本文關鍵詞：基于無線傳感網(wǎng)絡的溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：傳統(tǒng)的溫室大棚通常采用人工采集環(huán)境參數(shù)的方式,依靠經(jīng)驗對溫室環(huán)境參數(shù)進行手動調節(jié),工作效率低。人工采集方式不單是對人力物力的極大消耗,也無法保證采集數(shù)據(jù)的實時性,大大制約了我國溫室大棚技術的發(fā)展。無線傳感網(wǎng)絡技術具有低功耗、低成本和易組網(wǎng)等優(yōu)勢,本文針對溫室大棚的實際環(huán)境監(jiān)控需求,將無線傳感網(wǎng)絡技術引入到溫室大棚的監(jiān)控中,設計出一種基于無線傳感網(wǎng)絡的溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)。相比于傳統(tǒng)的人工采集方式,本系統(tǒng)不僅能夠極大地提高信息采集效率,使采集的結果更加準確,更降低了人力物力的投入。本系統(tǒng)的設計主要從以下兩部分進行。第一部分是下位機的設計,通過分析當今流行的幾種無線通信技術,綜合考慮其傳輸距離、組網(wǎng)能力、功耗、成本、傳輸速率等各種因素,最終選擇ZigBee技術作為本系統(tǒng)的無線通信技術。在監(jiān)測區(qū)域中放入終端節(jié)點對環(huán)境參數(shù)進行監(jiān)測,利用ZigBee網(wǎng)絡實現(xiàn)傳輸,將采集到的實時環(huán)境參數(shù)經(jīng)由路由器節(jié)點轉發(fā),最終傳輸?shù)絽f(xié)調器節(jié)點。節(jié)點硬件設計主要運用片上系統(tǒng)方案實現(xiàn),此設計方案將主控芯片與傳感器相結合,大大降低了設計的復雜度,能夠更有效地實現(xiàn)溫室大棚中低成本、低功耗、高穩(wěn)定性等實際需求。軟件設計主要以Z-Stack協(xié)議棧作為設計依據(jù),對Z-Stack協(xié)議棧的組成、架構作了深入研究,對各節(jié)點進行了相應的軟件設計。整個系統(tǒng)可以根據(jù)傳感器節(jié)點分布的不同,靈活組成各種網(wǎng)絡拓撲形式,還可以實現(xiàn)節(jié)點的自組網(wǎng)、動態(tài)添加或刪除功能。第二部分是上位機的設計,需要對下位機采集的溫室環(huán)境參數(shù)進行顯示和存儲,并通過模糊專家系統(tǒng)進行控制策略的判斷。溫室大棚是一個比較復雜的環(huán)境,具有耦合性和非線性等特征,很難建立一個精確的模型進行控制。本文中將模糊算法融入到專家系統(tǒng)中,以冬季溫室大棚為控制背景,以番茄為例,設計出符合番茄各階段生長需要的模糊專家控制系統(tǒng),并詳細講述了該系統(tǒng)的組成、工作原理及各模塊的開發(fā)過程。該模糊專家控制系統(tǒng)將下位機采集傳輸來的實時數(shù)據(jù)模糊化處理,通過模糊推理在規(guī)則庫中查詢對應的模糊規(guī)則,輸出相應執(zhí)行策略,將溫室環(huán)境調節(jié)到番茄的最佳生長環(huán)境,保證番茄的產(chǎn)量和質量。本溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng),能夠進行多區(qū)域的多點監(jiān)測和數(shù)據(jù)傳輸,具有低成本、便于安裝、運行可靠等特點。并且能夠利用模糊專家系統(tǒng)針對特定作物,給出相應環(huán)境控制策略,保證作物在最優(yōu)環(huán)境下生長。該系統(tǒng)也可適用于農(nóng)業(yè)的其他領域,對于今后溫室大棚的個性化控制的發(fā)展有一定的參考價值。
【關鍵詞】：無線傳感網(wǎng)絡 ZigBee Z-Stack 模糊專家系統(tǒng) 最優(yōu)生長環(huán)境
【學位授予單位】：山東建筑大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TP277;TP212.9;TN929.5
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 緒論10-14
• 1.1 無線傳感網(wǎng)絡簡介10
• 1.2 選題背景和研究意義10-11
• 1.3 國內外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢11-12
• 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀11
• 1.3.2 國內研究現(xiàn)狀11-12
• 1.4 課題主要工作及章節(jié)安排12-14
• 第2章 溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)總體方案14-20
• 2.1 溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)需求14
• 2.2 無線通信方式選擇14-16
• 2.3 系統(tǒng)的網(wǎng)絡拓撲結構選擇16-17
• 2.4 系統(tǒng)具體組成部分17-18
• 2.4.1 上位機17-18
• 2.4.2 下位機18
• 2.5 本章小結18-20
• 第3章 系統(tǒng)下位機軟硬件設計20-50
• 3.1 下位機硬件設計20-28
• 3.1.1 硬件設計概述20
• 3.1.2 終端節(jié)點硬件設計20-26
• 3.1.3 協(xié)調器節(jié)點硬件設計26-28
• 3.2 下位機軟件設計28-45
• 3.2.1 軟件設計概述28-29
• 3.2.2 Z-Stack協(xié)議棧29-30
• 3.2.3 ZigBee軟件開發(fā)平臺30-31
• 3.2.4 節(jié)點組網(wǎng)和通信31-35
• 3.2.5 溫室環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)軟件設計35-45
• 3.3 下位機系統(tǒng)性能測試45-49
• 3.3.1 數(shù)據(jù)傳輸質量測試45-47
• 3.3.2 無線通信組網(wǎng)采集測試47-49
• 3.4 本章小結49-50
• 第4章 溫室專家模糊控制系統(tǒng)設計50-64
• 4.1 系統(tǒng)環(huán)境控制特點分析50-51
• 4.2 專家控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)51-62
• 4.2.1 專家系統(tǒng)51-52
• 4.2.2 模糊理論52-53
• 4.2.3 模糊專家系統(tǒng)53-55
• 4.2.4 模糊專家控制系統(tǒng)在溫室中應用55-62
• 4.3 本章小結62-64
• 第5章 上位機界面設計及系統(tǒng)功能測試64-68
• 5.1 上位機界面設計概述64
• 5.2 數(shù)據(jù)庫部分的開發(fā)64-66
• 5.3 環(huán)境參數(shù)顯示界面66-67
• 5.4 專家推理模塊界面67
• 5.5 本章小結67-68
• 第6章 總結與展望68-70
• 6.1 總結68
• 6.2 展望68-70
• 參考文獻70-74
• 后記74-76
• 攻讀碩士學位期間論文發(fā)表及科研情況76

