物联网相关论文例文,与基于物联网技术的精准灌溉农业系统应用框架相关论文答辩

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摘 要：在农作物种植中,农作物的灌溉状况决定了农作物的生长情况,是保质保量的一个重要因素.针对传统的根据经验判断农作物的缺水状况,提出一种基于ZigBee物联网技术的精准灌溉农业系统的应用框架,能实时监测到农作物的缺水情况,进行合理与精准的灌溉.该框架由传感层、传输层、应用层三部分构成.将结合农业灌溉的实际情况.从系统总框架、软件设计、硬件通信进行阐述.

关 键 词：物联网；ZigBee技术；农业精准灌溉系统

0引言

物联网是近年来新兴的一种信息技术,它被认为是继计算机、互联网技术后一次新的技术革命.针对在传统的农业种植中,人们获取农田信息主要是通过人工测量,做出决策一般依赖的是经验管理.这种粗放的管理方式极大地阻碍了农业的发展.对农产品产量与质量的提高都有一定制约的作用,缺乏精确性.人们尝试将物联网技术应用于农业中.在文献[1]中,采用了物联网技术对农业中病虫害进行监测.在文献[2]中,采用了物联网监控农田环境来为精准灌溉系统提供决策支持.它将传感网络采集的农田的温湿度和光照强度等参数传人互联网,应用层通过分析农田各参数之间的关系,找到一个优化的灌溉方案.

目前,物联网技术在农业中的应用是将大量的传感器节点构成监控网络,通过各种传感器采集信息后传输给应用层的管理中心,管理中心对采集的数据进行处理.人们通过采集的数据了解农作物的生长情况.一旦数据出现异常,可以通过传感网络里的节点来定位,找出异常点,实现精确定位,具有比较强的实时性.因此,物联网技术在农业中的具体应用有望为农业带来划时代的变革.

以ZigBee无线通信技术和物联网为基础,文章提出了一种精准灌溉农业系统的框架.它通过布置在田间的传感器节点来采集数据,根据采集的数据来分析田间农作物的生长状况,及时反馈农作物信息,体现了实时性.根据田间传感节点的布置位置生成一个田间模拟图.由模拟图上的节点来设置灌溉的区域与灌溉的时间,体现了精准性.

1物联网与ZigBee技术

1.1物联网

物联网的概念是首先由美国麻省理工学院提出的,认为物联网是将所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来,实现智能化识别和管理的网络.物联网相对于互联网来说,重心在物,它是“物物相连的互联网络”.这阐述了两层意思：①物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上延伸和扩展的网络；②其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间.进行信息交换和通信.

物联网的体系结构按照功能划分可以分为三层：传感网络层、传输网络层、应用网络层.传感网络层主要由带有一系列传感器的节点组成,这些节点被部署在监测区域内,负责信息的识别和采集.然后将采集的数据通过无线信道进行传输,通过多跳路由到基站,再由网关连接到外部网络.传输网络层主要是指由互联网、广电网、通信网或下一代网络对来自传感网络的数据进行传输和分析处理.保证传感网络中采集的数据能进行安全无误的传输,为应用层提供服务.应用网络层主要指用于操作的输入输出控制终端.通过诸如电脑、手机等终端来观测、监控物体的情况.物联网的处理流程是在传感网络收集信息后,通过传输网络传输到管理中心,由管理中心进行信息的分析与处理,然后提供给应用终端进行使用.

1,2ZigBee技术

ZigBee技术是一组基于IEEE802.15.4无线标准研制开发的有关组网、安全和应用软件方面的通信技术.它是一种短距离、低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的双向无线网络技术.相对于其他无线网络技术,ZigBee技术可以大大节约成本,提供可靠性.

2系统总框架

本系统总框架由图1所示,本系统框架的网络可以划为传感器网络、通信网络、应用网络三个部分.传感器网络包括了带有传感器及无线发射模块的终端设备,ZigBee无线路由器与协调器.无线传感网络中节点附带的各种传感器用于获取周围环境的信息,诸如电压、电流、水位、水压等.传感器网络与通信网络之间采用ZigBee技术进行消息的发送与接收.通过串口连接协调器与上位机,实现通信控制的功能.在应用网络中,远程服务中心用于远程管理与查看所有农田的状况,田间管理中心用于管理员对自己管辖的农田进行状态查看与灌溉操作.该系统的设计满足了物联网体系三层结构,保证数据的采集、传输与处理,实现软硬件之间的通信控制.它能实现搭建的无线传感网络的数据采集、数据处理、数据传输的功能.

3软件设计

软件设计分为两部分：田间管理中心与远程服务中心.

3.1田间管理中心

田间管理中心主要是为田间某个独立灌溉系统配套的ZigBee无线系统软件,它是灌溉自动化系统的现场人机操作站.它主要包括了四个模块.

（1）地图绘制模块

地图绘制模块主要用于两种情况,一是调入特定的地图来显示田间布局情况,二是根据实际需要绘制田间的布局情况.当在田间部署好带有传感器的节点、路由、阀门控制器等设备后,可以根据田间的形状以及节点部署的位置来绘制一个田间的模拟图.当用户想要对某块区域进行灌溉时,只需选择区域附近的节点进行命令下发,实现精确的定位.它能根据模拟图与真实田间的比例关系来设定灌溉的区域与时间.通过定位到节点,以节点中心,设置灌溉区域的参数,实现按量与精准灌溉.

物联网学位论文撰写
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（2）电磁阀管理模块

此模块主要是电磁阀的时序控制与电磁阀状态的管理.时序控制包括了两个方面