智能节水灌溉控制系统的设计【开题报告】.doc

1、毕业设计（论文）开题报告题目智能节水灌溉控制系统的设计专业电子信息工程1选题的背景、意义随着社会的进步和生产的需要，利用无线通信进行温度数据采集的方式已经渗透到社会生活生产的每一个角落，温度测量的准确度在影响生产效益的同时也在逐步得到社会的重视。在工业现场，由于生产环境恶劣，工作人员不能长时间停留在现场观察设备是否运行正常，就需要采集数据并传输数据到一个环境相对好的操控室内，工作人员可以在这里将控制指令传输给现场执行模块进行各种操作。这样就会产生数据传输问题，由于厂房大、需要传输数据多，使用传统的有线数据传输方式就需要铺设很多很长的通讯线，浪费资源，占用空间，可操作性差，出现错误换线困难。而且

2、，当数据采集点处于运动状态、所处的环境不允许或无法铺设电缆时，数据甚至无法传输，此时便需要利用无线传输的方式进行数据采集。在农业生产上，不论是温室大棚的温度监测，还是粮仓的管理，传统上都是采取分区取样的人工方法，工作量大，可靠性差。而且大棚和粮仓占地面积大，检测目标分散，测点较多，传统的方法已经不能满足当前农业发展的需要。当前的科技水平下，无线通信技术的发展使得温度采集测量精确，简便易行。在日常生活中，随着人们生活水平的提高，居住条件也逐渐变得智能化。如今很多家庭都会安装室内温度采集控制系统，其原理就是利用无线通信技术采集室内温度数据，并根据室内温度情况进行遥控通风等操作，自动调节室内温度湿度

3、，可以更好地改善人们的居住环境。以上只是简单列举几个现实的例子，在现实生活中，这种温度采集系统已经被成功应用于工农业、环境监测、军事国防、机器人控制等许多重要领域，而且类似于这种温度采集系统的无线通信网络已经被广泛的应用到民用和军事领域。因此，对于如何利用无线通信技术进行数据采集，尤其是如何提高无线数据采集的精度等课题的研究就变得非常的有意义。2相关研究的最新成果及动态无线温度采集系统实际上是一个传感器网络，即将多个传感器通过近距离通信和数据交换技术组成的网络，是近年来迅速发展的新技术，它融传感器与通信技术于一体，具有很大的发展前景。这种传感器网络综合了传感器技术、计算机技术、信息处理技术和通

4、信技术，能够实时监测、采集网络分布区域内的信息，进行处理后传送到用户。因而传感器网络在检测精度、空间的广度与分辨率等方面都将传感器技术推向了一个新的高度，成为近年来引人注目的高科技领域。20世纪90年代美国五角大楼提出了“智能尘埃”的设计思想，目的是在战场上抛洒数千个微小的具有无线通信功能的传感器模块，用于监控敌人的活动情况。“智能尘埃”对相关原始数据进行过滤，通过自组织的无线传感网络把重要的信息发送给指挥部。2006年DUSTNETWORKS公司在ELECTRONICA大会上发布了世界上首个无线传感器网络系统级芯片（SOC）。DUSTNETWORKS在这张名为“智能尘埃”的芯片上集成了构建分

5、配式传感器网络所需的所有硬件和软件功能。经过近几年的发展，这种芯片体积越来越小，功能越来越完备，在天气预报、环境监测以及军事领域的应用前景十分广泛。这种“智能尘埃”就是一种典型的传感器网络。近几年，无线温度采集系统被广泛应用于工业、农业以及军事等领域中，甚至已经延伸到人们的日常生活中，将会成为人们生活不可或缺的一部分。因此，目前对无线温度采集系统的研究成为很多学者关注的对象。随着对无线温度采集系统的应用越来越广泛，设计方法也越来越多样化。例如，基于ZIGBEE技术的远程无线温度测控系统，采用ZIGBEE技术的无线传感网络与GPRS网络相结合的体系结构，基于CC2430芯片设计无线传感节点，并开

6、发其软件，该系统性能稳定，具有灵活性和可扩展性，功耗低，可靠性高；还有基于射频的数据采集与无线传输系统，采用AT89S52单片机控制数字式温度传感器采集数据，并用射频芯片NRF401（采用抗干扰能力较强的FSK调制/解调方式）实现数据的发送和接收；还有基于PXA207的无线模块监控系统，以INTELXSCALE架构的PXA207嵌入式微处理器为核心，集嵌入式WEB服务、无线控制、温度采集于一体，实现了智能信息无线网络控制；还有基于蓝牙技术的温度数据采集系统，使蓝牙系统工作在ISM（INDUSTRIALSCIENTIFICMEDICAL）公用频段，采用时分双工传输技术和高斯频移键控（GFSK），

