【摘要】：伴隨著電子信息產業(yè)的快速發(fā)展,信息化已經滲透到傳統(tǒng)的各個行業(yè)當中,比如傳統(tǒng)農業(yè)與信息化的結合能夠極大地提高農業(yè)的資源利用率以及勞動效率。無線傳感器網絡(Wireless Sensor Network,WSN)是一種近幾年比較流行應用比較廣泛的分布式傳感器網絡,也是一種有很大應用前景的微型網絡系統(tǒng)。它通過末端的傳感器末梢來獲取各個被監(jiān)測點的信息并實時反饋到系統(tǒng)控制中心監(jiān)測節(jié)點,以實現(xiàn)對各個監(jiān)測對象環(huán)境數據變化的監(jiān)測與跟蹤。發(fā)展至現(xiàn)在,無線傳感器網絡已經廣泛應用于現(xiàn)代化軍事系統(tǒng)、交通智能化、環(huán)境數據監(jiān)控、健康衛(wèi)生醫(yī)療、智能家居等領域。本課題首先對農業(yè)智能信息化的背景和意義進行了研究,同時介紹了農業(yè)物聯(lián)網的應用現(xiàn)狀,以及國內外對于農業(yè)智能信息化的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢;分析了目前國內外農業(yè)信息化領域存在的問題,并簡要介紹了農業(yè)信息智能化的優(yōu)點。其次介紹了本課題設計時需要用到的一些模塊:數據采集模塊、ZigBee無線傳輸模塊、GPRS遠距離無線傳輸模塊、處理控制模塊、能源模塊及上位機終端。其中,數據采集模塊運用了高精度的各類型傳感器,并將采集到的模擬信號轉化為能被芯片識別處理的數字信號。課題設計的通信方面,短距離無線傳輸采用了ZigBee通信技術,遠距離通信采用了GPRS/GSM通信網絡。處理控制模塊課題采用了用于處理信息的ATmega32單片機、用于控制操作的繼電器以及存儲芯片等并制作了集成電路板。能源供電模塊利用了太陽能電池板與蓄電池結合的方案,對整個系統(tǒng)的供電及續(xù)航能力有很大保障。終端采用了可以不受地域時間限制的基于Android系統(tǒng)的手機app及計算機上面的上位機軟件,該軟件用于采集顯示通過GPRS/GSM網絡傳輸過來的信息,并根據收到的現(xiàn)場環(huán)境數據信息做出科學判斷,發(fā)出指令進行相應控制操作。課題對需要運用到的無線傳感器網絡、ZigBee技術、GPRS技術等關鍵技術的性能、參數以及存在的問題進行詳細的介紹,并簡單介紹了這些技術的優(yōu)缺點。最后,對上述系統(tǒng)各個模塊獨立進行通信測試完成后,對模塊進行整合,完成了一套面向農業(yè)的基于無線傳感器網絡的信息智能化控制方案。通過通信實驗,成功證明了方案的可實施性和有效性。
【學位授予單位】：河南師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：S126;TN929.5;TP212.9
【圖文】：

強度等物理量參數進行一個實時的監(jiān)控[4]，然后由智能手機、計儀器儀表實時顯示出來，或作為自動灌溉、施肥等自動控制的參中，以保證農作物能夠一直有一個適宜的生長環(huán)境[5]。遠程控制隨地就能對農田環(huán)境以及農作物生長狀況進行監(jiān)測控制。采用無錄農作物生長的環(huán)境數據，同時與科學理論數據進行對比，達到物聯(lián)網應用實例如下圖所示：

第二章 農業(yè)物聯(lián)網關鍵技術2.1 無線傳感器網絡綜述2.1.1 無線傳感器網絡技術概述無線傳感器網絡（Wireless Sensor Network，WSN）是一種通過分布在其末梢類型傳感器來采集環(huán)境變量數據的分布式網絡，其在國際上被認為是繼互聯(lián)網之后二大網絡[15]。無線傳感器網絡由多個感知外部世界的傳感器組成一個微型網絡，傳可以采集到例如光照強度、土壤濕度等外部環(huán)境參數，并經由匯聚節(jié)點發(fā)送給觀察由于傳感器類型的多樣化和組網的自由化等許多顯著的優(yōu)點，無線傳感器網絡現(xiàn)在廣泛應用于軍事信息化系統(tǒng)、智能交通、醫(yī)療、環(huán)境衛(wèi)生、智能家居等領域。

圖 2-2 星型、網型、簇型網絡拓撲結構圖2.1.4無線傳感器網絡里的節(jié)點定位進行數據收集需要通過無線傳感器網絡來知道各個傳感器的位置，如果不知道傳感器的相應位置信息而進行的數據采集是沒有意義的[21]。比如某地方發(fā)生煤氣泄漏，首先要知道它的具體位置。一般經濟可行的方法是首先對無線傳感器網絡的內部節(jié)點之間進行相互測距，然后利用節(jié)點之間信息的交換確定每個節(jié)點的位置，最后形成一套全網節(jié)點坐標[22]。假設已知無線傳感器網絡中某些節(jié)點（信標節(jié)點）的位置，可以通過一些方法來計算其他節(jié)點的位置信息。首先要測量未知節(jié)點到信標節(jié)點的距離，假設信標節(jié)點 A 的位置為（X1,Y1),信標節(jié)點 B 的位置為(X2，Y2),信標節(jié)點 C 的位置為（X3，Y3)，節(jié)點 M 的位置未知，則可以通過測量 d1、d2、d3的距離確定節(jié)點 M 的位置[23]，如圖 2-3 所示：

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本文編號：2745240