基于STM32的小型猪舍远程监控系统设计
这是一篇关于猪舍环境,自动投料,STM32单片机,Zigbee,远程监控的论文, 主要内容为我国对猪肉的需要量非常大,是全球最大的生猪生产国以及消费国。因此,生猪养殖业健康、稳定发展,对稳定我国国民粮食供给具有重要意义。随着现代信息、通信技术的引入,养殖业发展逐步趋向于信息化和智能化的生产模式。四川是我国的养猪大省,目前只有少数大型猪企自动化程度比较高,可以自动化完成给猪舍投料、自动饮水和环境的自动调控。更多的农村散户还处于传统的小农户经营方式,圈舍利用率低,缺乏保温、降温等基本设施,难以为生猪提供良好的环境,导致生猪生产水平普遍很低。因此,本文以STM32单片机为主控制器,针对四川东部的农村散户,结合当地的气候条件和养殖环境,设计了一个成本低、易操作、易维护的小型猪舍远程监控系统,以减轻养殖户的工作负担、提高生猪养殖的生产水平。该系统可以实现在远程浏览器客户端和本地触摸屏对影响生猪养殖环境的重要因素温度的自动化调控,以及实现自动化投料功能,在生猪养殖监控应用方面具有实际价值。以下是本文所做的主要工作:(1)完成系统硬件设计。对系统整体框架进行设计,系统用户层设计两个人机交互端,一个是本地的触摸屏,一个是远程的浏览器客户端;系统传输层采用Zigbee+STM32+以太网的方式进行信息的远程传输;系统网络层STM32和浏览器客户端是通过Socket建立连接;系统感知层主要有温湿度传感器、自动喂食设备和控温设备。对主控制端和现场控制端设计选型。根据系统的硬件设计完成对系统硬件的驱动配置。(2)完成系统软件设计。软件部分主要分为人机交互功能、远程控制功能和Zigbee采集控制功能三个功能模块进行设计。在Keil开发环境下基于STM32Cube MX完成STM32上的主控程序设计。主控程序移植了Free RTOS实时操作系统、Lw IP网络协议栈和Fat FS文件系统,以便实现系统的任务调度、网络通信和网页文件的获取。人机交互功能软件设计,在em Win开发环境下做了人机交互界面,在模拟器Code Blocks里进行了功能的仿真调试,测试后将程序烧录进TFTLCD屏,完成触摸屏人机交互功能。远程控制功能软件设计主要是客户端猪舍控制系统Web页面设计和前后台交互设计并通过Socket套接字完成他们之间通信的建立。Zigbee采集控制功能软件设计,在IAR开发环境下基于Z-stack(Zigbee协议栈)完成Zigbee协调器和终端节点无线模块的软件程序。(3)系统测试和猪舍控制系统控制策略研究。通过实验测试表明:系统可以正常运行,人机界面友好,传感器模块可以完成温湿度的采集,并实时在本地和Web前端页面展示给用户,用户也可以实现在本地和Web前端页面对设备进行控制。通过对系统进行测试,发现系统能够实现预期的响应功能,但是反应速度较慢。因此综合猪舍内温度的控制要求,引入模糊控制来解决温度控制中实时性差的问题。给出了猪舍模糊控制PID温度控制原理图和猪舍模糊PID控制流程图。给猪舍控制系统设计了两输入三输出的模糊PID控制器,为今后给系统的算法方面进行升级提供了理论基础。
基于无线传感网络的校园水电管理系统开发
这是一篇关于能耗,Zigbee,无线传感网络,信息管理的论文, 主要内容为目前，我国建筑能耗占国家能耗的27.5%左右，随着城市化进程的不断发展，建筑用能还会不断的提升。建筑节能是实现节能减排目标任务中一个重要的环节。建筑节能工作的开展依赖于管理水平的提升，建筑能耗监控系统可以为能耗管理工作提供更为高效的管理工具。本文以高校建筑用水用电环境为研究背景，探讨构建水电监控系统的方法。校园建筑水电消耗具有分类广、总量多、节能空间大的特点，构建节约型校园不仅有利于高校自身的可持续发展，也能为构建资源节约型社会提供依据和推广示范作用。因此，建立校园水电监控系统对于提升能耗管理和节能评测的工作水平具有重要意义。 本文应用了无线传感网络的特点及优越性，利用Zigbee无线传输技术，将底层的采集终端，通过Zigbee无线传输网路传输，再由串口服务器将数据传输到数据中心，然后从数据中心调取数据后，进行分析监管。本文使用数据库管理系统是微软公司出品的Microsoft SQL SERVER2008R2，并且对数据库的表的设计进行了详细的设计，对业务逻辑及相应的数据关系进行解耦和划分，使之形成一套完整的、独立的、规范的数据库系统；本文采用的计算机网络结构是B/S结构，用户可以在不同的联网的计算机上查询校园水电消耗信息；开发方法是采用了普遍使用的结构化软件开发方法；在Windows7操作系统上以.net为开发平台，配合使用JSP脚本工具、APS开发架构，C#开发语言，实现了基于互联网的校园水电管理系统。 该系统的开发与实施，为用能单位摸清各部门的各类建筑、设备的用能规律，规范用能行为，优化内部成本核算，提升高能耗建筑、设备的节能管理手段提供了基础的决策依据，为提高高校能源使用管理水平奠定了基础，在当前国家大力提倡节能降耗，环保减排的大背景下，具有很高的实用性和推广应用价值。
