基于无线传感器网络的温室草莓园生态环境监控系统研究

摘要

农业现代化和信息化是未来农业发展的重要方向，无线传感器网络作为一种新兴的网络测控技术，综合了传感器技术、嵌入式计算技术、计算机网络技术、现代通信技术、分布式信息处理技术、软件开发技术等，是一种典型的多学科高度交叉、知识高度集成的高新科学技术，它在农业中的应用具有很高的实用价值。
　　 本论文分析了大型草莓园的特点，开展了基于无线传感器网络的草莓园生态环境监控系统研究。论文主要工作和创新点如下：
　　 1.分析了论文的选题背景和选题意义，综合了国内外相关研究现状，提出了论文的研究内容。
　　 2.构建了基于无线传感器网络的草莓园监控系统的整体结构。系统主要由传感器节点、汇聚节点、管理节点等组成。传感器节点之间通过ZigBee协议进行通信，汇聚节点和管理节点之间通过GPRS网络传输数据。
　　 3.监控系统主要监测草莓园的土壤水分、空气温湿度、光照强度等信息，传感器节点通过蓄电池和太阳能电池结合的方式供电。
　　 4.汇聚节点和管理节点通过GPRS网络传输数据。GPRS网络覆盖范围广，用户使用成本低，适合在野外或条件差的环境中使用。
　　 5.开发了基于PC的监控系统管理平台。管理平台主要功能包括存储汇聚节点发送过来的信息，显示即时信息和历史信息。管理平台在MicrosoftVisual C++6.0集成开发环境中设计，界面友好，操作方便。
　　 经过测试，所研制的监控系统能基本达到预期的设计目标。与传统的农业信息监控系统相比，本系统能耗小、成本低、适用性强、扩展灵活、安装方便，能对监控区域进行全面监控。

目录

文摘

英文文摘

致谢

1 绪论

1.1 前言

1.2 国内外农业信息化发展现状

1.2.1 美国农业信息化进展

1.2.2 日本农业信息化进展

1.2.3 德国农业信息化进展

1.2.4 我国农业信息化发展现状

1.3 国内外无线传感器网络的研究现状

1.3.1 无线传感器网络简介

1.3.2 无线传感器网络开发的难点

1.3.3 无线传感器网络在农业中的研究现状

1.3.4 无线传感器网络在农业中应用的优势

1.4 课题来源和论文主要研究内容

1.4.1 研究目的和课题来源

1.4.2 研究内容

1.4.3 论文结构

1.5 本章小结

2 系统总体分析

2.1 系统基本原理介绍

2.2 无线传感器网络的参考模型

2.3 无线传感器网络的关键技术

2.4 GPRS网络技术

2.4.1 GPRS基本原理

2.4.2 GPRS网络结构

2.4.3 GPRS网络的应用

2.5 基于WSN的监控系统的特点

2.6 监控系统总体方案

2.7 系统开发过程

2.8 本章小结

3 传感器节点研究与设计

3.1 传感器节点结构

3.2 传感器节点硬件组成

3.2.1 传感器模块

3.2.2 处理器模块

3.2.3 无线通信模块

3.2.4 能量供应模块

3.3 传感器节点通信协议

3.3.1 ZigBee通信协议简介

3.3.2 ZigBee网络拓扑结构

3.3.3 ZigBee协议框架

3.4 传感器节点软件设计

3.4.1 软件开发环境

3.4.2 信息采集

3.4.3 节点通信

3.5 传感器节点部署

3.6 本章小结

4 汇聚节点研究与设计

4.1 汇聚节点结构

4.2 汇聚节点硬件组成

4.2.1 RS232接口

4.2.2 网络通信模块

4.2.3 其他模块

4.3 GPRS通信指令

4.3.1 AT指令

4.3.2 SMS编码模式

4.3.3 PPP协议

4.3.4 TCP/IP 协议

4.4 汇聚节点软件设计

4.4.1 RS232串口设置

4.4.2 GPRS模块参数设置

4.4.3 数据传输

4.5 监控系统的汇聚节点

4.6 本章小结

5 管理节点研究与设计

5.1 管理节点结构

5.2 管理节点硬件组成

5.3 管理节点软件设计

5.3.1 管理平台的开发环境

5.3.3 管理节点初始化

5.3.4 即时信息显示

5.3.5 历史信息显示

5.4 系统测试

5.5 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

作者简历

攻读硕士学位期间发表的论文和完成的工作