物联网环境下的粮仓环境监测系统设计

摘要

为推进国家粮食储备体系向着的科学性、现代化和智能化发展，提高粮情监测自动化、高效率、高可靠性，以最大限度的减少粮食在存储过程中损失，粮情监测一直是国内外粮食安全领域研究的热点问题。无线传感器网络的发展，特别是Zigbee无线通信技术标准化和日益成熟，为建立现代粮情监测和监控系统提供了新的解决方案。基于此本文提出物联网环境下的粮仓环境监测系统设计与实现，将Zigbee技术的低成本、自组网、灵活性、智能化的优势应用到粮食安全监测中。本论文的主要工作如下：
　　首先，概述了课题的选题背景及其国内外研究现状，分析了Zigbee无线传感网技术在粮情监测中的潜在优势。根据粮仓环境监测的实际需求，完成粮仓环境智能监测系统总体方案设计和论证。确立系统的软硬件结构，明确系统各个组成部分的功能和设计要求。
　　其次，依据系统的设计要求完成无线智能传感器监测节点的软硬件设计，实现粮仓温湿度信息、CO2浓度信息的无线采集和发送；完成数据汇聚节点的软硬件设计，实现下位机数据的接收和上位机数据的上传。在此基础上构建高可靠性、灵活的Zigbee数据采集网络，实现粮仓环境参数的网络监控。
　　最后，在系统上位机监控端，利用可视化编程工具开发一套功能完善粮仓环境智能监控软件，设计后台数据库系统，实现粮仓环境管理操作的简便性、形象化。数据汇聚节点通过串口与上位机管理中心进行通信，实时显示监测数据，自动保存历史数据、数据的曲线化显示等功能，帮助管理员随时了解粮仓环境的动态变化，保障粮食的安全存储。
　　实验运行测试表明，该系统能够实现粮仓环境参数的实时监测和信息的智能化管理，并且系统实现具有低成本、高可靠性、易扩展、实用性强的优势，具有一定的新颖性和实际应用推广价值。

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第一章 绪论

1.1 课题背景介绍

1.2 目前研究现状

1.3 本文主要的研究内容及论文结构安排

第二章 粮仓环境监测系统总体设计

2.1 系统总体结构设计

2.2 系统硬件结构选型

2.3 Z-Stack协议栈软件架构及开发

2.4 本章小结

第三章 粮仓环境监测节点的硬件设计

3.1 系统硬件平台的低功耗设计

3.2 智能传感器节点硬件设计

3.3 数据汇聚节点硬件设计

3.4 本章小结

第四章 粮仓环境监测节点的软件设计

4.1 节点应用程序开发结构

4.2 智能传感器节点的软件设计

4.3 数据汇聚节点的软件设计

4.4 节点通信测试

4.5 本章小结

第五章 系统上位机监控软件设计

5.1 上位机监控软件总体功能设计

5.2 数据库及数据库表的设计与实现

5.3 上位机串口通信的实现

5.4 系统功能模块的设计与实现

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 本文总结

6.2 展望

致谢

参考文献