一、課題綜述及研究意義 我國是農業大國，但是每年的糧食生產依然不夠國內消費，需要從國外進口，因此提高農作物的產量以及糧食、蔬菜等農作物的質量勢在必行。科學技術的不斷發展使得農業逐漸實現自動化，而科學的發展使得技術不斷更新，而越來越多的先進技術被用到日常的生活生產中來，進一步提升了生產效率節約人力物力，降低了生產成本。 溫室大棚就是一種可以改變植物生長環境，根據作物生長的最佳生長條件，調節溫室氣候使之一年四季滿足植物生長需要，不受氣候和土壤條件的環境影響，并且能在有限的土地上周年地進行農作物生產的一種溫室設施。農作物在成長過程中需要的環境因子很多，適宜的溫度、濕度、光照強度以及CO2濃度是作物實現高產、優質的關鍵。但在溫室大棚內對各種參數的測量需要大量布線，對耕作造成了很大的不便；另外大棚內高溫高濕的環境對控制系統的可靠性控制要求很高，常用的檢測系統難以滿足要求。本課題設計的智能溫室大棚采用基于ZigBee的無線通信技術的無線傳感網技術免了繁瑣的布線的問題；采用基于8051內核帶有射頻收發模塊的單片機CC2530。首先設計了基于ZigBee的無線數據采集節點，對溫室內溫濕度、CO2濃度以及光照強度等參數的數據采集構建了ZigBee樹狀網絡，由網關節點、路由節點、終端節點組成的無線傳感網絡實現了采集數據的無線傳輸；用PC機作為系統的主控機構，將網關節點接收到的數據通過串口發送給PC端軟件，PC端軟件對數據進行分析、并顯示到界面中。PC端軟件根據設置的環境參數閾值對相應的執行機構進行控制，PC端軟件向網關節點發送控制信號，再由網關節點發送給終端節點從而實現增溫降溫、加濕除濕、遮陽補光等設備調控，從而使溫室環境適合作物的生長。 將物聯網技術應用到農業生產中，使得生產效率得以提高，減少投入的成本實現科學化管理，進一步推進農業的發展。 二、課題擬采取的研究方法和技術路線 根據實際的農作物的種植培養需要，本文應用物聯網技術，將傳感器節點組成無線傳感網絡實現對大棚環境參數的監控，設計了基于WSN與ZigBee的智能溫室大棚。通過與PC端上位機軟件的通信實時查看大棚的環境參數，主要的技術就是如何實現傳感器節點的組網以及協議。通過上位機軟件設置參數與網關節點進行通信，網關節點將數據傳輸至終端節點實現對參數的控制。本論文主要的設計內容為： （1）基于8051內核帶有射頻收發模塊的無線單片機CC2530的傳感器節點硬件設 計，傳感器的數據采集與傳輸。 （2）利用ZigBee協議棧Z-stack程序實現傳感器節點的組網，形成無線傳感網絡。 （3）ZigBee協調器與路由器的開發。 （4）ZigBee協調器與PC端軟件的通信，并與CVT物聯網平臺相連。 三、主要參考文獻 [1] 徐穎秦,彭力,熊偉麗.物聯網技術及應用[M].北京:機械工業出版社,2012. [2] 周成. 溫室大棚無線傳感器網絡的設計與實現[D].昆明理工大學碩士學位論文,2013. [3] 明鑫.基于ZIGBEE技術的溫室大棚環境參數監控系統設計[D].廣西大學碩士學位論文,2013. [4] 徐凌峰.基于RFID和WSN的教室人員管理系統的設計與實現[D].華中師范大學碩士學位論文,2013. [5] 張民,陳鵬.中國農業物聯網:現狀、挑戰及思考[J].中國科技投資,2012, 09:38-41. [6] 農業部市場與經濟信息司.國內外物聯網發展現狀[N].市場信息化工作簡報. http://www.moa.gov.cn/sjzz/scs/gzjb/201110/t20111013_2356045.htm, 2011. [7] 王權平,王莉.ZigBee技術及其應用[J]. 現代電信科技,2004,01:33-37. [8] 王江峰.基于ZigBee無線傳感網絡的實現[D].濟南大學碩士學位論文,2010. [9] 李新.基于CC2530的Zigbee網絡節點設計[J].可編程控制器與工廠自動化, 2011,03:97-99. [10] 繆玉珍.SHT10溫濕度檢測設計要點及故障分析[J].日用電器,2012,06:28- 31. [11] 李志強,黃順,郭華新.基于SHT10的數字溫濕度計設計[J].廣西輕工業, 2007,11:35-36. [12] 吳國宏.新型溫濕度傳感器SHT10的原理及應用[J].單片機與嵌入式系統 應用,2009,04:52-54. [13] SENBA.光敏電阻GL75-百度文庫[EB].http://wenku.baidu.com/view/4160 fc0ef78a6529647d53a5.html.2012. [14] APOLLO,COZIR-WideRange-DataSheet,http://www.apollounion.com.2014. [15] 張民,陳鵬.