基于Android的智能家居控制端软件设计
这是一篇关于智能家居,Zigbee,安卓客户端,MySQL,服务器接口设计的论文, 主要内容为当人们不再担忧温饱问题后,交通方式的便捷,居家生活的质量越来越成为人们关注的焦点。智能家居系统就是这样一个利用先进的硬件产品,网络通信以及计算机编程控制而诞生的智能操作系统。它配备了高科技的摄像头设备和红外传感器等报警设备,使家庭居住环境有了更好的安全保障。因此,研究一个高效智能的家居系统成为一个研究热点,本文对系统的软件部分进行了设计与开发。本文首先开发了智能家居控制端APP,采用了目前市场占有率最高的安卓系统进行开发。安卓系统配备了强大的硬件支持,使用这一系统,可以降低开发难度。控制端APP采用Android Studio这款软件进行开发,使用了 Java编程语言。它包括用户管理模块,家庭网关管理模块,场景以及联动传感器模块,数据存储模块,通信模块和状态反馈模块。这些模块主要的功能就是完成管理员与其他用户的电器权限分配,电器的添加与控制以及场景功能和传感器联动场景功能的设定。本文最后完成了服务器端软件部分的开发,它实现了远程数据存储功能以及与网关和控制端软件的通信功能。数据存储使用的是MySQL数据库。关于服务器与网关、安卓控制端的通信部分的实现,服务器端采用了 Spring的Hibernate模版的接口进行开发。通过WebService访问这些接口,网关和控制端实现了与服务器数据传输与电器控制等。经过使用表明,智能家居安卓控制端在本地和远程两种状态下均能实现对所有子节点电器的有效控制。电器的状态也能通过服务器与安卓控制端建立的WebSocket连接在控制界面实时显示。系统的功能达到了市场化的需求,并且具有实时和高效的特点。
基于Android的智能家居控制端软件设计
这是一篇关于智能家居,Zigbee,安卓客户端,MySQL,服务器接口设计的论文, 主要内容为当人们不再担忧温饱问题后,交通方式的便捷,居家生活的质量越来越成为人们关注的焦点。智能家居系统就是这样一个利用先进的硬件产品,网络通信以及计算机编程控制而诞生的智能操作系统。它配备了高科技的摄像头设备和红外传感器等报警设备,使家庭居住环境有了更好的安全保障。因此,研究一个高效智能的家居系统成为一个研究热点,本文对系统的软件部分进行了设计与开发。本文首先开发了智能家居控制端APP,采用了目前市场占有率最高的安卓系统进行开发。安卓系统配备了强大的硬件支持,使用这一系统,可以降低开发难度。控制端APP采用Android Studio这款软件进行开发,使用了 Java编程语言。它包括用户管理模块,家庭网关管理模块,场景以及联动传感器模块,数据存储模块,通信模块和状态反馈模块。这些模块主要的功能就是完成管理员与其他用户的电器权限分配,电器的添加与控制以及场景功能和传感器联动场景功能的设定。本文最后完成了服务器端软件部分的开发,它实现了远程数据存储功能以及与网关和控制端软件的通信功能。数据存储使用的是MySQL数据库。关于服务器与网关、安卓控制端的通信部分的实现,服务器端采用了 Spring的Hibernate模版的接口进行开发。通过WebService访问这些接口,网关和控制端实现了与服务器数据传输与电器控制等。经过使用表明,智能家居安卓控制端在本地和远程两种状态下均能实现对所有子节点电器的有效控制。电器的状态也能通过服务器与安卓控制端建立的WebSocket连接在控制界面实时显示。系统的功能达到了市场化的需求,并且具有实时和高效的特点。
基于STM32的小型猪舍远程监控系统设计
