛集。IAR中Z-Stack层次结构如图3.12所示。图3.12IAR中Z-Stack层次结构图应用层框架(APF)ZDO设备对象应用子层（APS）应用层（APL）网络层（NWK）媒体接入层（MAC）物理层（PHY）安全服务ZigBee规范IEEE802.15.4
重庆邮电大学硕士学位论文第4章STM32主控平台模块41FATFS模块的层次共三层。最上层应用层提供给用户读、写和打开等应用接口函数。中间层实现了FAT读写协议，用户一般不需要修改。最底层接口为供给文件创建修改时间的实时时钟和存储媒介的读写接口。存储媒介的移植代码应根据需要进行修改，FATFS文件系统包结构如图4.11所示。图4.11FATFS文件系统包结构图FATFS模块在移植时文件代码中的ff.h，ff.c，diskio.h不需要修改，option为中文可选选项，interger.h数据类型定义与编译器相关，设计使用的是IAR软件平台，因此不需要修改。只需根据开发环境在ffconf.h中修改FATFS模块配置属性和在diskio.c中设计底层函数。1.ffconf.h配置属性如下：#define_FS_TINY0/*设置扇形缓冲区为标准格式*/#define_FS_READONLY0/*设置读写权限为读写*/#define_USE_STRFUNC1/*设置支持字符串操作*/#define_USE_MKFS1/*使能格式化*/#define_USE_FASTSEEK1/*使能快速定位*/#define_CODE_PAGE936/*设置支持简体中文*/#define_MAX_SS512/*设置扇区缓冲的最大值*/2.diskio.c中根据需要修改的接口函数有4个，分别如下：(1)disk_initialize()函数的功能是初始化磁盘驱动器。DSTATUSdisk_initialize(BYTEdisk_num)/*用于标识驱动器的物理驱动器号*/{u8tag=0;if(disk_num==SD_CARD)/*判断物理驱动器号*/tag=SD_Initial();/*SD卡初始化*/if(tag)returnSTA_NOINIT;elsereturn0;/*初始化成功*/}(2)disk_read()函数的功能是从磁盘驱动器上读取扇形缓冲区。
【参考文献】：
期刊论文
[1]决战决胜脱贫攻坚的科学路径[J]. 董海燕. 财富时代. 2020(03)
[2]基于Arduino的果园基地环境Web监测系统设计[J]. 曾金,雷建云. 物联网技术. 2016(08)
[3]基于MySQL数据库的优化[J]. 吴沧舟,兰逸正,张辉. 电子科技. 2013(09)
[4]基于JSON的Android移动终端与PHP及MySQL数据通信[J]. 龚成莹,邢敬宏,胡银保. 工业仪表与自动化装置. 2013(01)
[5]基于GPRS海水温度自动监测系统的设计和应用（英文）[J]. 张文孝,高国栋,慕关羽. Agricultural Science & Technology. 2006(03)
[6]Using TCP/IP Programming to Realize the Communication among Different Network Platforms[J]. ZHANG Chang-li, SHEN Wei-zheng, FANG Jun-long( Engineering College, Northeast Agricultural University, Harbin Heilongjiang 150030, PRC). Journal of Northeast Agricultural University（English Edition）. 2004(01)
硕士论文
[1]现代农业大棚智能监控管理系统的设计与实现[D]. 张志强.山东大学 2019
[2]基于QT的助教办公自动化系统客户端的分析与设计[D]. 郑松涛.北京邮电大学 2019
[3]基于OneNET的农业大棚物联网环境监控系统的研究与实现[D]. 陈思.辽宁大学 2019
[4]基于WSN数据融合的农业物联网监测系统研究与应用[D]. 陈建云.东华理工大学 2018
[5]基于LoRa技术的校园环境无线监测系统的设计与实现[D]. 杨祯.华中师范大学 2018
[6]基于互联网技术的温室大棚智能监控系统的研究与实现[D]. 易政彪.湖南大学 2018
[7]基于ZigBee的疫苗运输车环境监测报警系统的设计与实现[D]. 田肖.重庆邮电大学 2018
[8]基于ARM的室内环境监控系统的设计与实现[D]. 何川.重庆邮电大学 2018
[9]应用于温室大棚智能监控系统的WSN设计与实现[D]. 顾剑.杭州电子科技大学 2017
[10]基于ZigBee的农业数字大棚系统设计与实现[D]. 孟令月.大连理工大学 2016
本文编号：3270386
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