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《山东农业大学》 2016年
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四位一体温室监控系统的设计及节点部署研究

方阳阳  
【摘要】:农业是国民经济的基础,也是我国国民经济链条中最薄弱的环节。我国农业正处于传统农业向现代农业转型时期,关于智能农业的研究正在飞速的发展,智能温室种植和智能养殖业已在多个地区初具规模。而我国北方的四位一体的温室农业正是传统养殖业与传统种植业的一种结合。随着物联网技术的成熟与发展,实现智能温室的现代化农业成为了可能。目前我国大部分的智能温室依然采用有线的通信传输方式进行环境信息监测,这造成了温室内的线缆交错穿插,监测空间扩展小且组网不灵活的缺点,温室的生产成本和建造维护的难度也很大且温室内调控设备大都为人工控制,耗费了大量的人力物力。根据上述情况,本文设计了一种适合北方四位一体温室的环境自动监测控制系统,首次将物联网技术应用于四位一体新型温室,实现了种植—养殖—沼气—用户之间的多环境参数协调控制及网内协作,真正实现了精细生态农业,最大化的节省人力物力,有很大的推广价值。四位一体温室智能监控系统综合运用ZigBee无线通信技术、GPRS通讯技术、上位机技术、数据库技术和互联网技术进行设计实现。根据系统功能,整体系统主要包括无线传感器网络系统和远程监控系统两个部分。无线传感器网络系统利用ZigBee技术搭建无线传感器网络,实现温室环境信息的采集、传输、控制和反馈,并通过GPRS与远程监控系统实现远程通信;远程监控系统实现对温室环境参数的接收、存储、处理、显示和控制,实现对无线传感器网络系统的远程控制,并为用户提供多种终端的展示页面。通过系统的实际运行试验,结果表明系统运行工作稳定可靠,可以实现对温室环境参数的实时展示,并能够对灌溉设备、通风扇、灯光等装置的集中智能控制,以及对温室环境的智能调节和预报警,从而实现了对动植物生长环境的智能化控制和温室作物的科学管理和资源的优化配置,达到了稳产、高产、高效的现代农业要求。在完成监控系统的设计开发后,针对使用电池作为能源的环境监测系统,在大规模农田环境信息采集系统中,对无线传感器网络节点的部署进行了研究,基于无线传感器网络面积覆盖模型,推导出节点随机部署下网络覆盖率与节点密度的函数关系,进一步通过仿真建立了覆盖率与节点个数的函数关系,并通过分段逼近的方法获得了覆盖率与结点个数间的近似函数表达式。基于上述函数表达式建立了农田多目标模型,得出了不同作物种植区域投入传感器节点的边际成本,并实现了有限节点向不同目标区域的最优分配。
【学位授予单位】:山东农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:S625.3;TP277

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【引证文献】
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【参考文献】
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