基于无线传输的温室数据采集与控制系统研究与设计
发布时间：2022-12-04 20:07
温室作为一种为作物提供适宜生长环境的设施,是我国重要的农产品培育方式,目前我国的温室管理科技含量低,现阶段还是凭借人力及种植经验进行管理调控,耗费了大量时间和精力。本文结合我国温室农业的发展现状设计了一套基于无线传输的温室数据采集与控制系统,系统由数据采集与设备控制端、Zig Bee网关以及上位机数据监控中心三部分组成,运用Zig Bee技术搭建无线传感器网络,结合传感器模块实现温室环境数据的采集和控制,通过由Zig Bee协调器和STM32微控制器搭建的Zig Bee网关将环境数据上传到系统服务器中,实现数据的实时监测和远程控制功能,系统也可结合预设的环境数据,自动发送控制指令实现温室的远程控制。针对传统的Zig Bee路由算法中由于RREQ分组洪泛而导致的能量过度损耗和节点失效的问题,在系统所搭建的Zig Bee无线传感器网络中提出了一种适用于无线网络的Zig Bee路由优化算法。算法对Zig Bee节点路由发现过程中RREQ分组的广播方向和广播范围加以控制,选择节点剩余能量值和LQI值较优的节点转发RREQ寻找最优路径,仿真结果表明优化后的算法显著降低了网络的能耗和节点的失效概率...
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 研究背景与意义
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 论文主要研究内容
2 Zig Bee无线网络技术
2.1 Zig Bee技术简介
2.1.1 Zig Bee技术特点
2.1.2 Zig Bee网络拓扑结构
2.1.3 Zig Bee技术与其他短距离通信技术的对比
2.2 Zig Bee协议介绍
2.2.1 服务原语
2.2.2 物理层
2.2.3 媒体访问控制层
2.2.4 网络层
2.2.5 应用层
2.3 Zig Bee网络组网
2.4 本章小结
3 Zig Bee路由算法的优化
3.1 Zig Bee地址分配机制
3.2 Zig Bee路由算法
3.2.1 Cluster-Tree路由算法
3.2.2 AODVjr路由算法
3.3 Zig Bee路由算法优化
3.3.1 LQI及邻居表的设计
3.3.2 节点最小剩余能量定义
3.3.3 算法改进思路
3.3.4 改进算法流程
3.4 改进算法仿真
3.4.1 NS 2 仿真流程
3.4.2 改进算法仿真结果分析比较
3.5 本章小结
4 温室数据采集与控制系统的设计与实现
4.1 系统需求分析
4.1.1 温室环境参数分析
4.1.2 系统设计需求
4.1.3 系统功能需求
4.2 温室数据采集与控制系统的总体设计
4.3 系统硬件设计与实现
4.3.1 传感器选型
4.3.2 Zig Bee无线通信模块CC2530
4.3.3 终端节点硬件设计
4.3.4 路由节点硬件设计
4.3.5 Zig Bee网关硬件组成
4.3.6 供电模块与继电器模块设计
4.4 系统软件设计与实现
4.4.1 开发环境
4.4.2 终端节点软件设计
4.4.3 路由节点软件设计
4.4.4 Zig Bee网关
4.4.5 数据采集软件设计
4.4.6 上位机数据监控中心软件设计
4.4.7 温室远程控制软件设计
4.5 本章小结
5 系统功能测试
5.1 Zig Bee组网与无线通信测试
5.2 Zig Bee传感器网络性能测试
5.3 上位机数据监控中心测试
5.4 本章小结
6 结论和展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]智能植物传感器[J]. 曾蕊,柳靖,陈开心,陈碧霞,汪俊奇. 科技经济导刊. 2019(33)
[2]物联网建设中的短距离无线通信技术[J]. 彭红利. 科技风. 2019(24)
[3]基于ZigBee和LabView的温室温度检测系统[J]. 徐理政,张云翔. 智能计算机与应用. 2019(03)
[4]基于WSN的水产养殖环境监测系统设计[J]. 唐逍,陈光化,戴庆华,傅志威. 计算机测量与控制. 2018(10)
[5]一种基于邻居表的ZigBee树路由综合加权改进算法[J]. 常赟杰,张位勇,李桂香. 计算机与数字工程. 2018(03)
[6]基于ZigBee的分布式气体监测定位系统[J]. 王长清,韩金. 现代电子技术. 2018(02)
[7]中外农业信息化发展的比较与经验借鉴[J]. 刘新超. 黑龙江畜牧兽医. 2017(24)
[8]ZigBee网络中Cluster-Tree拓扑的改进与优化[J]. 高崇鹏,胡广朋. 信息技术. 2017(11)
[9]基于NS2的无线地下传感器网络信道模型的扩展与实现[J]. 许珏,张钢. 计算机与现代化. 2017(05)
[10]基于ZigBee技术的煤矿井下自组网定位系统设计[J]. 魏景新,靳文涛. 中国煤炭. 2017(03)
硕士论文
[1]基于ZigBee无线传感网络的大棚数据采集系统的设计[D]. 魏韬.安徽理工大学 2019
[2]农业温室智能控制系统的设计与开发[D]. 范治慧.大连海洋大学 2019
[3]ZigBee路由算法研究及路灯智能照明系统应用[D]. 胡世界.南昌航空大学 2019
[4]基于物联网的智能温室系统设计与实现[D]. 朱斌.武汉轻工大学 2019
[5]基于物联网的温室大棚远程环境监测系统[D]. 朱超.南京信息工程大学 2019
