温室监控系统设计论文提纲

论文题目：基于无线传感网的温室大棚环境监控系统设计

摘要：我国自古就是一个重视农业的国家,农民占比很高。随着现代科技的飞速发展,农业中的科技含量也日益凸显。国家深知只有依靠现代化种植技术才能从真正意义上改变粮食现状,进而提高粮食产量,实现国富民强。温室大棚是我国重要的农产品培育基地,主要为作物提供适宜的生长环境,而目前我国的温室大棚管理技术科技含量低,主要还是依靠人力及种植经验进行管理调控,费时费力。本文针对这些问题,设计出一套基于无线传感网的温室大棚环境监控系统。主要研究工作如下:1)本系统以无线传感网为通信基础,ZigBee技术为通信手段,完成对下位机和上位机两方面的设计。下位机主要由终端、路由器及协调器三类网络节点组成,完成对温湿度、烟雾及光照强度信息的采集、控制、显示及异常报警,并将其传送至上位机。上位机应用Visual Studio 2015编写人机交互界面,可完成对环境信息的实时记录,并在数据异常时进行调控和报警警示。2)本着低功耗、高集成度的原则,对主控芯片、各类传感器及其他芯片进行选型,完成对终端节点、路由器节点及协调器节点的硬件设计。软件部分以Z-Stack协议栈为基础,借助IAR开发环境进行程序编写,大大提高了软件设计效率。针对温湿度的控制精度问题,提出变论域模糊PID控制算法,引入伸缩因子间接增加模糊控制规则,通过与传统控制算法仿真比较,验证其在响应速度、超调量及稳定性方面更具优越性。3)搭建系统测试平台。从系统的整体性能、丢包率情况和数据准确性方面进行测试,测试证明,系统通信质量良好,工作稳定,能够实现对温室大棚环境数据的实时监控,满足低功耗、高精度的设计要求,具有良好的实践意义。

关键词：温室大棚;无线传感网;ZigBee;Z-Stack协议栈;变论域

学科专业：电气工程（专业学位）

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 温室监控系统研究现状

1.2.2 无线通信技术研究现状

1.3 论文主要研究内容

1.4 论文章节安排

第2章 系统总体设计与相关技术

2.1 系统总体设计方案

2.2 ZigBee无线通信技术

2.2.1 ZigBee技术概述

2.2.2 ZigBee网络组成

2.2.3 ZigBee网络拓扑结构

2.2.4 ZigBee协议栈

2.3 本章小结

第3章 系统硬件设计

3.1 终端节点硬件设计

3.1.1 主控制器设计

3.1.2 数据采集电路

3.1.3 继电器控制电路

3.1.4 电源电路

3.2 路由器节点硬件设计

3.3 协调器节点硬件设计

3.3.1 液晶显示电路

3.3.2 报警电路

3.3.3 键盘电路

3.3.4 USB转串口电路

3.4 本章小结

第4章 系统软件设计

4.1 系统开发环境

4.1.1 Z_Stack工作流程

4.2 各节点工作流程

4.2.1 协调器节点工作流程

4.2.2 路由器节点工作流程

4.2.3 终端节点工作流程

4.3 组网与入网实现

4.4 ZigBee网络参数设置

4.5 数据的发送与接收

4.6 数据采集软件设计

4.7 串口通信

4.8 控制算法程序

4.9 上位机软件设计

4.10 本章小结

第5章 变论域模糊PID控制算法

5.1 引言

5.2 变论域思想

5.3 伸缩因子的选择

5.4 模糊控制器的设定

5.5 仿真模型及结果分析

5.6 本章小结

第6章 实验测试与分析

6.1 综合实验调试

6.2 丢包率测试

6.3 数据误差测试

6.4 本章小结

结论

参考文献

致谢