基于太陽能的茶園無線監(jiān)測系統(tǒng)的設計

【摘要】：茶園大都建在比較偏遠的山地,所以要對茶樹進行管理,獲取茶樹周圍每天的生長環(huán)境相當不便。為了有效地監(jiān)測茶園環(huán)境參數(shù),為茶園的環(huán)境控制及茶樹生長提供重要的參考,本文設計了一套基于太陽能的茶園無線監(jiān)測系統(tǒng),主要研究內容包括以下幾點。 (1)茶園無線監(jiān)測系統(tǒng)硬件設計。硬件部分主要包括太陽能供電、單片機控制、傳感器數(shù)據(jù)采集與處理、ZigBee無線傳感網(wǎng)絡、GPRS無線數(shù)傳等五個模塊。其中數(shù)據(jù)采集與處理模塊是系統(tǒng)的核心部分,此部分主要由終端節(jié)點完成對茶園環(huán)境大氣溫濕度、土壤溫濕度以及光照強度等數(shù)據(jù)的采集與處理,經(jīng)無線傳感網(wǎng)絡數(shù)據(jù)打包發(fā)送給主節(jié)點協(xié)調器,最后通過GPRS無線數(shù)傳模塊與上位機進行數(shù)據(jù)通信。 (2)茶園無線監(jiān)測系統(tǒng)軟件設計。軟件通過IAR7.51A和KEIL C51進行C程序的編寫與調試,主要包括ZigBee無線組網(wǎng)、環(huán)境參數(shù)的采集與處理、數(shù)據(jù)的無線傳輸、利用TCP進行網(wǎng)絡通訊,對12V20AH鉛酸蓄電池進行充放電控制管理以及實現(xiàn)MPPT即最大功率點跟蹤。 (3)上位機監(jiān)測中心軟件設計。采用LabVIEW8.20虛擬儀器開發(fā)軟件進行上位機監(jiān)測中心人機界面設計,調用輸入輸出函數(shù)建立數(shù)據(jù)庫,對茶園環(huán)境參數(shù)進行定時的儲存與訪問,以便對茶樹的生長環(huán)境進行連續(xù)監(jiān)測。 (4)系統(tǒng)現(xiàn)場測試與運行。在西南大學某茶園基地對所設計系統(tǒng)進行了現(xiàn)場測試。系統(tǒng)終端能準確采集到茶園環(huán)境數(shù)據(jù),有效數(shù)據(jù)通過ZigBee無線傳感網(wǎng)絡發(fā)送給協(xié)調器,最后通過GPRS無線通訊方式傳送到上位機,上位機軟件能實現(xiàn)對茶園的大氣溫濕度、土壤溫濕度以及光照強度等環(huán)境參數(shù)的實時監(jiān)測。太陽能控制器對蓄電池能夠實現(xiàn)智能的充放電管理,對系統(tǒng)能夠實現(xiàn)長期穩(wěn)定的供電。測試表明整個系統(tǒng)運行穩(wěn)定,能夠實現(xiàn)對茶園環(huán)境參數(shù)的無線白動監(jiān)測。 【關鍵詞】：太陽能 ZigBee GPRS 無線監(jiān)測 茶園
【學位授予單位】：西南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：S24;S571.1;TP274
【目錄】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 第1章 文獻綜述9-13
• 1.1 茶園無線監(jiān)測系統(tǒng)研究現(xiàn)狀9
• 1.1.1 國內外茶園發(fā)展現(xiàn)狀9
• 1.1.2 國內外茶園監(jiān)測系統(tǒng)研究現(xiàn)狀9
• 1.2 ZigBee與GPRS無線監(jiān)測技術研究現(xiàn)狀9-11
• 1.3 太陽能發(fā)電研究現(xiàn)狀11-13
• 第2章 緒論13-17
• 2.1 研究目的與意義13
• 2.2 主要研究內容13-17
• 第3章 茶園無線監(jiān)測系統(tǒng)終端硬件設計17-29
• 3.1 協(xié)調器主節(jié)點模塊設計17-20
• 3.1.1 主控制器的選擇17-19
• 3.1.2 CC2530芯片介紹19
• 3.1.3 GPRS無線數(shù)傳模塊19-20
• 3.2 終端子節(jié)點模塊設計20-23
• 3.2.1 空氣溫濕度檢測20-21
• 3.2.2 土壤溫濕度檢測21-22
• 3.2.3 光照強度檢測22-23
• 3.3 太陽能供電系統(tǒng)硬件設計23-29
• 3.3.1 太陽能電池板蓄電池容量計算23-24
• 3.3.2 充放電控制主回路24-25
• 3.3.3 實時參數(shù)檢測25-27
• 3.3.4 太陽能控制器設計27-29
• 第4章 茶園無線監(jiān)測系統(tǒng)終端軟件設計29-45
• 4.1 子節(jié)點數(shù)據(jù)采集軟件設計29-33
• 4.1.1 空氣溫濕度采集29-30
• 4.1.2 土壤溫濕度采集30-32
• 4.1.3 光照強度采集32-33
• 4.2 ZigBee無線傳感網(wǎng)絡軟件設計33-39
• 4.2.1 ZigBee協(xié)議棧的分析34
• 4.2.2 協(xié)調器主節(jié)點軟件設計34-37
• 4.2.3 終端子節(jié)點軟件設計37-39
• 4.3 GPRS無線傳輸軟件設計39-41
• 4.3.1 GPRS傳輸協(xié)議的選擇39
• 4.3.2 GPRS模塊初始化39-40
• 4.3.3 GPRS無線數(shù)傳驅動程序40-41
• 4.4 太陽能充電控制器軟件設計41-45
• 4.4.1 充電階段各參數(shù)定義41-42
• 4.4.2 MPPT充電過程42-43
• 4.4.3 充電控制主要程序代碼43-45
• 第5章 上位機監(jiān)測中心系統(tǒng)設計45-51
• 5.1 上位機軟件開發(fā)工具46
• 5.2 上位機系統(tǒng)軟件設計46-50
• 5.2.1 人機界面開發(fā)46-48
• 5.2.2 TCP網(wǎng)絡通訊48-49
• 5.2.3 數(shù)據(jù)的存儲49-50
• 5.3 實時數(shù)據(jù)Web發(fā)布50-51
• 第6章 系統(tǒng)現(xiàn)場運行測試51-61
• 6.1 太陽能控制器參數(shù)測試51-53
• 6.2 系統(tǒng)現(xiàn)場測試53-61
• 第7章 結論與建議61-63
• 7.1 結論61
• 7.2 建議61-63
• 參考文獻63-65
• 致謝65-67
• 攻讀碩士期間所發(fā)表的文章67

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