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基于ZigBee和ARM的温室环境监控系统设计

作　者: 李鹏飞
导　师: 汪小旵
学　校: 南京农业大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 温室控制 嵌入式 ZigBee 无线通信 广义预测算法
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 38次
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内容摘要


国内外温室种植业的实践经验表明,提高温室自动控制和管理水平能显著提高作物品质及产量并减少温室能耗。温室监控技术的发展对于温室产业乃至我国的农业现代化进程具有深远的影响。随着嵌入式技术、无线通讯技术以及自动控制技术的迅猛发展,温室监控技术也向着数字化、网络化、智能化方向发展。目前,我国温室监控系统的发展趋势为大量应用便捷、新兴的ZigBee技术,并采用嵌入式微处理器进行智能控制。本文综合运用嵌入式技术、计算机控制技术、ZigBee无线通信技术、广义预测算法,设计了一套基于ZigBee和ARM的温室环境监控系统。系统采用分布式结构,利用PC机作为上位机,使用ARM开发板Devkit8000作为下位机。环境监测部分采用多个ZigBee模块与温湿度传感器,构成温室环境的无线传感网络,以无线方式实时获取温室内多点的温湿度数据。所得数据汇总于ARM嵌入式系统,然后通过无线通信模块WL4432发送给监控中心上位机进行同步显示、保存。控制部分采用串口继电器连接执行电机交流接触器的方式,ARM发送控制信号控制继电器的吸合释放,从而控制相应电机的启停。在WL4432的作用下,可实现远程点动控制和自动控制。下位机选用了嵌入式Linux操作系统,并移植了人机交互界面开发工具Qt,使得下位机LCD屏可实时显示当前温室环境状态。上位机软件采用C#编写,用以实现控制信号的发送以及温室环境数据和执行机构动作信息的实时显示,并连接数据库保存所得数据。为解决在温度控制的设定点附近出现执行机构频繁动作等问题,本文使用了广义预测算法,通过分周期完全开启执行机构的降温试验拟合出近似线性的降温模型,在设定范围内分周期预测当前所需执行机构开度,以分多次完全开启的方式完成动作。通过与传统在设定点执行机构完全开启的控制方式进行对比试验得知,广义预测算法的应用可以保障在外界急速升温阶段温室内的平稳升温,同时杜绝了执行机构频繁动作产生的温度振荡变化和能耗等问题。经过运行表明,系统软硬件配合良好,可靠性高,扩展性强,多点无线监测的方式可以全面了解温室环境信息,避免了有线方式造成的繁琐布线,具有较好应用前景。

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 移动通信
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