基于无线传感器网络的粮仓温湿度监测系统的研究

摘要

科学储粮是粮食生产的一个重要环节，若管理不当，粮食发霉或生虫会造成极大浪费。粮仓管理中最重要的问题是监测粮堆中的温湿度变化。国家为粮食储藏每年支付很高的费用，主要是因为监测设备成本较高，管理方式不够先进。
　　随着微电子技术、嵌入式技术、传感器技术及无线通信技术的发展，使得研制低成本的先进粮仓温湿度监测方法成为现实。
　　本文针对传统粮仓监测方法的不足，提出并设计了一种基于无线传感器网络，将嵌入式技术、无线通信技术、传感器技术和网络技术相结合的嵌入式无线粮仓温湿度监测系统。该系统以网关节点和若干无线数字式温湿度传感器模块的子节点为数据采集终端为核心。子节点将采样点的温湿度值通过无线方式传送给网关节点。监测者通过 Internet浏览器访问网关节点，便可方便地获得现场数据和历史数据。管理员可通过浏览器增删账号、修改设置粮仓信息和服务器的相关参数。
　　本文详细介绍并分析了基于无线传感器网络的粮仓温湿度监测系统的软硬件设计原理和实现方法。无线传感器模块采用了射频芯片CC2420和数字式温湿度传感器 SHT11；网关节点的硬件采用了ARM9微处理器S3C2410A和CS8900A以太网芯片来实现嵌入式服务器的功能；采用USB接口连接大容量U盘，使网关节点可进行长时间、大容量的采样数据的备份和存储。软件方面，采用 Linux作为嵌入式操作系统，针对S3C2410A微处理器作了系统移植；嵌入式Web服务运行在网关节点中，是以TCP/IP协议栈为基础；采用CGI接口实现动态网页，并通过USB接口访问FAT32文件系统。

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第1章 绪论

1.1 本论文研究的背景和意义

1.2 粮仓温湿度监测的现状

1.3 粮仓温湿度监测的发展趋势

1.4 系统完成的性能指标

1.5 本论文的主要内容

第2章 无线传感器网络

2.1 无线传感器网络概述

2.2 无线传感器网络体系结构

2.3 无线传感器网络关键技术

2.4 ZigBee无线通讯协议

2.5 本章小结

第3章 粮仓温湿度监测系统的总体设计方案

3.1 系统整体设计方案

3.2 嵌入式系统选型与嵌入式Web服务器

3.3 无线通信的实现方法

3.4 温湿度的测量方法

3.5 数据融合

3.6 本章小结

第4章 粮仓温湿度监测系统的硬件设计

4.1 基于MSP430的子节点的硬件设计

4.2 基于ARM9的网关节点的硬件设计

4.3 本章小结

第5章 粮仓温湿度监测系统软件设计

5.1 子节点软件设计

5.2 网关节点的软件设计

5.3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢

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