基于物联网—太阳能的智能温室系统设计

【摘要】：东北冬季漫长,现有传统农业温室供暖主要依靠煤、电或秸秆等,其成本高并经常带来污染,导致利用率和生产效率不高。在温室的信息化和智能化以及能源供给方面的改造任重道远。本研究提出物联网智能温室解决方案,利用物联网技术和太阳能新能源技术利用无线采控技术。拟解决温室供暖和信息采集和控制问题。主要研究内容有(1)为了改变以往被动式太阳能温室为主动式太阳能温室,设计了太阳能光伏发电控制系统,对整体的供电系统进行了设计,满足温室大棚基本LED补光需求、部分供暖和设备供电。(2)基于信息采集无线传感器节点,对Zigbee无线传感器自组网网络进行了设计,在协议栈2007软件层基于硬件抽象的思想分模块编写了自组网和数据信息的收发驱动程序。(3)以S3C2440芯片为核心设计了一个嵌入式网关平台,基于B/S模式,在网关平台上用了专家数据库数据同采集的数据,编写了电机的控制代码,移植了嵌入式系统和小型WEB服务器,编写了linux串口收发数据程序,设计了一个可以实现远程WEB登陆访问的网页,在触摸屏界面设计了一个QT/E的界面,结合sqlite数据库可以现场查看和历史查询。这个系统具有性能优良,总体造价低,人机界面操作简单,移植性好等优点。物联网与太阳能现代信息农业大棚的市场是广阔的,种植的蔬菜不仅可以供给当地,也可以销往内蒙、俄罗斯等高寒区域。 【关键词】：物联网 太阳能 无线传感网络 嵌入式 远程
【学位授予单位】：齐齐哈尔大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP391.44;TN929.5;TM615
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 1 绪论11-17
• 1.1 课题的背景及意义11-12
• 1.2 课题国内外研究和分析12-14
• 1.2.1 国外研究现状12-13
• 1.2.2 国内研究现状和分析13-14
• 1.3 传统农业温室信息化和现代化大棚发展趋势14-15
• 1.4 主要研究内容和章节安排15-17
• 1.4.1 本文的主要研究内容15-16
• 1.4.2 本文的章节安排16-17
• 2 智能温室整体框架和系统总体方案设计17-30
• 2.1 系统的总体结构设计17-18
• 2.1.1 总体模式设计17-18
• 2.1.2 系统功能设计18
• 2.2 温室大棚环境参数影响和控制分析18-22
• 2.2.1 温湿度对植物的影响19
• 2.2.2 光照对植物的影响19-20
• 2.2.3 二氧化碳对植物的影响20
• 2.2.4 系统控制分析20-22
• 2.3 主控平台的选型22-25
• 2.3.1 硬件选型22-24
• 2.3.2 软件方案24-25
• 2.4 Zig Bee网络拓扑结构设计25-27
• 2.5 无线传感网络节点27-29
• 2.5.1 无线通信技术27-28
• 2.5.2 Zig Bee无线通信节点选型28-29
• 2.6 混合能源供电系统29
• 2.7 小结29-30
• 3 系统硬件设计30-44
• 3.1 环境因子采集节点设计30-38
• 3.1.1 节点供电电源电路31-32
• 3.1.2 无线终端电路最小系统32-33
• 3.1.3 光照采集设计33
• 3.1.4 温湿度接口电路设计33-35
• 3.1.5 二氧化碳接口电路设计35-38
• 3.1.6 OLED显示屏接口电路设计38
• 3.2 核心控制电路模块设计38-42
• 3.2.1 LCD显示屏接口电路设计38-39
• 3.2.2 100M网卡接口电路设计39-40
• 3.2.3 Zig Bee控制接口设计40-41
• 3.2.4 ARM和Zig Bee接口电路设计41-42
• 3.3 LED电路、太阳能供电电路设计42-43
• 3.4 本章小结43-44
• 4 系统软件设计44-63
• 4.1 系统软件总体框架44
• 4.2 嵌入式linux系统的移植44-50
• 4.2.1 bootloader的移植45-47
• 4.2.2 linux内核的定制47-49
• 4.2.3 文件系统的制作49-50
• 4.3 Zig Bee无线传感器组网50-51
• 4.4 Zig Bee数据采集和控制程序设计51-58
• 4.4.1 Zig Bee工程优化设计52-53
• 4.4.2 Zig Bee数据采集驱动程序设计53-57
• 4.4.3 Zig Bee控制程序设计57-58
• 4.5 人机界面设计58-62
• 4.5.1 WEB服务器的搭建58-60
• 4.5.2 QT界面设计60-61
• 4.5.3 sqlite小型数据库移植61-62
• 4.6 本章小结62-63
• 5 性能测试和总结展望63-75
• 5.1 模型硬件性能测试63-64
• 5.1.1 模型搭载63-64
• 5.1.2 太阳能模块测试64
• 5.2 模块软件性能测试64-67
• 5.2.1 温湿度模块的组装测试64-65
• 5.2.2 光照强度、二氧化碳模块的组装测试65-66
• 5.2.3 环境因子整体测试66-67
• 5.2.4 控制部分测试67
• 5.2.5 串口数据收发67
• 5.3 CC2530模块数据传输功耗和稳定性测试67-70
• 5.3.1 瞬间工作状态下数据传输功耗测试67-69
• 5.3.2 CC2530误码率测试69
• 5.3.3 CC2530通信距离测试69-70
• 5.4 整体效果显示70-74
• 5.5 小结74-75
• 结论75-76
• 参考文献76-80
• 附录80-85
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况85-86
• 致谢86-87

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