一、课题综述及研究意义 我国是农业大国，但是每年的粮食生产依然不够国内消费，需要从国外进口，因此提高农作物的产量以及粮食、蔬菜等农作物的质量势在必行。科学技术的不断发展使得农业逐渐实现自动化，而科学的发展使得技术不断更新，而越来越多的先进技术被用到日常的生活生产中来，进一步提升了生产效率节约人力物力，降低了生产成本。 温室大棚就是一种可以改变植物生长环境，根据作物生长的最佳生长条件，调节温室气候使之一年四季满足植物生长需要，不受气候和土壤条件的环境影响，并且能在有限的土地上周年地进行农作物生产的一种温室设施。农作物在成长过程中需要的环境因子很多，适宜的温度、湿度、光照强度以及CO2浓度是作物实现高产、优质的关键。但在温室大棚内对各种参数的测量需要大量布线，对耕作造成了很大的不便；另外大棚内高温高湿的环境对控制系统的可靠性控制要求很高，常用的检测系统难以满足要求。本课题设计的智能温室大棚采用基于ZigBee的无线通信技术的无线传感网技术免了繁琐的布线的问题；采用基于8051内核带有射频收发模块的单片机CC2530。首先设计了基于ZigBee的无线数据采集节点，对温室内温湿度、CO2浓度以及光照强度等参数的数据采集构建了ZigBee树状网络，由网关节点、路由节点、终端节点组成的无线传感网络实现了采集数据的无线传输；用PC机作为系统的主控机构，将网关节点接收到的数据通过串口发送给PC端软件，PC端软件对数据进行分析、并显示到界面中。PC端软件根据设置的环境参数阈值对相应的执行机构进行控制，PC端软件向网关节点发送控制信号，再由网关节点发送给终端节点从而实现增温降温、加湿除湿、遮阳补光等设备调控，从而使温室环境适合作物的生长。 将物联网技术应用到农业生产中，使得生产效率得以提高，减少投入的成本实现科学化管理，进一步推进农业的发展。 二、课题拟采取的研究方法和技术路线 根据实际的农作物的种植培养需要，本文应用物联网技术，将传感器节点组成无线传感网络实现对大棚环境参数的监控，设计了基于WSN与ZigBee的智能温室大棚。通过与PC端上位机软件的通信实时查看大棚的环境参数，主要的技术就是如何实现传感器节点的组网以及协议。通过上位机软件设置参数与网关节点进行通信，网关节点将数据传输至终端节点实现对参数的控制。本论文主要的设计内容为： （1）基于8051内核带有射频收发模块的无线单片机CC2530的传感器节点硬件设 计，传感器的数据采集与传输。 （2）利用ZigBee协议栈Z-stack程序实现传感器节点的组网，形成无线传感网络。 （3）ZigBee协调器与路由器的开发。 （4）ZigBee协调器与PC端软件的通信，并与CVT物联网平台相连。 三、主要参考文献 [1] 徐颖秦,彭力,熊伟丽.物联网技术及应用[M].北京:机械工业出版社,2012. [2] 周成. 温室大棚无线传感器网络的设计与实现[D].昆明理工大学硕士学位论文,2013. [3] 明鑫.基于ZIGBEE技术的温室大棚环境参数监控系统设计[D].广西大学硕士学位论文,2013. [4] 徐凌峰.基于RFID和WSN的教室人员管理系统的设计与实现[D].华中师范大学硕士学位论文,2013. [5] 张民,陈鹏.中国农业物联网:现状、挑战及思考[J].中国科技投资,2012, 09:38-41. [6] 农业部市场与经济信息司.国内外物联网发展现状[N].市场信息化工作简报. http://www.moa.gov.cn/sjzz/scs/gzjb/201110/t20111013_2356045.htm, 2011. [7] 王权平,王莉.ZigBee技术及其应用[J]. 现代电信科技,2004,01:33-37. [8] 王江峰.基于ZigBee无线传感网络的实现[D].济南大学硕士学位论文,2010. [9] 李新.基于CC2530的Zigbee网络节点设计[J].可编程控制器与工厂自动化, 2011,03:97-99. [10] 缪玉珍.SHT10温湿度检测设计要点及故障分析[J].日用电器,2012,06:28- 31. [11] 李志强,黄顺,郭华新.基于SHT10的数字温湿度计设计[J].广西轻工业, 2007,11:35-36. [12] 吴国宏.