基于6LoWPAN技术的温室大棚监控系统的研究与设计

来源 :东华大学 | 被引量 : 6次 | 上传用户:zhangtianyu66
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随着科学技术的不断发展,越来越多的高新技术被运用到了农业生产当中,如温室大棚技术。温室大棚作为现代农业的一个重要形式,为人民生活带来了极大的便利,因而得到了迅速的发展和广泛的应用。然而,由于目前我国农业还没能完全实现自动化,农业大棚的调控还是以手工为主,需要人为看管。因而,对自动化的农业大棚的需求更加迫切,其相应的农业大棚的监控研究也成为亟待解决的热点课题。近年来,温室控制系统的适用性问题正阻碍着温室产业的发展,大量的温室需要成本低、可靠性高、操作便利、适用性强的智能型温室控制系统,虽然无线物联网技术的兴起,为农业温室大棚的监管提供技术支持。而采用IPV6协议和IEEE802.15.4国际标准结合而成的6LoWPAN协议由于具有低功耗、IP地址资源丰富以及高稳定性等特点,正在成为无线传感器网络的发展方向,本课题利用6LoWPAN技术实现了温室大棚数据的实时采集及发送,并结合智能控制算法和技术,设计了通过电脑访问实时数据,进而对温室大棚进行监控的可行方案。本文首先介绍了本温室大棚数据监视系统的设计过程,包括:6LoWPAN传感器节点组网、6LoWPAN网关、无线通信、上位机界面等;硬件系统电路:包括无线接收装置、MCU及有线网络接口;给每个传感器分配网络地址,编写上位机界面,并对每个地址进行数据采集,得到温室大棚参数数据。接着,根据本系统所采集的温度、湿度、CO2、光照度等,并基于能量守恒、碳守恒原理对温室大棚进行数学建模。同时应用遗传算法,对温室大棚的控制参数进行优化,得到最佳控制参数;然后,采用自适应加权的数据融合算法,将多个相同类型的传感器数据融合到一起,以减少数据的传输误差和不稳定性;在此基础上,为了实现对温室植物所需的最佳参数的定时更新和遇到突发外界干扰时的参数更新,设计了一套智能控制流程,以实现按时间节点进行控制和应对误差干扰的控制;最后,通过matlab进行系统仿真,结果证明了该系统能够应对各种干扰,如:当运行到某一时间节点,需要更换植物的最适参数时,系统可以在30秒左右恢复稳态过程。而当遇到外界干扰时,系统会按照当前设定值自动调节,使系统重新恢复稳定。
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