基于ZigBee的温室大棚自动控制与远程管理系统的研究与实现

发布时间：2017-09-12 07:39

  本文关键词：基于ZigBee的温室大棚自动控制与远程管理系统的研究与实现

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【摘要】：我国是一个农业大国,但农业生产机械化、电气化、自动化、智能化程度低。农民从事农业生产与管理主要依靠体力、经验、传统工具和少数农业机械,经验缺乏和环境变化都会造成损失。在“互联网+农业”时代,物联网技术与传统农业大棚系统结合起来,用传感技术代替人的体感,用专家系统代替人的经验,农民只要动动鼠标或点点按钮就能监控大棚、管理生产,从而实现使温室大棚农业生产与管理自动化、智能化。项目应用了无线通讯技术、传感器技术、软件技术、数据库技术等。用户随时可以查看大棚内空气温湿度、土壤温湿度、光照、二氧化碳浓度等环境参数的实时数据、历史数据,以及现场视频。用户可以利用知识与经验手动控制设备,也可以通过设定规则自动控制设备,本项目主要实现了以下目标：(1)数据呈现及统计：对大棚内环境数据进行实时展示,也可根据用户需求进行历史数据的查询。数据统计可通过多种形式展示,如柱状图、折线图等,让用户可以非常直观的掌握温室内环境的变化趋势。(2)自动控制与手动控制：用户可以根据环境实时数据的变化,利用自己的知识与经验手动控制电灯、风扇、帘幕等设备,也可以设置好环境参数的阀值,利用管理规则自动控制设备。(3)异常报警：当温室内设备出现故障时或当温室内环境参数超过预定阈值时,系统可向用户通过短信的方式进行报警。(4)视频采集：能实现现场画面实时传输到计算机、智能手机,摄像头能360度旋转并对现场画面进行录制拍摄。除此之外,还能实现音频信号的实时传输,实现摄像头到终端的实时通讯。本系统通过采集土壤温度与湿度、空气温湿度、光照强度等大棚数据,应用ZigBee技术无线传输数据,根据参数变化及管理规则,可一键式控制温室大棚内的风机、电灯、喷滴灌、帘幕等,实现了远程自动控制与管理。
【关键词】：温室大棚 ZigBee 远程管理 自动控制
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP273;TP315
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-15
• 1.1 课题研究的背景12
• 1.2 自动控制与管理温室大棚系统的应用领域12
• 1.3 国内外温室大棚系统的研究现状12-13
• 1.3.1 国外研究现状12-13
• 1.3.2 国内研究现状13
• 1.3.3 我国温室大棚存在的主要问题13
• 1.4 课题研究的主要内容13-14
• 1.5 本论文的具体内容安排14-15
• 第2章 系统需求分析15-18
• 2.1 市场需求15
• 2.2 技术需求15-16
• 2.3 功能需求16-18
• 第3章 系统总体设计18-33
• 3.1 系统设计目标18
• 3.2 系统设计18-24
• 3.2.1 传输层技术18-20
• 3.2.2 ZigBee与433MHz技术比较20
• 3.2.3 大棚数据采集单元硬件选型20-21
• 3.2.4 大棚数据传输单元硬件选型21-22
• 3.2.5 大棚控制单元硬件选型22-23
• 3.2.6 大棚硬件单元的连接图23-24
• 3.3 计算机控制系统软件设计24-31
• 3.3.1 软件功能模块设计24-25
• 3.3.2 网页设计25-30
• 3.3.3 软件功能模块流程图设计30-31
• 3.4 数据库设计31-33
• 3.4.1 系统整体ER图31
• 3.4.2 数据表设计31-33
• 第4章 自动控制与管理温室大棚系统的实现33-53
• 4.1 无线传感器配置33
• 4.2 物联网网关配置33-36
• 4.2.1 ZigBee组网33-34
• 4.2.2 配置网关入网方式34
• 4.2.3 配置网关工作模式34-36
• 4.3 数据报文协议36-42
• 4.3.1 ModBUS36-37
• 4.3.2 网关支持的Modbus TCP协议37
• 4.3.3 Modbus TCP协议应用37-42
• 4.4 数据采集与存储42-46
• 4.5 远程视频监控的实现46-47
• 4.6 远程手动控制47-49
• 4.6.1 电灯的远程控制47
• 4.6.2 风扇的远程控制47-48
• 4.6.3 帘幕的远程控制48-49
• 4.7 自动控制的实现49-51
• 4.7.1 自动控制的界面设计49
• 4.7.2 自动控制的实现方法49-51
• 4.8 警告短信51-53
• 第5章 计算机控制系统测试与评价53-64
• 5.1 计算机控制系统功能界面截图53-57
• 5.2 计算机控制系统软件测试57-62
• 5.2.1 系统测试要求和内容57-60
• 5.2.2 数据呈现用例60
• 5.2.3 人工控制用例60-61
• 5.2.4 自动控制与管理控制用例61
• 5.2.5 各种性能测试用例61-62
• 5.3 测试不成功的情况及改进的测试62-63
• 5.3.1 测试不成功的情况62
• 5.3.2 改进的测试62-63
• 5.4 诊断测试结论63-64
• 5.4.1 系统测试统计63
• 5.4.2 计算机机控制系统软件质量评价63
• 5.4.3 测试总结和改进建议63-64
• 总结与展望64-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-69
• 附录69-72

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本文编号：835952