新型温湿度传感器SHT10的原理及应用[J].单片机与嵌入式系统 应用,2009,04:52-54. [13] SENBA.光敏电阻GL75-百度文库[EB].http://wenku.baidu.com/view/4160 fc0ef78a6529647d53a5.html.2012. [14] APOLLO,COZIR-WideRange-DataSheet,http://www.apollounion.com.2014. [15] 张民,陈鹏.中国农业物联网_现状_挑战及思考-百度文库[EB].http://wen ku.baidu.com/view/de0e7f3267ec102de2bd895c.html,2012. [16] 蜂舞FENGWU.CC2530简要中文数据手册-百度文库[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] 张鑫.单片机原理及应用[M].北京:电子工业出版社,2010.10. [20] 于成波,李洪兵,陶艳红.无线传感器网络实用教程[M].北京:清华大学出版 社,2012. [21] 耿瑞芬. ZigBee无线传感器网络的研究与应用[D].山东大学硕士学位论文,2007. [22] 崔文华. ZigBee协议栈的研究与实现[D].华东师范大学硕士学位论文,2007. [23] 徐振峰,尹晶晶,陈小林,周全.基于ZigBee协议栈的无线传感器网络的设计[J].电子设计工程,2012,05:75-77+81. [24] 曾宝国. Z-STACK协议栈应用开发分析[J]. 物联网技术,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] 孙环,滕召胜.基于SHT10单片集成传感器温湿度检测模块设计[J].国外电 子测量技术,2006,06:43-46. [28] 范茂军.物联网与传感网工程实践[M].北京:电子工业出版社,2013. [29] 杨灿,彭立艮,赵旭伟. 基于ZigBee技术的传感器网络的应用研究[J]. 机电技术,2010,01:36-38. [30] 姜仲,刘丹. ZigBee技术与实训教程:基于CC2530的无线传感网技术[M]. 北京:清华大学出版社,2014.
二、毕业设计（论文）工作实施计划www.EEELW.COm （一）毕业设计（论文）的理论分析与软硬件要求及其应达到的水平与结果 理论分析： 本课题应用基于ZigBee的无线传感网技术以及传感器技术上，利用CC2530无线单片机以及传感组成的节点组建传感器网络，通过RS-232串口通信与PC端的上位机软件进行通信，实现对大棚环境参数的监测以及数据的实时显示。 硬件要求： 以CC2530为核心的数据采集节点和协调器节点的硬件系统,还包括温湿度测量模块、二氧化碳检测模块、光照度检测模块、湿帘风机控制模块、遮阳网控制模块、喷灌地罐阀门控制模块等，PC端软件的交互。 软件要求： 在集成开发环境IAR Embedded Workbench系统下完成了ZigBee协议栈的移植和协调器节点、终端节点的实验样例程序的修改。利用CVT-IOT-V物联网综合教学实验系统的CVT-WSN综合教学实验平台软件作为PC端上位机是实现对数据的观察、分析与管理。
（二）毕业设计（论文）工作进度与安排 起讫日期工作内容和要求备注 3月23日-3月29日搜集文献资料，书写开题报告。 3月30日-4月5日查阅资料，制定系统的设计方案。 4月6日-4月12日传感器的选型、资料查询，CC2530资料查询。 4月13日-4月19日传感器原理的学习以及信号调理电路原理图的设计。 4月20日-4月26日WSN原理学习、CC2530以及Z-stack协议栈原理学习。 4月27日-5月3日利用CVT-IOT-V试验系统对传感器模块的调试完成程序的修改。 5月4日-5月10日传感器模块组网调试与上位机完成通信，模拟温室大棚环境参数采集。 5月11日-5月17日整理材料，撰写论文初稿。 5月18日-5月24日查重并修改论文完成论文定稿。 5月25日-5月29日整理材料，完成PPT，准备答辩。 |
