基于ZigBee的温室智能灌溉系统的改进
本文关键词:基于ZigBee的温室智能灌溉系统的改进 出处:《西北农林科技大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文
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【摘要】:西北农林科技大学科研团队设计的温室智能灌溉系统具有网络数据传输可靠性高、成本低廉、维护简单等优点,解决了温室大棚监控系统中普遍存在的有线布线复杂、环境参数采集单一以及成本高昂等问题,能够较好满足温室农业生产过程中对设施内部环境进行无线化、智能化管理的需求,具有一定的实用价值。但是系统仍然存在如无线通信模块传输距离短、节点能耗高以及监控方式单一等问题和不足之处。本文旨在对该系统进行改进,提升其性能,完善其功能,最终实现一种改进型的智能灌溉系统。本文主要工作与结论如下:(1)分析原系统存在的不足之处并提出改进需求,采用模块化设计思想,规划了改进系统的总体方案与软硬件划分策略,并分别给出节点硬件与软件的改进设计方案以及上位机软件的设计方案。(2)完成系统硬件设计。首先对无线通信模块进行选型,选用发射功率更大、接收机灵敏度更高的CC2530+2591芯片替代原系统的CC2530模块以延长系统节点之间的通信距离;其次在采集节点硬件设计中加入低功耗节能策略隔离未用电路,降低运行能耗;然后将灌溉控制功能与路由功能融合到一个节点中以降低系统的开发成本和应用成本;最后设计备用供电系统增强系统在电力缺乏地区的适应性。(3)完成系统软件设计。结合改进需求与硬件设计,开发了带有灌溉控制功能的路由节点应用程序,实现了采集节点的软件低功耗节能设计,设计并实现了带有网络拓扑结构绘制功能以及微信远程控制功能的上位机监控软件,使系统功能更加完善。(4)进行系统测试。对比测试主要针对节点无线通信距离以及节点能耗两个方面进行测试;功能测试主要对系统上位机软件的相应功能进行测试。测试结果表明,改进后的系统在模拟大田环境下有效通信距离可达120米,采集节点数据采集周期5分钟,使用3000mAh电池供电时稳定运行2周,理论上可运行172天,上位机可实时显示网络状态的变化且用户能通过微信公众号对温室实行远程监控操作,达到了预期的改进要求。
[Abstract]:The intelligent irrigation system of greenhouse designed by the research team of Northwest University of Agriculture and Forestry Science and Technology has the advantages of high reliability of network data transmission, low cost and simple maintenance. It solves the problems of complex wired wiring, single collection of environmental parameters and high cost in greenhouse monitoring and control system. It can better meet the needs of wireless environment in greenhouse agricultural production process. The demand of intelligent management has certain practical value, but the system still exists such as short transmission distance of wireless communication module. The purpose of this paper is to improve the system, improve its performance and improve its function. Finally, an improved intelligent irrigation system is implemented. The main work and conclusions of this paper are as follows: 1) the shortcomings of the original system are analyzed and the improvement requirements are put forward, and the modular design idea is adopted. The overall scheme and hardware / software partition strategy of the improved system are planned. And gives the node hardware and software improvement design scheme as well as the upper computer software design scheme. 2) finish the system hardware design. Firstly, the wireless communication module is selected, and the transmission power is larger. The CC2530 2591 chip with higher receiver sensitivity replaces the CC2530 module of the original system to extend the communication distance between the system nodes; Secondly, the low power and energy saving strategy is added to the hardware design of the acquisition node to isolate the unused circuit and reduce the running energy consumption. Then the irrigation control function and the routing function are merged into one node to reduce the system development cost and application cost. Finally, the system software design is completed by designing the backup power supply system enhancement system in the area of lack of electric power, combining the improved demand and hardware design. A routing node application program with irrigation control function is developed, and the software of acquisition node is designed with low power consumption and energy saving. Design and implement the monitoring software with network topology drawing function and remote control function of WeChat. Make the system function more perfect. 4) carry on the system test. The contrast test mainly aims at the node wireless communication distance and the node energy consumption two aspects to carry on the test; The test results show that the effective communication distance of the improved system can reach 120 meters in the simulated field environment. The data acquisition period of the data acquisition node is 5 minutes, and it runs stably for 2 weeks with 3000mAh battery, and can run 172 days in theory. The upper computer can display the change of the network state in real time and the user can carry out remote monitoring operation of greenhouse through WeChat Official account, which meets the expected requirements of improvement.
【学位授予单位】:西北农林科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:S625;TN92
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,本文编号:1404701
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