基于无线传感器网络和LabVIEW的冬枣生长环境信息监测系统的研制

摘要

冬枣是滨州市的特色优势果品,对其生长的环境信息进行实时的监测是极其必要的。一直以来,冬枣生长环境信息的监测大都通过人工定时去采集,这种方式不但给果农带来沉重的劳动负担,而且缺乏环境信息的实时性和准确性。针对目前这一状况,论文通过利用无线传感器网络技术对环境信息监测系统的环境信息采集部分、利用虚拟仪器技术对环境信息处理部分进行研究设计。通过这一研究设计,使冬枣生长环境信息监测更加的自动化,从而减轻果农们在这一项劳动上的负担。
　　环境信息采集部分在分析了冬枣生长环境监测的实际应用环境和监测指标的基础上,针对软硬件研制和开发成本的综合考虑上,无线传感器网络部分采用Zigbee技术。通过对各种的ZigBee模块模型比较,本文采用TI公司的CC2530为核心的模块设计,它的 Z-Stack协议栈也被应用于环境信息采集部分的设计当中。对环境信息采集部分的协调器节点、路由节点和传感器节点的应用程序的设计思想、工作流程以及串口通信协议进行了研究设计。为了降低环境信息采集的外界干扰和应用的方便,各个节点传感器大都采用数字传感器。传感器节点将采集到的环境信息以多跳的方式上传至协调器节点,协调器节点再把环境信息通过串口传输给环境信息处理部分进行显示储存等。
　　环境信息处理部分在比较了硬件仪器和虚拟仪器的优缺点后,从功能扩展和经济方面等综合考虑采用虚拟仪器(即人机交互界面)。通过比较各种编程软件,论文采用 Nl公司的 LabVIEW软件进行环境信息处理部分(即上位机程序)设计。开发周期短、多线程并行运行和模块化是LabVIEW的优势所在。从程序的运行效率方面考虑,这里又对程序结构进行了研究改进,从而得出符合本系统的程序结构。开发出的环境信息监测软件具有从协调器节点获取实时数据、实时显示、记录存储、GPS定位等功能,用户可以方便地对冬枣的生长状况进行管理。虚拟仪器强调“软件就是仪器”,所以其在维护和升级方面具有硬件仪器所无可比拟的优势。
　　通过试验证明各方面的性能指标满足了一开始的需求。环境信息采集部分简单可靠、组网灵活,但在传输距离和使用时长方面还有所欠缺,需要进一步改进。经过改进后的环境信息处理部分运行稳定、操作性良好。

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第一章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 无线传输技术的选则

1.3 国内外研究现状

1.4 论文的组织与安排

1.5 本章小结

第二章 无线传感器网络

2.1 无线传感器网络的特点

2.2 ZigBee介绍

2.3 Z-stack软件协议栈

2.4 ZigBee网络拓扑结构

2.5 本章小结

第三章 环境信息采集部分

3.1 ZigBee网络部分设计

3.2 传感器的选择与应用

3.3 Zigbee网络部分程序设计

3.4 本章小结

第四章 环境信息处理部分

4.1 主程序设计

4.2 数据通信子程序的设计

4.3 数据储存与查询子程序设计

4.4 GPS定位

4.5 其他功能

4.6 本章小结

第五章 系统整体性能测试

5.1 环境信息监测系统测试

5.2 试验结论

第六章 结论与展望

6.1 本文的工作总结

6.2 未来工作展望

参考文献

致谢

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