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基于物联网的智能农田远程监控系统的设计

姜元  
【摘要】:我国是农业大国,温室大棚种植已经成为一些地区的主要经济来源。温室大棚技术的不断改进,提高了农业的数字化和自动化水平。物联网是将无线传感器、RFID、嵌入式系统和计算机网络等进行结合而产生的一种新兴技术,农业生产领域结合物联网技术在我国还是一个相对较新的课题。为了保证无线传感网络节点有效合理的分布在大规模温室大棚中,文章分析了传感器节点的传输距离和剩余能量之间的关系。通过MATLAB对其进行仿真,并对结果进行分析,得出改进后的LEACH路由协议算法更能够延长网络的生命周期,提高整个网络的通信效率。论文还建立了一个温室大棚的能耗模型,为温室大棚内网络拓扑结构的选择提供了理论依据。系统采用ZigBee技术组建无线传感器网络,实现了温室内的温度、湿度、二氧化碳浓度、光照强度以及植物生长情况等信息的采集与传输,以及对水泵、灯光和排风等设备的无线远程控制。嵌入式网关是整个远程智能监控系统的控制中心,它由Tiny6410开发板、ZigBee模块和GPRS模块等构成,主要进行接收传感器终端采集的数据,发送和接收控制终端的指令,并对异常状况及时发送报警短信。采用Linux作为嵌入式平台的操作系统,首先进行嵌入式环境的搭建,然后对BootLoader、内核以及根文件系统的配置和移植,最后移植了Boa服务器、SQLite数据库、Mjpg-streamer等软件。编写了HTML静态监控网页,并采用B/S模式和动态CGI接口实现Boa服务器和静态网页之间的数据交互。同时,系统采用USB摄像头,通过PC端浏览器对温室大棚进行实时动态监测,实现远程在线查看作物的生长状况及病虫害等情况。整个监控系统搭建完成后,通过一键联动的功能,系统可以在不经过人工干预的情况下实现对温室环境的自动调节。登录PC机端浏览器上的监控网页,点击网页上相应的按钮实现对温室大棚内相应设备的打开或关闭。当温室中的环境参数出现异常时,系统可以通过GPRS模块发送短信提示用户。最后进行整体测试,系统基本能够实现预期的设计目标。


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