發(fā)布時(shí)間：2017-09-17 13:38

  本文關(guān)鍵詞：精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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【摘要】：我國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展促使精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)研究受到越來(lái)越高的重視,精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟(jì)的較大提高。精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中要求將環(huán)境的適宜程度作為作物健康成長(zhǎng)的有效標(biāo)準(zhǔn)。影響作物生長(zhǎng)的因素主要為溫濕度及土壤的濕度等,快速準(zhǔn)確地獲取農(nóng)作物的生長(zhǎng)環(huán)境信息,了解作物的實(shí)時(shí)生長(zhǎng)環(huán)境很重要。針對(duì)傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測(cè)所存在的采樣率低、工作效率低以及布線不便等缺點(diǎn),本文設(shè)計(jì)了ZigBee無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。針對(duì)農(nóng)業(yè)中植物生長(zhǎng)所需的良好環(huán)境信息的采集傳輸及上位機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等進(jìn)行了十分詳細(xì)的分析與設(shè)計(jì),最后進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)為植物生長(zhǎng)環(huán)境的研究提供有力分析數(shù)據(jù)。Zig Bee技術(shù)能夠被大眾接受與使用是因?yàn)槠鋼碛歇?dú)特的優(yōu)點(diǎn),例如其能量損耗小、能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自組、設(shè)備布置靈活以及穩(wěn)定性能好等。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)環(huán)境信息采集、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境數(shù)據(jù)通訊與處理,被廣泛用于醫(yī)療、室內(nèi)建筑、軍用民用及精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)植物生長(zhǎng)環(huán)境方面。隨著國(guó)家對(duì)農(nóng)業(yè)發(fā)展的持續(xù)關(guān)注及精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)地迅速發(fā)展,無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用,成為采集農(nóng)業(yè)環(huán)境信息,不斷提高管理水平及增加作物產(chǎn)量必要手段。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中最重要的應(yīng)用技術(shù)之一為傳感器節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)。在進(jìn)行環(huán)境數(shù)據(jù)測(cè)量感知的過(guò)程中,傳感器模塊的位置是測(cè)量數(shù)據(jù)獲取的重要方面,大量節(jié)點(diǎn)必須確定位置信息才能進(jìn)行有效的環(huán)境信息監(jiān)測(cè)。因此,必須要采取一定的方法來(lái)確定網(wǎng)絡(luò)中各監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)的位置,進(jìn)而得到實(shí)際地理環(huán)境信息。本文只對(duì)少數(shù)傳感器節(jié)點(diǎn)通過(guò)裝載GPS確定自身準(zhǔn)確坐標(biāo),并利用數(shù)學(xué)智能算法確定其他未知節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)位置,最終實(shí)現(xiàn)環(huán)境信息的準(zhǔn)確定位,降低成本。本文主要探究的是基于RSSI測(cè)距的改進(jìn)PSO定位優(yōu)化算法。應(yīng)用高斯限制函數(shù)對(duì)測(cè)距定位方法RSSI進(jìn)行優(yōu)化,能夠提高距離計(jì)算的準(zhǔn)確性,與此同時(shí)將粒子群算法在進(jìn)行搜索時(shí)引入混合變異策略以擴(kuò)大搜索范圍,提高群體多樣性,能夠保證本文算法的全局搜索能力,有利于跳出局部最優(yōu)解,有效提高進(jìn)化性能和節(jié)點(diǎn)定位精度。本文設(shè)計(jì)的基于精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要是利用Zig Bee技術(shù)對(duì)影響植物生長(zhǎng)的溫度濕度和土壤濕度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。其主要過(guò)程是由終端節(jié)點(diǎn)模塊向協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)模塊發(fā)送一個(gè)入網(wǎng)請(qǐng)求的信號(hào),等待協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)同意信號(hào),在收到同意信號(hào)后才能加入網(wǎng)絡(luò),并將采集數(shù)據(jù)傳送到協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)。協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中占據(jù)舉足輕重的地位,其將收到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)有效地傳送給上位機(jī)的監(jiān)測(cè)控制中心存儲(chǔ)區(qū),接著將數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的篩選和整合并顯示在上位機(jī)監(jiān)測(cè)界面,供給用戶查詢。本文中整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件程序設(shè)計(jì)采用的是C#語(yǔ)言。最終經(jīng)過(guò)實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),表明本文設(shè)計(jì)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)滿足精準(zhǔn)測(cè)量的要求。
【關(guān)鍵詞】：精準(zhǔn)農(nóng)業(yè) 節(jié)點(diǎn)定位 溫濕度 數(shù)據(jù)采集
【學(xué)位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP212.9;TN929.5;S126
【目錄】：

