基于物联网的温室花卉智能灌溉系统设计-电子科学与技术专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 曲阜师范大学研究生学位论文独创性声明 （根据学位论文类型相应地在“□”划“√”） 本人郑重声明：此处所提交的博士□/硕士□论文《基于物联网的温室花 卉智能灌溉系统设计》，是本人在导师指导下，在曲阜师范大学攻读博士□/ 硕士□学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除注明部分外不包 含他人已经发表或撰写的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人 和集体，均已在文中以明确的方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承 担。 作者签名： 日期： 曲阜师范大学研究生学位论文使用授权书 （根据学位论文类型相应地在“□”划“√”） 《基于物联网的温室花卉智能灌溉系统设计》系本人在曲阜师范大学攻 读博士□/硕士□学位期间，在导师指导下完成的博士□/硕士□学位论文。本 论文的研究成果归曲阜师范大学所有，本论文的研究内容不得以其他单位的 名义发表。本人完全了解曲阜师范大学关于保存、使用学位论文的规定，同 意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和 借阅。本人授权曲阜师范大学，可以采用影印或其他复制手段保存论文，可 以公开发表论文的全部或部分内容。 作者签名： 日期： 导师签名： 日期： 摘要 摘要 摘 要 随着社会经济的迅速发展，工农业用水量日益增大，水资源紧缺的问题日渐突出，尤 其是在农业灌溉方面普遍采用人工漫灌的传统灌溉方式，造成了水资源很大化程度上的浪 费，同时也造成农作物不能正常生长的问题。鉴于当前传统灌溉的种种劣势，本文针对大 面积种植的温室花卉设计了一套基于 ZigBee 无线采集的智能灌溉控制系统。本系统以 CC2530 ZigBee 模块为基础，以 MSP430 单片机为微控制器，实现花卉土壤湿度、温度和 光照强度生长环境参数的无线采集和传输，并且在上位机数据界面显示；利用花卉灌溉历 史数据训练 BP 神经网络模型来进行花卉灌溉量的实时预测，实现花卉的智能灌溉。 智能灌溉系统主要包括终端采集节点、协调器节点、MSP430 微控制器模块、上位机 实时显示界面以及 BP 神经网络预测模块六个部分。其中系统硬件部分，终端搭载 SM2801BD 土壤湿度传感器、DS18B20 温度传感器和 TSL2561 光照强度传感器，实现花 卉土壤湿度、温度、光照强度生长环境参数的实时采集，通过无线传感网络传输到协调器 节点，然后与 MSP430 微控制器通过 UART 串口通信，将接收的花卉生长环境信息分析处 理后通过 RS232 串口传送。 系统软件设计部分主要包括：终端节点软件设计、协调器节点软件设计、协调器节点 与 MSP430 微控制器 UART 串口通信软件设计、花卉生长环境参数实时显示界面软件设计。 终端节点软件设计确保土壤湿度、温度以及光照强度三路传感器能够实时采集花卉生长环 境数据，协调节点程序设计是无线传感网络建立和终端节点入网的关键。协调器节点与 MSP430 微控制器 URAT 通信程序确保双方可以互相收发数据，花卉生长环境参数实时显 示界面软件设计实现经过协调器节点和 MSP430 微控制器转发的花卉生长环境数据的实时 显示。系统根据采集的三个花卉生长环境参量实时预测花卉所需灌溉量，实现花卉灌溉的 人工智能。 通过对系统软硬件进行了多次调测试，系统的各项软硬件模块都基本实现了预期功能 目标，同时系统的设计成本以及功耗也比较低，并且将人工神经网络预测技术引入到了花 卉智能灌溉领域，实现了花卉灌溉的智能化，降低了灌溉成本，提高了灌溉效率，同时节 约了水资源，对绿色农业的发展具有一定的现实意义。 关键词：CC2530，MSP430，BP 神经网络，灌溉量预测 I Abstract Abstract Abstract With the rapid socio-economic development, the water consumption of industrial and agricultural is increasing. Water shortage problems have become increasingly prominent, especially in the agricultural irrigation traditional irrigation methods commonly used artificial irrigation, resulting in a waste of water resources on a large degree of also causing crops