[6]基于无线传感网络农业大棚环境智能采集系统研究与开发[D]. 汪言康.新疆大学 2019
[7]基于Zigbee无线传感网络与BP神经网络算法的空气质量预测研究[D]. 罗德智.天津工业大学 2019
[8]基于无线传感网的温室大棚环境监控系统设计[D]. 王子园.河北科技大学 2019
[9]基于ZigBee的路由算法优化研究[D]. 刘多多.西南科技大学 2018
[10]基于云平台的智能温室大棚的设计与研究[D]. 王海清.贵州大学 2018
本文编号：3708909
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 研究背景与意义
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 论文主要研究内容
2 Zig Bee无线网络技术
2.1 Zig Bee技术简介
2.1.1 Zig Bee技术特点
2.1.2 Zig Bee网络拓扑结构
2.1.3 Zig Bee技术与其他短距离通信技术的对比
2.2 Zig Bee协议介绍
2.2.1 服务原语
2.2.2 物理层
2.2.3 媒体访问控制层
2.2.4 网络层
2.2.5 应用层
2.3 Zig Bee网络组网
2.4 本章小结
3 Zig Bee路由算法的优化
3.1 Zig Bee地址分配机制
3.2 Zig Bee路由算法
3.2.1 Cluster-Tree路由算法
3.2.2 AODVjr路由算法
3.3 Zig Bee路由算法优化
3.3.1 LQI及邻居表的设计
3.3.2 节点最小剩余能量定义
3.3.3 算法改进思路
3.3.4 改进算法流程
3.4 改进算法仿真
3.4.1 NS 2 仿真流程
3.4.2 改进算法仿真结果分析比较
3.5 本章小结
4 温室数据采集与控制系统的设计与实现
4.1 系统需求分析
4.1.1 温室环境参数分析
4.1.2 系统设计需求
4.1.3 系统功能需求
4.2 温室数据采集与控制系统的总体设计
4.3 系统硬件设计与实现
4.3.1 传感器选型
4.3.2 Zig Bee无线通信模块CC2530
4.3.3 终端节点硬件设计
4.3.4 路由节点硬件设计
4.3.5 Zig Bee网关硬件组成
4.3.6 供电模块与继电器模块设计
4.4 系统软件设计与实现
4.4.1 开发环境
4.4.2 终端节点软件设计
4.4.3 路由节点软件设计
4.4.4 Zig Bee网关
4.4.5 数据采集软件设计
4.4.6 上位机数据监控中心软件设计
4.4.7 温室远程控制软件设计
4.5 本章小结
5 系统功能测试
5.1 Zig Bee组网与无线通信测试
5.2 Zig Bee传感器网络性能测试
5.3 上位机数据监控中心测试
5.4 本章小结
6 结论和展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]智能植物传感器[J]. 曾蕊,柳靖,陈开心,陈碧霞,汪俊奇. 科技经济导刊. 2019(33)
[2]物联网建设中的短距离无线通信技术[J]. 彭红利. 科技风. 2019(24)
[3]基于ZigBee和LabView的温室温度检测系统[J]. 徐理政,张云翔. 智能计算机与应用. 2019(03)
[4]基于WSN的水产养殖环境监测系统设计[J]. 唐逍,陈光化,戴庆华,傅志威. 计算机测量与控制. 2018(10)
[5]一种基于邻居表的ZigBee树路由综合加权改进算法[J]. 常赟杰,张位勇,李桂香. 计算机与数字工程. 2018(03)
[6]基于ZigBee的分布式气体监测定位系统[J]. 王长清,韩金. 现代电子技术. 2018(02)
[7]中外农业信息化发展的比较与经验借鉴[J]. 刘新超. 黑龙江畜牧兽医. 2017(24)
[8]ZigBee网络中Cluster-Tree拓扑的改进与优化[J]. 高崇鹏,胡广朋. 信息技术. 2017(11)
[9]基于NS2的无线地下传感器网络信道模型的扩展与实现[J]. 许珏,张钢. 计算机与现代化. 2017(05)
[10]基于ZigBee技术的煤矿井下自组网定位系统设计[J]. 魏景新,靳文涛. 中国煤炭. 2017(03)
硕士论文
[1]基于ZigBee无线传感网络的大棚数据采集系统的设计[D]. 魏韬.安徽理工大学 2019
[2]农业温室智能控制系统的设计与开发[D]. 范治慧.大连海洋大学 2019
[3]ZigBee路由算法研究及路灯智能照明系统应用[D]. 胡世界.南昌航空大学 2019
[4]基于物联网的智能温室系统设计与实现[D]. 朱斌.武汉轻工大学 2019
[5]基于物联网的温室大棚远程环境监测系统[D]. 朱超.南京信息工程大学 2019
[6]基于无线传感网络农业大棚环境智能采集系统研究与开发[D]. 汪言康.新疆大学 2019
[7]基于Zigbee无线传感网络与BP神经网络算法的空气质量预测研究[D]. 罗德智.天津工业大学 2019
[8]基于无线传感网的温室大棚环境监控系统设计[D]. 王子园.河北科技大学 2019
[9]基于ZigBee的路由算法优化研究[D]. 刘多多.西南科技大学 2018
[10]基于云平台的智能温室大棚的设计与研究[D]. 王海清.贵州大学 2018
本文编号：3708909
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