基于物联网架构的滨海棉田盐水分远程实时监测系统的研究

摘要

根据滨海棉田作物生长环境监测的需要，应用ZigBee无线传感器网络技术和GPRS通讯技术，构建了-套基于物联网架构的棉田土壤盐、水分和温度远程实时监测系统，该系统对监测棉田土壤的墒情、调节和改善盐碱地作物生长条件、提高作物产量等具有十分重要的作用。本文对构建系统的关键性技术进行了研究，完成了以下工作：
　　 （1）分析了物联网的体系架构，对远程实时监测系统的功能要求进行了分析，提出了基于物联网架构的系统总体方案和功能子系统的配置；
　　 （2）深入研究了基于ZigBee的无线传感器网络的组成，剖析了相关协议，在此基础上构建了WSN数据采集子系统，提出了节点的硬件电路方案，选择了传感器模块，设计了太阳能供电模块，完成了节点软件的编写；
　　 （3）应用GPRS技术构建了远程数据通讯子系统，完成了GPRS终端模块接口电路的设计和通讯程序的编写；
　　 （4）以VC++为开发平台，开发了数据中心的监测软件，实现了与现场终端的数据通讯、监测数据的实时显示与保存、历史数据管理等功能，人机界面友好、操作简单直观，可以满足系统的需要。
　　 所构建的系统具有投入小、运行费用低、使用维护方便等优点，用很少的人力和物力成本便可实现对农业生产现场数据的远程实时监测，对构建基于物联网的野外环境条件下农田信息采集系统具有普遍的参考价值。

目录

文摘

英文文摘

第1章 引言

1.1 课题背景及意义

1.2 研究现状及物联网简介

1.3 研究的主要内容

第2章 基于物联网的系统总体方案

2.1 物联网的体系架构

2.1.1 物联网的概念

2.1.2 物联网的体系架构

2.2 基于物联网架构的总体方案确定

2.3 功能子系统的配置

2.3.1 WSN数据采集子系统

2.3.2 GPRS远程通讯子系统

2.3.3 数据监测中心

第3章 WSN数据采集子系统

3.1 基于ZigBee的无线传感器网络

3.1.1 短距离无线通信技术及ZigBee

3.1.2 基于ZigBee的无线传感器网络体系结构

3.1.3 IEEE802.15.4/ZigBee协议框架

3.1.4 IEEE802.15.4/ZigBee的主要特点

3.1.5 ZigBee网络各层简介

3.2 网络节点的设计

3.2.1 无线传感器网络节点的结构

3.2.2 节点的功能及要求

3.2.3 芯片选取

3.2.4 节点硬件电路设计

3.2.5 传感器模块的选择

3.2.6 太阳能供电模块设计

3.3 ZigBee协议栈构架及节点软件设计

3.3.1 物理层协议

3.3.2 数据链路层协议

3.3.3 网络层协议

3.3.4 应用层协议

3.3.5 节点软件设计

第4章 GPRS通讯子系统

4.1 GPRS业务简介

4.1.1 GPRS简介

4.1.2 GPRS用于远程监控的优点

4.2 GPRS基本体系结构和传输机制

4.2.1 主要的网络实体

4.2.2 主要的网络接口

4.2.3 网络的高层功能

4.2.4 GPRS数据传输平面

4.2.5 GPRS的工作流程

4.3 GPRS通讯接口的设计

4.3.1 GPRS DIE模块

4.3.2 GPRS模块的选型

4.3.3 GPRS模块接口电路设计

4.3.4 GPRS模块通讯程序设计

第5章 数据中心监测软件的设计

5.1 数据中心的系统配置

5.1.1 Internet的接入方式

5.1.2 数据传输工作模式

5.1.3 系统的规模及配置

5.2 监测软件总体设计

5.2.1 软件总体结构

5.2.2 软件开发环境及用户界面

5.3 软件功能模块的设计

5.3.1 GPRS数据通讯程序

5.3.2 监测数据的保存与管理程序

第6章 总结与展望

致谢

参考文献

附录