学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

无线传感器网络在蔬菜大棚环境监测中的应用研究

作　者: 张滢
导　师: 于洋
学　校: 沈阳理工大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 无线传感器网络 蔬菜大棚 环境监测 簇的生成树算法
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 103次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


现代农业蔬菜大棚发展迅速,不仅种植品种更多、规模更大,而且种植区域也更加集中,这给农业人员的管理和优化种植增加了难度和成本。为了解决这些问题,我国的蔬菜大棚种植正在向信息化和智能化的方向发展。只有应用先进的较低成本的信息采集手段,实时、精确地获取大棚环境信息,制定科学的管理决策,最后通过智能设备或人工控制等措施,才能提高种植作物的经济效益。本文在研究无线传感器网络的基础上,结合蔬菜大棚种植环境的技术要求,设计并实现了基于无线传感器网络的蔬菜大棚环境监测系统。利用无线传感器网络对棚内作物生长情况进行监测,采集其在生长周期内温度、湿度和光强的数据,以便及时调整棚内环境达到作物生长的适宜条件,实现蔬菜大棚的优化种植。本文根据蔬菜大棚的特点对无线传感器监测节点作了详细的研究,设计了蔬菜大棚环境监控系统。系统采用性价比较高的低能耗AT90S8515芯片作为微控制核心和无线射频芯片CC1100作为无线数据传输的关键单元,并根据应用需求设计了温度、湿度、光照强度传感器电路。文章系统地阐述了无线传感器监测节点的硬件电路设计,编写了数据采集模块和数据传输模块,并且根据簇的生成树算法在S-MAC协议的基础上提出了一种新的MAC协议Z-MAC协议,通过系统仿真对其能耗、延时及可扩展性进行了分析,验证了此协议在蔬菜大棚环境监测系统中的适用性。本课题的创新之处在于将无线传感器网络技术应用到了蔬菜大棚环境监测中,从而构建了无线监控系统。实验证明,以AT90S8515作为主控芯片的监测节点具有体积小、功耗低等优点,并且价格低,十分有利于推广。最重要的是,系统在已有的S-MAC协议的基础上改进的Z-MAC协议,在应用中更好地减少了监测节点的能耗,改进了延时及可扩展性。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-12
第1章 绪论  12-16
  1.1 课题研究的背景  12-13
  1.2 课题研究的意义  13-14
  1.3 无线传感器网络的国内外研究现状  14-15
  1.4 论文章节安排  15-16
第2章 无线传感器网络综述  16-28
  2.1 无线传感器网络体系结构  16-19
    2.1.1 网络结构  16-17
    2.1.2 节点结构  17-18
    2.1.3 网络协议栈  18-19
  2.2 无线传感器网络的特点  19-21
  2.3 无线传感器网络的应用  21-25
  2.4 无线传感器网络中的关键性问题  25-27
  2.5 小结  27-28
第3章 蔬菜大棚环境监测系统设计  28-42
  3.1 蔬菜大棚环境监测系统架构  28-29
    3.1.1 系统设计原则  28-29
    3.1.2 系统总体架构  29
  3.2 蔬菜大棚监测节点硬件设计  29-35
    3.2.1 蔬菜大棚监测节点硬件结构  29-30
    3.2.2 蔬菜大棚监测节点硬件原理图设计  30-35
  3.3 蔬菜大棚监测节点系统软件设计  35-38
    3.3.1 数据采集模块软件设计  35-37
    3.3.2 通信模块软件设计  37-38
  3.4 实验数据采集  38-41
    3.4.1 无线传感器网络监控软件介绍  38-39
    3.4.2 蔬菜大棚无线传感器网络搭建  39-41
    3.4.3 数据采集  41
  3.5 小结  41-42
第4章 无线传感器网络低功耗MAC 协议研究  42-53
  4.1 无线传感器网络 MAC 协议概述  42-43
  4.2 节点能量消耗分析  43-45
    4.2.1 冲突与冲突避免  43-45
    4.2.2 串音与串音避免  45
    4.2.3 空闲监听  45
  4.3 低功耗 MAC 协议分析  45-52
    4.3.1 LPL 协议  45-47
    4.3.2 WiseMAC 协议和SP 协议  47-48
    4.3.3 S-MAC 协议  48-52
  4.4 小结  52-53
第5章 应用于蔬菜大棚环境监测的改进MAC 协议  53-64
  5.1 边界节点问题  53-54
  5.2 改进方案  54-57
    5.2.1 确定优先级  54-55
    5.2.2 生成树算法  55
    5.2.3 改进动态拓扑结构  55-56
    5.2.4 多0 点问题  56-57
  5.3 Z-MAC 协议  57-58
  5.4 Z-MAC 协议性能分析  58-60
  5.5 Z-MAC 协议仿真与实现  60-63
    5.5.1 NS-2 网络仿真平台简介  60
    5.5.2 Z-MAC 代码实现  60
    5.5.3 仿真模型  60
    5.5.4 仿真参数  60-61
    5.5.5 仿真结果  61-63
  5.6 讨论  63
  5.7 小结  63-64
结论  64-66
参考文献  66-70
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  70-71
致谢  71-72
附录  72-76
  附录 A  72-73
  附录 B  73-74
  附录 C  74-76

相似论文

  1. 变电站综合预警系统研究与应用,TM76
  2. 嵌入式多参数环境智能监测系统的设计与实现,TP274
  3. 光伏发电系统监控与发电预测模型研究,TM615
  4. 智能家居安防子系统的设计与实现,TP277
  5. 无线传感器网络协议栈的设计与开发,TP212.9
  6. 水深通信技术在海底天然气水合物成藏环境监测中的应用,P744.4
  7. 基于3S的矿业环境监测技术研究,P208
  8. 质谱式海水污染物快速测量系统的研究,X834
  9. 共振瑞利散射技术在环境监测中的应用,X830.2
  10. 基于2.4G自组织网络的智能家居系统,TP273.5
  11. 网络化环境监测数据管理系统设计与开发,TP311.52
  12. 复杂电磁环境监测通用软件架构及构件技术研究,TP311.52
  13. 无线传感器网络在农田温湿度信息采集中的构建与应用,S161
  14. CD环境监测站发展战略探析,X84
  15. 基于移动Sink节点传感器网络的农业环境信息监测系统设计与实现,TP274
  16. 基于MSP430单片机的环境监测仪设计,TP216
  17. 面向水环境监测的无线传感器网络监测节点设计,TN929.5
  18. 基于无线传感器网络的家居环境监控系统设计与研究,TP277
  19. 我国海洋环境监测法律规制,D922.68
  20. 居民区变电站运行环境监测与综合分析系统,TM76

中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统
© 2012 www.xueweilunwen.com