中國農業物聯網_現狀_挑戰及思考-百度文庫[EB].http://wen ku.baidu.com/view/de0e7f3267ec102de2bd895c.html,2012. [16] 蜂舞FENGWU.CC2530簡要中文數據手冊-百度文庫[EB].http://wenku. baidu.com/view/7af9f1649b6648d7c1c7462f.html,2009. [17] TexasInstrumentsIncorporated,CC2530Data Sheet,http://www.ti.com.2009. [18] Texas Instruments Incorporated,CC253x User’s Guide,http://www.ti.com.cn. 2009. [19] 張鑫.單片機原理及應用[M].北京:電子工業出版社,2010.10. [20] 于成波,李洪兵,陶艷紅.無線傳感器網絡實用教程[M].北京:清華大學出版 社,2012. [21] 耿瑞芬. ZigBee無線傳感器網絡的研究與應用[D].山東大學碩士學位論文,2007. [22] 崔文華. ZigBee協議棧的研究與實現[D].華東師范大學碩士學位論文,2007. [23] 徐振峰,尹晶晶,陳小林,周全.基于ZigBee協議棧的無線傳感器網絡的設計[J].電子設計工程,2012,05:75-77+81. [24] 曾寶國. Z-STACK協議棧應用開發分析[J]. 物聯網技術,2011,03:71-73. [25] N. Vlajic,D. Stevanovic,G. Spanogiannopoulos. Strategies for improving performance of IEEE 802.15.4/ZigBee WSNs with path-constrained mobile sink(s)[J]. Computer Communications,2010,346:. [26] Francesca Cuomo,Anna Abbagnale,Emanuele Cipollone. Cross-layer network formation for energy-efficient IEEE 802.15.4/ZigBee Wireless Sensor Networks[J]. Ad Hoc Networks,2013,112:. [27] 孫環,滕召勝.基于SHT10單片集成傳感器溫濕度檢測模塊設計[J].國外電 子測量技術,2006,06:43-46. [28] 范茂軍.物聯網與傳感網工程實踐[M].北京:電子工業出版社,2013. [29] 楊燦,彭立艮,趙旭偉. 基于ZigBee技術的傳感器網絡的應用研究[J]. 機電技術,2010,01:36-38. [30] 姜仲,劉丹. ZigBee技術與實訓教程:基于CC2530的無線傳感網技術[M]. 北京:清華大學出版社,2014.
二、畢業設計（論文）工作實施計劃www.628tf.com （一）畢業設計（論文）的理論分析與軟硬件要求及其應達到的水平與結果 理論分析： 本課題應用基于ZigBee的無線傳感網技術以及傳感器技術上，利用CC2530無線單片機以及傳感組成的節點組建傳感器網絡，通過RS-232串口通信與PC端的上位機軟件進行通信，實現對大棚環境參數的監測以及數據的實時顯示。 硬件要求： 以CC2530為核心的數據采集節點和協調器節點的硬件系統,還包括溫濕度測量模塊、二氧化碳檢測模塊、光照度檢測模塊、濕簾風機控制模塊、遮陽網控制模塊、噴灌地罐閥門控制模塊等，PC端軟件的交互。 軟件要求： 在集成開發環境IAR Embedded Workbench系統下完成了ZigBee協議棧的移植和協調器節點、終端節點的實驗樣例程序的修改。利用CVT-IOT-V物聯網綜合教學實驗系統的CVT-WSN綜合教學實驗平臺軟件作為PC端上位機是實現對數據的觀察、分析與管理。
（二）畢業設計（論文）工作進度與安排 起訖日期工作內容和要求備注 3月23日-3月29日搜集文獻資料，書寫開題報告。 3月30日-4月5日查閱資料，制定系統的設計方案。 4月6日-4月12日傳感器的選型、資料查詢，CC2530資料查詢。 4月13日-4月19日傳感器原理的學習以及信號調理電路原理圖的設計。 4月20日-4月26日WSN原理學習、CC2530以及Z-stack協議棧原理學習。 4月27日-5月3日利用CVT-IOT-V試驗系統對傳感器模塊的調試完成程序的修改。 5月4日-5月10日傳感器模塊組網調試與上位機完成通信，模擬溫室大棚環境參數采集。 5月11日-5月17日整理材料，撰寫論文初稿。 5月18日-5月24日查重并修改論文完成論文定稿。 5月25日-5月29日整理材料，完成PPT，準備答辯。 |