• 摘要8-9
• 英文摘要9-11
• 1 引言11-17
• 1.1 研究背景和意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀13
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容及研究方法13-14
• 1.3.1 研究?jī)?nèi)容13-14
• 1.3.2 研究方法14
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)及技術(shù)路線14-16
• 1.4.1 論文結(jié)構(gòu)14-15
• 1.4.2 技術(shù)路線15-16
• 1.5 本章總結(jié)16-17
• 2 WSN技術(shù)及應(yīng)用17-24
• 2.1 WSN組成結(jié)構(gòu)及體系17
• 2.2 重要的無(wú)線通信技術(shù)17-19
• 2.3 ZigBee通信技術(shù)19-22
• 2.3.1 ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)19
• 2.3.2 ZigBee協(xié)議棧19-21
• 2.3.3 ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)21-22
• 2.4 ZigBee技術(shù)在精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用22-23
• 2.5 本章總結(jié)23-24
• 3 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)ZigBee網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)定位技術(shù)研究24-37
• 3.1 經(jīng)典定位方法24-28
• 3.1.1 基于測(cè)距的定位方法24-27
• 3.1.2 基于非測(cè)距的定位方法27-28
• 3.2 智能定位算法28-29
• 3.3 基于改進(jìn)粒子群算法的傳感器節(jié)點(diǎn)定位29-36
• 3.3.1 RSSI測(cè)距誤差校正29
• 3.3.2 標(biāo)準(zhǔn)粒子群算法29-30
• 3.3.3 混合變異策略30-31
• 3.3.4 改進(jìn)粒子群定位算法31-32
• 3.3.5 適應(yīng)度函數(shù)32-33
• 3.3.6 仿真實(shí)驗(yàn)33-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 4 精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需求分析及整體設(shè)計(jì)37-40
• 4.1 系統(tǒng)需求分析37-38
• 4.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求38
• 4.3 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)38-39
• 4.4 本章小結(jié)39-40
• 5 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)40-50
• 5.1 傳感器終端節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)40-47
• 5.1.1 CC2530主芯片處理模塊40-43
• 5.1.2 傳感器選型43-47
• 5.2 協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)47
• 5.3 電源管理電路的設(shè)計(jì)47-48
• 5.4 串口電路設(shè)計(jì)48-49
• 5.5 本章總結(jié)49-50
• 6 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)50-62
• 6.1 Z-Stack協(xié)議棧組網(wǎng)50-53
• 6.2 協(xié)調(diào)節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)53-55
• 6.3 終端節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)55-59
• 6.4 上位機(jī)監(jiān)測(cè)界面的設(shè)計(jì)59-61
• 6.5 本章小結(jié)61-62
• 7 系統(tǒng)測(cè)試62-67
• 7.1 低功耗性能測(cè)試62
• 7.2 組網(wǎng)及數(shù)據(jù)傳輸測(cè)試62-63
• 7.3 系統(tǒng)穩(wěn)定性測(cè)試63
• 7.4 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)63-66
• 7.5 本章小結(jié)66-67
• 8 結(jié)論與展望67-69
• 8.1 結(jié)論67-68
• 8.2 展望68
• 8.3 本章小結(jié)68-69
• 致謝69-70
• 參考文獻(xiàn)70-75
• 附錄75-78
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文78

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本文編號(hào)：869714