7、以二进制格式传输数据，且具有直接进行数字信号输入输出功能，由于蓝牙射频IC的外围电路元件极少（例如NRF401、240X系列其外围元件仅10个左右），因此不但可以大大简化无线数据传输或遥测系统的设计，还可降低成本，提高系统的可靠性。2由于计算机技术的迅速发展和普及以及通信技术的飞速发展，目前世界上的科技大国都高度重视无线通信技术在民用和军事方面的应用。无线通信网络已经成功应用于无线抄表、军事国防、工农业、城市管理、生物医疗、环境监测、抢险救灾、防恐反恐、危险区域远程控制、机器人控制等许多重要领域。3课题的研究内容及拟采取的研究方法（技术路线）、研究难点及预期达到的目标研究内容主要研究ZIGBE

8、E技术，CC2430芯片的应用，农田温度，土壤湿度的数据采集，网状连接的无线网络的建立。采取的研究方法理论分析，计算分析，实验验证等方法。所采用的技术路线（1）线路板的设计，液晶显示控制，无线数据通信与控制，数据采集，网状连接的建立，五部分软、硬件的设计调试同时进行，以缩短开发周期。（2）为保证高性能、低成本、低功耗设计芯片采用CC2430；带中文字库图形点阵液晶显示模块LCM128642ZK；用ZIGBEE协议组建无线网络；利用IAREMBEDDEDWORKBENCH编写控制软件。（3）为了使系统具有高维护性和信息传输的可靠性，系统兼进行模块化结构设计，并提供手提试通信检修设备。本系统的可行

9、性农业自动化领域的特点是需要覆盖的区域很大，因此需要由大量的ZIGBEE设备构成监控网络，通过各种传感器采集诸如土壤湿度、田间温度、空气湿度等信息，并且准确地确定发生问题的位置，从而大量使用各种自动化、智能化、远程监测的生产设备。CC2430芯片整合了ZIGBEE协议射频RF前端、内存和微控制器，为ZIGBEE技术提供了良好的解决方案。通过实时采集信息，对数据统一管理、集中存储，极大地提高了工作效率。在设计系统的过程中完成液晶显示检测试验，无线数据收发试验、网状网络建立试验、接力传送试验、RS232调试试验，经过反复实验、验证，以求加速开发过程，达到设计目的。研究难点主要包括CC2430芯片外

10、围接口电路设计，液晶显示模块的设计，CC2430无线路由节点的建立，传感器的选择，以及设备低功耗的实现。预期达到的目标使整个农田系统能实现合理的循环，减少不必要的水资源浪费，从而达到节约水资源的目的4研究工作详细工作进度和安排1、2010年11月2012月2，布置毕业设计任务，讲解毕业设计的方法和步骤，查找、分析相关资料，初步拟定系统采用的研究方法、设计路线，开始开题报告、文献综述、外文翻译的撰写；2、2010年12月32011年1月10，整理相关资料，确定系统完成的主要功能，绘制系统的流程图，完成文献综述、外文翻译；3、2011年25日，完成开题报告；4、2011年2月262011年4月8日

11、，进行详细的系统分析，每周汇总情况、问题和进度一次，通过电话、EMAIL和其他方式联系。开始撰写论文大和初稿；5、2011年4月92011年5月3，系统开发、代码设计、修改以及优化阶段；6、2011年5月42011年5月19，完成论文并提交7、20110年5月272011年5月29，毕业论文答辩5参考文献1吴玉芹,史群我国发展节水灌溉的重要意义J节水灌溉,199842郭秀瑞,郑联合,于回安,邹红梅大力发展节水灌溉促进农业经济可持续发展J节水灌溉,199833水利部南京水文水资源研究院21世纪中国水供求M北京中国水利水电出版社,1999年6月4孙景生康绍中中国水资源利用现状与节水灌溉发展对策期刊

12、论文农业工程学报2000025万斌师延武景天虎节水灌溉工程技术的历史、现状及展望期刊论文西北水资源与水工程2001036王骥周文静沈玉利基于无线传感器网络的节水灌溉系统设计期刊论文中山大学学报自然科学版2008Z17金永奎方部玲夏春花自动控制技术在节水灌溉中的应用期刊论文计算机与农业2003068匡秋明赵燕东自陈祥节水灌溉自动控制系统研究期刊论文农业工程学报2007069薛志成国内外田间节水灌溉新法J节水灌溉,1998610农村改革成就巨大举世瞩目N光明日报,1998121311郭元裕世纪之交对我国农田水利事业发展的回顾与展望J中国农村水利水电,1997增刊,282912李英能我国节水灌溉的现状与发展R1997年3月13庞鸿宾,齐学斌20年农田灌溉科技发展回顾J灌溉排水,1999,181