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 許崢;史智興;張云飛;張燕;;基于ZigBee的農(nóng)田信息采集傳輸系統(tǒng)設計研究[J];安徽農(nóng)業(yè)科學;2013年06期

2 李慧;張曉文;董海軍;劉毅;;溫室環(huán)境專家控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J];農(nóng)機化研究;2006年03期

3 商慶健;張金敏;商登峰;;基于專家控制系統(tǒng)的育苗大棚設計[J];蘭州交通大學學報;2014年03期

4 錢志鴻;劉丹;;藍牙技術數(shù)據(jù)傳輸綜述[J];通信學報;2012年04期

5 鄭達峰;;短距離無線通信技術的優(yōu)勢及運用[J];通信電源技術;2014年06期

6 夏農(nóng);;夏邑縣設施農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及對策[J];當代農(nóng)機;2014年02期

7 楊湘,王躍科,喬純捷;藍牙短距離無線通信技術[J];儀器儀表學報;2002年S1期

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 陸昊;專家控制及其在工程船舶運動控制中的應用研究[D];武漢理工大學;2006年

2 沈建明;基于ZigBee的溫室大棚的溫濕度檢測系統(tǒng)[D];西安工業(yè)大學;2013年

3 李艷華;基于Zigbee的溫度濕度監(jiān)測系統(tǒng)的研究[D];山東師范大學;2013年

4 高康;基于ZigBee的檔案庫房環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)研究與實現(xiàn)[D];青島大學;2014年

  本文關鍵詞：基于無線傳感網(wǎng)絡的溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：290386