毕业论文网
本论文是一篇免费优秀的关于环境监测论文范文资料，可用于相关论文写作参考。
基于物联网的温室小气候环境监测系统设计
摘 要：根据我国设施农业发展现状,基于物联网技术框架,设计并实现了一种无线通信温室监测系统.系统由温室环境信息采集子系统、无线远程传输子系统和显示子系统三部分构成.采用ZigBee技术完成了连栋温室信息的采集与汇聚；基于GPRS移动网络实现了信息的无线远程传输；利用VC6.0,开发了基于Windows平台的显示系统.实验结果表明数据传输可靠、稳定,满足现代温室信息采集、传输和显示的需求.
关键词：温室；物联网；无线通信；环境监测系统
我国设施农业发展速度惊人,面积产量位居全世界首位.随着农业信息技术的迅速发展,农业物联网的概念被提出.物联网技术带来了精准、稳定、低成本的环境检测手段.设施农业的任务是采用设施设备对环境进行监测,而物联网技术能够提供很好的解决方案.典型的监测系统使用室内布线的方案,在使用中发现室内湿度高、光照强,容易致使线路老化.针对这一问题,各农业院校研发了无线监测系统,但温室与温室之间缺少信息共享,而国内温室建设是以多栋温室构成的温室群为主.本设计由多个独立温室检测系统组成,各独立温室监测数据发送至总服务器,监测中心从总服务器读取数据.各独立温室监测系统传感网部分采用ZigBee组网负责将位于温室内的各个节点搜聚的数据传递给协调器,再由协调器处理后发送给GPRS模块,最后由GPRS模块发送到总服务.实现了多栋温室的远程大规模集群的监测.
一、系统构架
连栋温室环境监测系统主要由ZigBee无线传感器网络、GPRS移动网和监测中心3部分组成.系统结构如图1所示,最左侧为基于ZigBee协议组成的信息采集网络,依次向右是GPRS模块和测控中心.
温室小环境信息包括空气温度、空气湿度、光照度等.现代通常使用相应传感器对这些信息进行采集,考虑温室环境变化、传感器分布广且多变等实际因素.如采用有线模式,可导致布线复杂、线缆易受腐蚀等特点,故采用ZigBee无线通讯技术组建信息采集网.鉴于温室多建于偏僻农村且远程连网传输信息不方便等特点,采用覆盖面广、传输速率较高、按流量计费的GPRS移动网实现远程数据传输.终端监测中心主要完成对温室环境信息的接受、处理、存储.
ZigBee网络上电后,会自动建立无线传感网络,通过GPRS模块将定时采集的温室环境数据上传至检测中心.这种温室监测系统构建方法保证了传输数据的稳定性和安全性,可以实现连栋温室远程监测.
二、硬件选择
系统主要硬件由传感器模块、数据处理模块、无线通信模块构成.ZigBee网络协议组成的数据采集模块,主要功能是对温室内的环境信息进行采集和传输；协调器构成了数据的处理模块,负责将节点采集的数据进行分析和保持整个节点的正常工作；数据传输模块由CC2530射频模块和GPRS通信模块组成,负责交换数据和发送信息.
(一)传感器的选择
传感器的选择主要从费用、功耗、稳定性、准确性等方面去考虑.传感器选型如下：空气温湿度传感器DHT11、光照传感器.
空气温湿度传感器DHT11是一个将温度和湿度传感器集成在一块电路板上,可以输出标准的数字信号.湿度误差在土5%RH范围之内,温度误差在土2.c范围之内.传感器元器件有：电阻感湿元件、NTC测温元件.其工作原理如图2所示.DHT11温湿度传感器有做工精致、处理数据快、稳定性高、低廉等优势.
光照传感器是一个可以将光照强度以标准数字信号格式输出的原件.里面包括可见光测量器和红外光测量器原件.光照强度就是两个探测器测量的数据相减得出的结果,这样测出来的结果与人眼所感觉的光照强度类似.其工作原理如图3所示.该光照传感器具有内部结构优化、计算结果精准、费用低等优点.
（二）数据处理模块的选择
选择CC2530芯片是因为CC2530具有低成本、低功耗、传输稳定特性‘4l,如图4所示.
CC2530芯片的主要作用是对ZigBee无线采集节点采集的数据进行微处理,并对处理的数据进行储存并发送给GPRS模块.CC2530射频模块通过标准的USB连接GPRS模块实现网关协调器由功能.
(三)无线通信模块的选择
GPRS模块选用的是SIM800A模块,其模块体积较小、功耗很低、传输数据非常稳定.l61该模块支持通过GPRS移动网络进行数据的发送,在检测中心的电脑上不需要使用GPRS接收器,只要电脑可以上网就可以连接.
三、软件系统
(一)无线采集节点的程序设计
本设计的采集模块系统,采用主从节点方式进行温室小气候环境数据的传送.连接有GPRS网关的协调器作为主节点,ZigBee无线数据采集器作为从节点.当ZigBee无线数据采集器需要发送环境数据信息时,就发出一条中断指令,网关协调器在接受到中断指令后就会触发预设在网关协调器里面的中断程序会激活节点,当完成一整套数据发送,整个采集节点会进入休眠状态功耗最低,等待下次数据发送时再次激活,其流程如图5所示.
(二)网关协调器程序设计
协调节点的主要功能是负责整个ZigBee网络的创建、管理和数据传输.协调器上电后将自动扫描周围的无线信道,自行组网并等待接收数据和发送数据.当接收到来自ZigBee无线数据采集器发送过来的信号后,对数据进行处理并发送给GPRS模块,GPRS模块通过移动通讯基站,发送到远程检测中心,其具体工作流程如图6所示.
(三)监测中心设计
监测中心上位机程序是在Windows平台下基于VC6.0开发工具进行设计的.该程序包括用户登录、用户管理、数据自检、数据查询等功能,其界面如图7所示.
四、结束语
通过选用CC2530硬件作为数据处理模块,使用ZigBee通信技术构建数据采集模块,GPRS技术构建数据传输模块,VC6.01具开发监测中心界面,实现了温室环境的远程监测.该系统的实现可以提高农作物的生产效率.
环境监测论文范文结:
关于对不知道怎么写环境监测论文范文课题研究的大学硕士、相关本科毕业论文环境监测论文开题报告范文和文献综述及职称论文的作为参考文献资料下载。
2、环境设计论文
3、环境论文
4、环境工程论文
6、环境污染论文