本文關(guān)鍵詞：基于WSN的灌區(qū)信息監(jiān)測(cè)及三維可視化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：灌區(qū)信息監(jiān)測(cè)是提高灌區(qū)現(xiàn)代化管理水平的一個(gè)重要內(nèi)容。傳統(tǒng)的灌區(qū)信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)呈現(xiàn)出單點(diǎn)、有線和本地的特點(diǎn),難以實(shí)現(xiàn)灌區(qū)尺度的信息監(jiān)測(cè)。利用現(xiàn)代水利信息化技術(shù),及時(shí)獲取水資源系統(tǒng)的實(shí)時(shí)水狀態(tài)信息,成為與現(xiàn)代水資源管理技術(shù)發(fā)展相平行的重要支撐技術(shù)問(wèn)題。針對(duì)灌區(qū)范圍大、工程分散、區(qū)內(nèi)氣候差異、降雨時(shí)空分布不均勻等特點(diǎn),本文從無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)出發(fā),選取人民勝利渠渠首為典型試驗(yàn)場(chǎng)景,對(duì)智慧灌區(qū)復(fù)雜環(huán)境下的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸和數(shù)據(jù)處理進(jìn)行了研究和實(shí)現(xiàn),具體工作如下:1、基于ZigBee協(xié)議的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn):采用TI推出的ZigBee片上系統(tǒng)解決方案CC2530,并結(jié)合業(yè)界領(lǐng)先的Z-Stack協(xié)議棧,給出了無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的總體設(shè)計(jì)方案。同時(shí),針對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浍@取、網(wǎng)絡(luò)管理、多源數(shù)據(jù)采集接口和數(shù)據(jù)采集控制等問(wèn)題,從軟硬件兩方面對(duì)協(xié)調(diào)器、路由器和端節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。2、基于WSN的灌區(qū)信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn):針對(duì)人民勝利渠灌區(qū)的復(fù)雜環(huán)境,結(jié)合目前灌區(qū)節(jié)水改造、續(xù)建配套存在的問(wèn)題,選取具有代表性的渠首作為灌區(qū)信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的典型試驗(yàn)場(chǎng)景。將基于ZigBee協(xié)議構(gòu)建的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于灌區(qū)信息化建設(shè),對(duì)農(nóng)田土壤含水率、環(huán)境溫濕度以及經(jīng)緯度等信息進(jìn)行自動(dòng)化采集傳輸。為解決感知數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)傳輸問(wèn)題,采用STM32F107作為應(yīng)用處理器,將基于ZigBee協(xié)議的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)與基于TCP/IP協(xié)議的GPRS模塊相連接。引入μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)對(duì)處理器軟硬件資源進(jìn)行管理,規(guī)避前后臺(tái)程序設(shè)計(jì)缺陷,實(shí)現(xiàn)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)與Internet間自由的信息交流。3、基于Unity 3D的渠首三維可視化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn):創(chuàng)新性地將虛擬的場(chǎng)景與無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)感知的數(shù)據(jù)融合,利用感知數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)虛擬場(chǎng)景運(yùn)動(dòng),形成灌區(qū)水資源時(shí)空信息。首先,采用3D Max對(duì)典型試驗(yàn)場(chǎng)景中的渠首閘、渠道、建筑物以及附近農(nóng)田樹(shù)木等對(duì)象進(jìn)行建模。然后,通過(guò)Unity 3D引擎進(jìn)行模型集成和調(diào)度,實(shí)現(xiàn)了典型場(chǎng)景漫游、閘門(mén)量水、土壤墑情可視化和信息查詢等功能。測(cè)試結(jié)果表明,本文研究的灌區(qū)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)展性,運(yùn)行穩(wěn)定,能可靠地實(shí)現(xiàn)灌區(qū)信息采集與傳輸。實(shí)現(xiàn)的渠首三維可視化系統(tǒng),將感知數(shù)據(jù)與虛擬場(chǎng)景融合,直觀表現(xiàn)感知數(shù)據(jù),為灌區(qū)信息處理提供了新思路。同時(shí),開(kāi)發(fā)的土壤墑情在線監(jiān)測(cè)設(shè)備通過(guò)河南省電子產(chǎn)品監(jiān)督檢驗(yàn)所檢驗(yàn),并已應(yīng)用于河南省人民勝利渠管理局,為灌區(qū)的信息化建設(shè)起到一定的示范作用。
【關(guān)鍵詞】：智慧灌區(qū) 灌區(qū)信息化 ZigBee WSN Unity 3D μC/OS-Ⅱ
【學(xué)位授予單位】：華北水利水電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S27;TP212.9;TN929.5
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 引言9
• 1.2 課題研究背景及意義9-10
• 1.3 國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況10-13
• 1.3.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀11-13
• 1.4 研究的主要內(nèi)容13
• 1.5 章節(jié)安排13-15
• 2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)15-23
• 2.1 引言15
• 2.2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)概述15-19
• 2.2.1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)15-18
• 2.2.2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵技術(shù)18-19
• 2.3 ZigBee協(xié)議19-21
• 2.3.1 ZigBee協(xié)議棧架構(gòu)19-20
• 2.3.2 技術(shù)規(guī)范20-21
• 2.4 本章小結(jié)21-23
• 3 基于ZigBee協(xié)議的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)23-41
• 3.1 引言23
• 3.2 基于ZigBee協(xié)議的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的總體方案23-25
• 3.2.1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)23
• 3.2.2 協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)23-24
• 3.2.3 多源信息ZigBee終端節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)24-25
• 3.2.4 路由中繼節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)25
• 3.3 基于ZigBee協(xié)議的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)25-40
• 3.3.1 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)硬件25-30
• 3.3.2 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)軟件30-37
• 3.3.3 軟硬件聯(lián)調(diào)及結(jié)果分析37-40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 4 基于WSN的灌區(qū)信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)41-67
• 4.1 引言41
• 4.2 基于WSN的灌區(qū)信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)41-43
• 4.2.1 基于WSN的灌區(qū)信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總體架構(gòu)41-42
• 4.2.2 遠(yuǎn)程傳輸網(wǎng)關(guān)42
• 4.2.3 感知節(jié)點(diǎn)42-43
• 4.3 基于WSN的灌區(qū)信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)43-55
• 4.3.1 灌區(qū)信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件43-50
• 4.3.2 灌區(qū)信息監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件50-55
• 4.4 調(diào)試結(jié)果55-65
• 4.4.1 現(xiàn)場(chǎng)安裝情況55-59
• 4.4.2 結(jié)果分析59-65
• 4.5 本章小結(jié)65-67
• 5 基于Unity 3D的渠首三維可視化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)67-79
• 5.1 引言67
• 5.2 基于Unity 3D的渠首三維可視化系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)67-68
• 5.2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框架67
• 5.2.2 渠首三維場(chǎng)景構(gòu)建67-68
• 5.2.3 渠首三維可視化系統(tǒng)的功能68
• 5.3 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)68-76
• 5.3.1 地形建模68-69
• 5.3.2 建筑物建模69-72
• 5.3.3 三維可視化系統(tǒng)功能開(kāi)發(fā)72-76
• 5.4 三維可視化系統(tǒng)展示76-78
• 5.5 本章小結(jié)78-79
• 6 結(jié)論與展望79-81
• 6.1 總結(jié)79
• 6.2 展望79-81
• 攻讀學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文81-83
• 致謝83-85
• 參考文獻(xiàn)85-87

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  本文關(guān)鍵詞：基于WSN的灌區(qū)信息監(jiān)測(cè)及三維可視化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：469095