基于太阳能的茶园无线监测系统的设计

【摘要】：茶园大都建在比较偏远的山地,所以要对茶树进行管理,获取茶树周围每天的生长环境相当不便。为了有效地监测茶园环境参数,为茶园的环境控制及茶树生长提供重要的参考,本文设计了一套基于太阳能的茶园无线监测系统,主要研究内容包括以下几点。 (1)茶园无线监测系统硬件设计。硬件部分主要包括太阳能供电、单片机控制、传感器数据采集与处理、ZigBee无线传感网络、GPRS无线数传等五个模块。其中数据采集与处理模块是系统的核心部分,此部分主要由终端节点完成对茶园环境大气温湿度、土壤温湿度以及光照强度等数据的采集与处理,经无线传感网络数据打包发送给主节点协调器,最后通过GPRS无线数传模块与上位机进行数据通信。 (2)茶园无线监测系统软件设计。软件通过IAR7.51A和KEIL C51进行C程序的编写与调试,主要包括ZigBee无线组网、环境参数的采集与处理、数据的无线传输、利用TCP进行网络通讯,对12V20AH铅酸蓄电池进行充放电控制管理以及实现MPPT即最大功率点跟踪。 (3)上位机监测中心软件设计。采用LabVIEW8.20虚拟仪器开发软件进行上位机监测中心人机界面设计,调用输入输出函数建立数据库,对茶园环境参数进行定时的储存与访问,以便对茶树的生长环境进行连续监测。 (4)系统现场测试与运行。在西南大学某茶园基地对所设计系统进行了现场测试。系统终端能准确采集到茶园环境数据,有效数据通过ZigBee无线传感网络发送给协调器,最后通过GPRS无线通讯方式传送到上位机,上位机软件能实现对茶园的大气温湿度、土壤温湿度以及光照强度等环境参数的实时监测。太阳能控制器对蓄电池能够实现智能的充放电管理,对系统能够实现长期稳定的供电。测试表明整个系统运行稳定,能够实现对茶园环境参数的无线白动监测。 【关键词】：太阳能 ZigBee GPRS 无线监测 茶园
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：S24;S571.1;TP274
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 第1章 文献综述9-13
• 1.1 茶园无线监测系统研究现状9
• 1.1.1 国内外茶园发展现状9
• 1.1.2 国内外茶园监测系统研究现状9
• 1.2 ZigBee与GPRS无线监测技术研究现状9-11
• 1.3 太阳能发电研究现状11-13
• 第2章 绪论13-17
• 2.1 研究目的与意义13
• 2.2 主要研究内容13-17
• 第3章 茶园无线监测系统终端硬件设计17-29
• 3.1 协调器主节点模块设计17-20
• 3.1.1 主控制器的选择17-19
• 3.1.2 CC2530芯片介绍19
• 3.1.3 GPRS无线数传模块19-20
• 3.2 终端子节点模块设计20-23
• 3.2.1 空气温湿度检测20-21
• 3.2.2 土壤温湿度检测21-22
• 3.2.3 光照强度检测22-23
• 3.3 太阳能供电系统硬件设计23-29
• 3.3.1 太阳能电池板蓄电池容量计算23-24
• 3.3.2 充放电控制主回路24-25
• 3.3.3 实时参数检测25-27
• 3.3.4 太阳能控制器设计27-29
• 第4章 茶园无线监测系统终端软件设计29-45
• 4.1 子节点数据采集软件设计29-33
• 4.1.1 空气温湿度采集29-30
• 4.1.2 土壤温湿度采集30-32
• 4.1.3 光照强度采集32-33
• 4.2 ZigBee无线传感网络软件设计33-39
• 4.2.1 ZigBee协议栈的分析34
• 4.2.2 协调器主节点软件设计34-37
• 4.2.3 终端子节点软件设计37-39
• 4.3 GPRS无线传输软件设计39-41
• 4.3.1 GPRS传输协议的选择39
• 4.3.2 GPRS模块初始化39-40
• 4.3.3 GPRS无线数传驱动程序40-41
• 4.4 太阳能充电控制器软件设计41-45
• 4.4.1 充电阶段各参数定义41-42
• 4.4.2 MPPT充电过程42-43
• 4.4.3 充电控制主要程序代码43-45
• 第5章 上位机监测中心系统设计45-51
• 5.1 上位机软件开发工具46
• 5.2 上位机系统软件设计46-50
• 5.2.1 人机界面开发46-48
• 5.2.2 TCP网络通讯48-49
• 5.2.3 数据的存储49-50
• 5.3 实时数据Web发布50-51
• 第6章 系统现场运行测试51-61
• 6.1 太阳能控制器参数测试51-53
• 6.2 系统现场测试53-61
• 第7章 结论与建议61-63
• 7.1 结论61
• 7.2 建议61-63
• 参考文献63-65
• 致谢65-67
• 攻读硕士期间所发表的文章67

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