基于ZigBee和GPRS技术的水产养殖远程无线监控系统的应用研究

1分类号：密级：公开UDC注1：编号：硕士学位论文基于ZigBee和GPRS技术的水产养殖远程无线监控系统的应用研究ApplicationResearchonWirelessRemoteMonitoringsysteminAquaculture指导教师刘星桥教授作者姓名程立强申请学位级别硕士学科(专业)农业电气化与自动化论文提交日期2012年4月论文答辩日期2012年6月学位授予单位和日期江苏大学2012年6月答辩委员会主席______________评阅人______________2学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权江苏大学可以将本学位论文的全部内容或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密。学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日3独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容以外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。4摘要随着水产养殖业的快速发展，传统的池塘养殖模式正在被工厂化水产养殖取代。在工厂化水产养殖的关键技术中主要涉及智能水质检(监)控、健康养殖管理和数字化物流等，其中水质监控是实现健康养殖的关键环节。ZigBee是近年来兴起的一种低复杂度、低成本、低功耗、低速率和高可靠性的无线网络技术；而GPRS技术是一种传输范围广、传输速率高的无线通信技术，基于此，本文提出了ZigBee无线传感器网络与GPRS传输网络相结合的水产养殖无线远程监控系统的设计。本文首先介绍了ZigBee无线传感器网络和GPRS技术的相关知识，并介绍了无线传感器网络国内外研究现状。然后根据系统的实际应用进行了功能和性能需求分析，提出了系统设计(的)整体方案。在系统硬件电路部分，分别设计了常规水质参数调理电路，选取了单片机CC2430作为ZigBee无线通信模块核心处理器，设计了其外围接口电路，包括RS232串行接口电路、液晶显示接口电路等，最后完成了GPRS模块设计。在系统软件设计部分，首先对ZigBee协议做了简单介绍；然后阐述了各层协议的功能及任务，其中着重介绍了应用层的程序设计；在此基础上本文设计了传感节点的软件、协调器节点的软件以及串口通信软件；最后介绍了VB远程监控中心软件的设计。在系统构建和功能测试部分，首先对调理电路进行标定实验，得到各参数拟合公式；然后用AT指令对GPRS模块进行配置，实现ZigBee/IP网关功能；最后是功能测试，经过反复实验表明现场液晶显示数据同远程监控中心接收数据保持一致，并与水参数实际值接近，在误差允许范围内。(这边句子顺序应该颠倒一下：并在误差允许范围内，与水参数实际值接近)整个系统的实时性和稳定性都比较好，具有广阔的应用前景。关键词：ZigBee，无线传感器网络，GPRS，水产养殖，CC24305ABSTRACTWiththeincreasingdevelopmentofaquaculture,Traditionalpond-farmingmodelisgivingwaytoindustrialaquaculture.Itskeytechnologiesinvolveintelligentwaterqualitycontrol,goodaquaculturalmanagement,digitizationlogisticsandsoon.Amongthem,intelligentwaterqualitymonitoringisthecruciallinkthatachieveshealthculture.ZigBeetechnologyisanewwirelessnetworkcommunicationtechnologywithfeaturesofeasystructure,lowpowerconsumption,lowrate,lowcostandhighreliability.GPRStechnologyhastheremarkableadvantagessuchasstrongbroadscope,quicktransmissionspeedandsoon.Justbasedonthese,thispaperpresentsadesignprojectcombinedGPRSwithZigBeetechnologyinorderWirelessremotemonitoringofaquaculturalwaterenvironment.ThispaperfirstintroducesthefundamentalknowledgeofZigBeeWSNandGPRS,andproposesthewholeprojectafteranalyzingfunctionalandperformancerequirements,accordingtothepracticalapplicationofthesystem.Inthehardwaredesignofmonitoringnetwork,processingcircusesofgeneralparametersaredesignedrespectively,thechipCC2430isselectedascoreprocessorofZigBeeWirelessSensorNetworksandperipheralinterfacecircuitsofCC2430aredesignedincludingRS232serialinterfacecircuit,liquiddisplayinterfacecircuitandsoon.Intheend,thedesignofGPRScommunicationmoduleisaccomplished.Inthesoftwaredesign,firstly,abriefintroductiononZigBeeStackisgiven,secondly,functionandtaskofeverylayerareilluminated.Particularlyapplicationlayerprogramisintroduced.Ontheground,thesoftwareofsensornode,Coordinatornodeandserialcommunicationisdesigned.Intheend,thesoftwareofVBremotemonitoringcenterisdesigned.Infunctionaltestingandconstructionofthesystem,firstly,thefittingformulasofparametersareobtainedbycalibrationexperimentsforprocessingcircuses.Secondly,GPRSmoduleisConfiguredbyATinstructionsinordertorealizeZigBee/IPgatewayfunctions.Thelastsectionisfunctionaltesting.TheexperimentalresultsproveThelocaldatakeepidenticalwithremotedatathatmonitoringcenterreceives,furthermore,itisnearactualvaluewithinacceptableerrorrange.Real-timeandstabilityofsystemarequitegoodandthesystemhasthegoodpracticalvalueandapplicationprospect.Keywords:Wirelesssensornetwork,ZigBee,GPRS,CC2430,aquaculture6目录摘要................................................................................................................................................4ABSTRACT......................................................................................................................................5目录..................................................................................................................................................6第一章绪论.....................................................................................................................................81.1引言....................................................................................................................................81.2本课题的研究目的及意义................................................................................................91.3无线传感器网络介绍......................................................................................................101.3.1无线传感器网络的概念.......................................................................................101.3.2无线传感器网络的通信标准...............................................................................111.3.3ZigBee技术的优势[23]...........................................................................................131.4GPRS通信技术简介........................................................................................................141.5无线传感器网络的国内外研究现状..............................................................................151.5.1国外研究现状............................................