论文基于物联网技术的智慧农业系统的设计和实现是适合不知如何写智慧农业系统方面的相关专业大学硕士和本科毕业论文以及关于智慧农业系统论文开题报告范文和相关职称论文写作参考文献资料下载。
摘 要：紧跟物联网发展的步伐,设计了一个智慧农业系统.该系统主要由TI公司提供的CC2530芯片组建无线传感器网络（Wireless Sensor Networks,WSN）,远程采集数据、然后将收集的数据通过串口发送到上位机.上位机物联网平台实现了远程数据的展示并下达用户命令给协调器进行网络调整.此外,为了方便手持终端能够实时访问网络,使用ESP8266WIFI AP（Access Point）进行数据转发.系统具有可远程实时显示终端数据、低成本、功耗低等特点,有一定的应用价值.
关键词：智慧农业；无线传感器网络；物联网技术；远程实时监控
中图分类号：TN790 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）10-0103-03
近年来,物联网的新浪潮势不可挡,可谓是“火树银花”之势.一颗颗高端大气的处理器鱼贯而出.比如苹果A11、华为麒麟970、三星Exynos 8895、高通骁龙845/835、展讯SC9853I、联发科的Helio X30等[1].这些高大上的处理器成为人们茶余饭后的谈资,各大企业在物联网领域赚得盆满钵满.最近,即将呼之欲出的“工业4.0”[2]被IT界炒得热火朝天,可以说是物联网的第二春.窄带物联网（NB-IOT）[3]标准一落地,各种产品是遍地开花.物联网技术无孔不入,从到地方,从城市到农村.在工业、农业、交通、物流、城市管理、环保、安全、医疗、家居等各个领域都开展了应用示范.在一定程度上提高了生产或生活效率,改善了生产或生活质量.
民以食为天,农业物联网面临着巨大市场需求.传统农业生产方式落后,生产率底下,抵抗自然灾害能力差,科技含量不高.而且近年来各种污染的问题层出不穷,空气污染、水污染和土壤污染等新问题严重威胁到粮食安全[4][5].
该智慧农业系统紧跟物联网发展的脚步,将物联网技术应用到农业系统中,利用温湿度传感器、光照传感器、烟雾传感器等常规传感器感知环境数据.终端采集这些数据后,通过A/D转换之后,以字符串模式发送给协调器.协调器将收集到的数据通过UART串口通信发送给上位机,并保存到数据库中.为了不受时空限制,系统中添加了WIFI转发模块.用户可以通过手持终端实时查看远程数据,对光照、温度、湿度等数据作出及时评估.上传的数据还可以跟网上专家给出的数据进行对比,分析数据后会得到相应的解决办法,修正给定参数.从而方便了农作物的管理以及更快地解决农作物问题,大大提高土地产出率、资源利用率和劳动生产率.
从成本和功耗出发,采用高性能、低成本、低功耗的CC2530来设计智慧农业监控系统.文章的结构组织如下：首先给出总体系统架构；接着阐释了硬件系统设计、软件设计和系统的具体实现,最后进行了总结.
1 总体系统架构
系统总体架构图如图1所示,由zigbee組成的WSN、串口、PC端物联网平台、WIFI路由转发和手持终端组成.协调器下面有6个终端.因各种农作物的生长对环境要求不一样.终端1用于数据采集,终端2用于环境控制.终端1连接的外设有温湿度传感器、烟雾传感器、光敏传感器和人体传感器.终端2连接有风扇和光合作用LED灯.终端3连接土壤湿度传感器、雨滴传感器和步进电机.当土壤湿度过低,会打开步进电机进行浇水.在节点中设置了适宜农作物生长的相应值.当协调器收集到终端采集的数据时,会进行检查.如果数据不适宜农作物生长时,协调器就会发指令给终端2.终端2收到指令后会自动打开风扇进行通风或LED灯补光,以调节相应的环境数据值.终端3、4、5和终端1、2、3是一样的.上位机软件界面提供给用户下发指令的功能.如果用户想要修改环境参数的极限值,可以通过软件界面触发并通过串口发送指令给协调器,协调器再下达指令给相应的终端.
2 系统硬件设计
硬件设计主要包括Zigbee节点的核心板、传感器、LED电路、按键电路、步进电机电路等部分硬件.
网络节点选用TI公司的CC2530F256RHAR芯片作为CPU,该芯片是51结构的单片机,采用最经典的C语言开发.为了缩短开发周期,专注系统的开发应用,CC2530核心板、WIFI数据模块esp8266、和各种传感器模块都是直接从淘宝上购买.CC2530核心板实物图和WIFI模块实物图如图2所示.核心板包括单片机、晶振、天线接口和IO扩展口.
作为数据采集的传感器部分,主要涉及空气温湿度传感器DHT11、土壤湿度传感器、光敏传感器、烟雾传感器MQ-2、人体红外检测传感器这5种传感器.使用时将传感器连接到CC2530的IO口,就可以很方便的获取到周围环境数据.
3 软件设计
软件设计主要包括WSN协议编程、WIFI模块数据和上位机物联网平台开发.
3.1 WSN协议编程
传感网系统是在IAR Embedded Workbench软件下进行开发,在ZStack-CC2530-2.5.1a协议栈上编写应用层源码.系统由一个协调器、多个终端节点组成星型网络.协调器主要的功能是建立网络,网络稳定后将接收到的数据通过串口发送给PC机.终端节点主要是采集数据,协调器和终端的工作流程如图5所示.协议栈开发的重点是初始化函数和任务事件处理函数的实现.
1）初始化函数实现
在初始化部分中,协调器和终端节点是一样的实现过程.先定义节点描述符,然后用afRegister（）函数对其进行注册,注册后就可以使用操作系统提供的服务；接下来是对串口操作,定义halUARTCfg_t串口结构体变量,并对其参数进行相应的配置,配置的参数主要有波特率、控制流和回调函数等参数配置,并用HalUARTOpen（）函数打开串口；最后进行NV操作,osal_nv_item_init初始内存区,读取当前PANID.如果PANID为零,则调用MT_UtilCommandProcessing（）函数更改PANID,更改完成之后调用SystemReset（）函数重启.
总结:该文是关于智慧农业系统论文范文，为你的论文写作提供相关论文资料参考。
参考文献：
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