基于LoRa无线传感网络的温室控制系统构建

来源 :东华理工大学 | 被引量 : 12次 | 上传用户:shuangdei
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随着温室大棚农业技术在国内的快速发展,市面上出现了各式各样的温室控制系统。虽然人们对系统相关环境参数的控制和管理具有较多研究,但实际应用中该系统无法满足作物在不同生长阶段对环境参数的要求,导致作物产量和质量低下,在管理上仍以人工为主。为了解决这一问题,本设计提出了一款能够实时采集和远程控制温室环境的智能控制系统,并以草莓为栽培对象进行系统研究。本文对温室大棚环境控制系统国内外发展状况进行了详细阐述,对该控制系统三层结构感知层、网络层、应用层以及关键技术进行了具体的分析,并且设计了实现该系统的总体方案。第一层感知层,根据草莓栽培的实际需要,设计了基于LoRa通信的无线传感器网络,采集节点采用STM32F103RCT6微控制器,完成空气温湿度、土壤湿度和光照强度的数据采集以及通过控制继电器实现对执行机构的控制,汇聚节点采用STM32F103ZET6单片机完成数据的上传和下达用户的控制命令;第二层网络层,通过比较几种网络通信技术,选用LoRa通信组成无线传感网络、GPRS通信完成感知层与应用层之间的连接和数据交换;第三层应用层,根据模糊控制原理,研究了灌溉控制策略,应用层不仅对传感器检测的数据进行分类管理,然后发送给模糊控制中心作出灌溉决策,将决策信息传送给集中控制器,指导执行机构运行,而且在客户端能够直观的显示出环境参数值和控制设备状态。本设计对LoRa通信技术的组网、通信距离、丢包率进行了测试,结果表明,LoRa发送的数据包与丢包率成正比,通信距离和成功率成反比,当通信距离在2km之内,LoRa通信满足系统要求,除此之外,对该系统的软硬件和总体功能进行了测试,能够实现无线通信、环境数据的采集和远程智能灌溉。该系统若应用于实际,相比传统的浇灌,有望节约水资源,方便农户管理。
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