论文部分内容阅读
温室大棚是一种为农作物提供反季节生长环境,并为农作物的生长提供最佳生长环境的基础农业设施。对温室大棚的智能监控能力和自动化管理水平的提高,很长时间以来都是计算机和信息技术等领域关注的重点。在温室大棚中,许多的环境因素都能够影响作物生长的,适当的温湿度、二氧化碳浓度以及光照强度等都是农作物实现优质和高产的关键。利用现代化的信息技术为温室大棚进行实时监控和自动化管理,这这些都能够为农业精细化生产提供支撑,使得农产品的质量、生产效率都得到提高以及生产成本降低。但由于温室大棚内对各种环境参数的监控需要进行大量的布线,这会造成施工的难度加大、系统维护困难以及对农业生产造成了很大的不便;另外温室大棚里面具有温度高和湿度大的环境特点,这就对监控系统的可靠性具有较高的要求,如果仅利用单片机进行控制和管理,是很难满足实际农业生产的需要。在农业生产中利用最新的无线传感网络技术,这为农业生产的智能化管理提供了最新的解决方法,ZigBee是具有低成本、低功耗的短距离无线传感网络技术,还具有组网简单、传输速率低等特点,在无线传感网络中被非常广泛的使用。为了解决目前温室大棚监控系统中所存在的各种问题,本文利用无线传感网技术设计并实现了一套基于ZigBee的农业温室大棚的监控和管理系统,实现了对温室大棚进行无人值守的远程管理和监控,避免传统有线通信网络的布线复杂、出现故障难以维护等问题,即节约了成本,又使得温室大棚监控和管理更加方便。本文分析了无线传感网络和ZigBee技术的研究现状,对比了国内外温室大棚信息化建设和管理的发展近况,在此基础上,对基于ZigBee的温室大棚远程监控系统的研究目的和意义作了阐述。接着对Zigbee无线传感器网络通信标准协议IEEE802.1.5.4的特点进行了深入的研究,分析ZigBee和WiFi技术各自具备的优缺点以及它们在本系统中的应用性,提出了采用两种异构网络相结合的方案来完成系统通信传输。在之前的基础上设计并实现了整个系统的硬件各个模块,整个系统的硬件包括数据采集、温室大棚控制、数据传输和异构网络协议转换。系统使用了符合Zigbee标准的CC2430射频芯片和多种传感器,并利用ARM芯片作为进行异构网络协议转换的处理器,实现温室中各种数据的采集与传输。在硬件基础上设计并实现了整个系统的软件各个模块。整个系统的软件包括数据采集模块、温室大棚控制模块、数据传输、协议转换和上位机控制处理模块。整个实现包括了单片机程序开发、基于ARM上的嵌入式开发和上位机的软件开发。在完成系统设计以后,对系统模型进行了仿真测试与相应的模拟实验,表明了本文设计的温室大棚监控系统性能稳定、实时性好和用户操作方便,符合温室大棚监控管理的需要。