近年來,泰山茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛,已經(jīng)成為當(dāng)?shù)靥厣r(nóng)業(yè)發(fā)展的一張靚麗名片。泰山茶的種植面積已經(jīng)達(dá)到了五萬畝,產(chǎn)值接近10億元。逐步形成了規(guī)�；⒓s化、體系化齊頭并進(jìn)的泰山茶產(chǎn)業(yè)格局。但與泰山茶產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展相對應(yīng)的,是泰山茶業(yè)生產(chǎn)栽培、加工沒有完全達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化、清潔化、連續(xù)化,茶園生態(tài)差,標(biāo)準(zhǔn)化低,茶類產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。大多數(shù)泰山茶種植戶采用的還是越冬拱棚加人工操控的較原始種植方式,生產(chǎn)效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要。針對當(dāng)?shù)靥┥讲璺N植管理過程中效率低、勞動力投入大、管理不夠精準(zhǔn)的問題,完成了一種基于物聯(lián)網(wǎng)的泰山茶環(huán)境控制系統(tǒng),有助于提高生產(chǎn)效率、防止災(zāi)害性天氣損害,提高泰山茶產(chǎn)量與品質(zhì)。主要研究內(nèi)容如下:(1)對泰山茶生產(chǎn)需要具體環(huán)境因子進(jìn)行統(tǒng)計、調(diào)研、匯總,并得出不同時期泰山茶生長的環(huán)境因子適宜區(qū)間。對現(xiàn)有主流物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)考察比對,確定采用ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為依托,從系統(tǒng)整體角度對ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了研究,并完成傳感器選型。(2)結(jié)合泰山茶生長環(huán)境需求,對系統(tǒng)軟硬件進(jìn)行設(shè)計。在硬件設(shè)計方面,從數(shù)據(jù)采集終端、控制終端、無線通信模塊、微處理器模塊等方面進(jìn)行設(shè)計,完成了系統(tǒng)的搭建。在軟件設(shè)計方面,結(jié)合實(shí)際需求,完成上位機(jī)系統(tǒng)開發(fā),實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)登錄、信息實(shí)時顯示、歷史數(shù)據(jù)查詢等功能。(3)為確保系統(tǒng)信息獲取準(zhǔn)確度,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)有效精確收集和對環(huán)境參數(shù)的遠(yuǎn)程控制,引入卡爾曼濾波算法、誤差優(yōu)化控制算法對傳感器采集數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪聲、去冗余,提高了采集數(shù)據(jù)的可靠性。在對系統(tǒng)進(jìn)行以上設(shè)計與優(yōu)化后,對系統(tǒng)組網(wǎng)和無線通信進(jìn)行測試,同時對系統(tǒng)功耗進(jìn)行計算。整套系統(tǒng)穩(wěn)定性高、功耗低、自動化程度高,為泰山茶種植領(lǐng)域環(huán)境精準(zhǔn)控制提供了一套良好的解決方案。
【學(xué)位單位】：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2020
【中圖分類】：S685.14;TP391.44;TN929.5
【部分圖文】：

基于物聯(lián)網(wǎng)的泰山茶環(huán)境控制系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)8制網(wǎng)絡(luò)。2.1.3網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)分為星型網(wǎng)絡(luò)，簇狀網(wǎng)絡(luò)以及網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)三種結(jié)構(gòu)。這三種結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)適合不同的應(yīng)用場合，可以根據(jù)使用場景進(jìn)行選擇。（1）星狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)這種網(wǎng)絡(luò)采用環(huán)抱式設(shè)計，協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)位于中心，路由器節(jié)點(diǎn)和最后一個收集器節(jié)點(diǎn)直接連接到協(xié)調(diào)器，保證了通信的及時和準(zhǔn)確。協(xié)調(diào)器會影響整個網(wǎng)絡(luò)，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)整體罷工，所以實(shí)際運(yùn)用中投入兩個協(xié)調(diào)器一起工作，保證系統(tǒng)安全。（2）簇狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簇狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)又稱樹狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括一個協(xié)調(diào)器以及一系列的路由和終端節(jié)點(diǎn)�？梢詫訉忧短祝唵慰旖�，功耗低。（3）網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和樹形拓?fù)湎嗤�，具有更加靈活的信息路由規(guī)則。路由節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行直接通訊，從而使得信息的通訊更有效率，若一個路由路徑阻塞，信息會自主選擇沿其他的路線進(jìn)行傳送。最終選定網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。以上三種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如圖1：圖1ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖Fig.lZigBeeNetworkTopologyDiagram2.1.4網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧由圖2可以清楚看出，ZigBee在IEEE802.15.4基礎(chǔ)協(xié)議上，添加了網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。

山東農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士專業(yè)學(xué)位論文9圖2ZigBee協(xié)議結(jié)構(gòu)圖Fig.2NetworkTopologyDiagram（1）物理層介紹物理層定義了物理無線信道和MAC子層之間的接口。物理層包含以下幾種功能：ZigBee的激活；數(shù)據(jù)傳輸和接收；接受傳輸數(shù)據(jù)；選擇信道頻率；ZigBee信道接入方式。本層有三種頻率可供選擇，分別為2.4GHz，915MHz以及868MHz。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖3：圖3物理層內(nèi)部結(jié)構(gòu)Fig.3InternalStructureofPhysicallayer（2）媒體訪問控制層介紹MAC層提供與SSC（服務(wù)固有的轉(zhuǎn)換副層）之間的接口。MAC包含被稱為MLME的管理實(shí)體。MLME通過層管理功能提供層管理功能。MAC數(shù)據(jù)服務(wù)，通過MCPS-SAP（MACCommonPartSublayerDataSAP）訪問。

山東農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士專業(yè)學(xué)位論文9圖2ZigBee協(xié)議結(jié)構(gòu)圖Fig.2NetworkTopologyDiagram（1）物理層介紹物理層定義了物理無線信道和MAC子層之間的接口。物理層包含以下幾種功能：ZigBee的激活；數(shù)據(jù)傳輸和接收；接受傳輸數(shù)據(jù)；選擇信道頻率；ZigBee信道接入方式。本層有三種頻率可供選擇，分別為2.4GHz，915MHz以及868MHz。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖3：圖3物理層內(nèi)部結(jié)構(gòu)Fig.3InternalStructureofPhysicallayer（2）媒體訪問控制層介紹MAC層提供與SSC（服務(wù)固有的轉(zhuǎn)換副層）之間的接口。MAC包含被稱為MLME的管理實(shí)體。MLME通過層管理功能提供層管理功能。MAC數(shù)據(jù)服務(wù)，通過MCPS-SAP（MACCommonPartSublayerDataSAP）訪問。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2886641