这是一篇关于猪舍环境,自动投料,STM32单片机,Zigbee,远程监控的论文, 主要内容为我国对猪肉的需要量非常大,是全球最大的生猪生产国以及消费国。因此,生猪养殖业健康、稳定发展,对稳定我国国民粮食供给具有重要意义。随着现代信息、通信技术的引入,养殖业发展逐步趋向于信息化和智能化的生产模式。四川是我国的养猪大省,目前只有少数大型猪企自动化程度比较高,可以自动化完成给猪舍投料、自动饮水和环境的自动调控。更多的农村散户还处于传统的小农户经营方式,圈舍利用率低,缺乏保温、降温等基本设施,难以为生猪提供良好的环境,导致生猪生产水平普遍很低。因此,本文以STM32单片机为主控制器,针对四川东部的农村散户,结合当地的气候条件和养殖环境,设计了一个成本低、易操作、易维护的小型猪舍远程监控系统,以减轻养殖户的工作负担、提高生猪养殖的生产水平。该系统可以实现在远程浏览器客户端和本地触摸屏对影响生猪养殖环境的重要因素温度的自动化调控,以及实现自动化投料功能,在生猪养殖监控应用方面具有实际价值。以下是本文所做的主要工作:(1)完成系统硬件设计。对系统整体框架进行设计,系统用户层设计两个人机交互端,一个是本地的触摸屏,一个是远程的浏览器客户端;系统传输层采用Zigbee+STM32+以太网的方式进行信息的远程传输;系统网络层STM32和浏览器客户端是通过Socket建立连接;系统感知层主要有温湿度传感器、自动喂食设备和控温设备。对主控制端和现场控制端设计选型。根据系统的硬件设计完成对系统硬件的驱动配置。(2)完成系统软件设计。软件部分主要分为人机交互功能、远程控制功能和Zigbee采集控制功能三个功能模块进行设计。在Keil开发环境下基于STM32Cube MX完成STM32上的主控程序设计。主控程序移植了Free RTOS实时操作系统、Lw IP网络协议栈和Fat FS文件系统,以便实现系统的任务调度、网络通信和网页文件的获取。人机交互功能软件设计,在em Win开发环境下做了人机交互界面,在模拟器Code Blocks里进行了功能的仿真调试,测试后将程序烧录进TFTLCD屏,完成触摸屏人机交互功能。远程控制功能软件设计主要是客户端猪舍控制系统Web页面设计和前后台交互设计并通过Socket套接字完成他们之间通信的建立。Zigbee采集控制功能软件设计,在IAR开发环境下基于Z-stack(Zigbee协议栈)完成Zigbee协调器和终端节点无线模块的软件程序。(3)系统测试和猪舍控制系统控制策略研究。通过实验测试表明:系统可以正常运行,人机界面友好,传感器模块可以完成温湿度的采集,并实时在本地和Web前端页面展示给用户,用户也可以实现在本地和Web前端页面对设备进行控制。通过对系统进行测试,发现系统能够实现预期的响应功能,但是反应速度较慢。因此综合猪舍内温度的控制要求,引入模糊控制来解决温度控制中实时性差的问题。给出了猪舍模糊控制PID温度控制原理图和猪舍模糊PID控制流程图。给猪舍控制系统设计了两输入三输出的模糊PID控制器,为今后给系统的算法方面进行升级提供了理论基础。
气象雷达天线水平度的一种无线自动测试系统设计与实现
这是一篇关于气象雷达天线水平度,Zigbee,Java GUI,电子水平仪的论文, 主要内容为本论文对目前国内的气象雷达天线水平倾斜度测量工作现状进行了研究与分析,结合四川省乐山市五通桥区本地多普勒雷达天线水平度测试工作的实际情况,设计并且实现了一套利用新型电子水平测量仪测量,通过无线讯号通讯,并利用软件程序计算气象雷达天线水平度的系统。该系统着力于解决目前依靠人力调整雷达测量平台,依靠操作人员携带仪器于雷达顶部转台上测量平台上测量雷达天线水平度,并手工计算雷达天线最大倾斜角的工作流程问题,改用更加自动,准确的电子水平仪结合无线通讯设备,加上软件自动计算方式,解决以往雷达天线水平度测量工作中,耗费大量人力,时间,并具有较高危险性的问题。本系统主要功能包括利用电子水平仪测量天气雷达天线平台倾斜值,远距离无线传输仪器测量结果,根据设置误差值计算雷达天线倾斜最大角度,使用计算机对测量获得的数据进行计算并存储倾斜度计算结果,并根据获得的计算结果,使用3D API实现3D图像显示功能。本文对整个系统做了详细的需求分析,通过需求分析获取到了软件部分所需的数据字典以及软件所依赖的硬件功能。根据获得的需求,本文对系统每个模块进行了详细的设计与实现。在设计与实现阶段,论文详细描述了每个模块所涉及到的技术以及实现方式。对于硬件部分,本文给出了所使用的技术以及具体实现方式。对于软件部分,本文详细设计了每个模块的业务逻辑与实现技术,并提供了关键代码。整个系统采用基于Zigbee协议栈射频收发芯片Si4432进行远程软硬件间数据通信。软件部分采用“胖客户端”设计方式,使用Java语言在PC端实现具体的软件业务逻辑,使用GUI(图形界面编程接口)进行界面的编写,并使用数据库在服务端进行数据存储,使用Hibernate构建数据持久层,为java客户端提供高效便捷的数据存储查询的功能。同时,为了实现测试结果数据的可视化,系统使用还3DS格式模型进行计算结果的3D图像显示。此外论文还给出了系统的主要测试用例,并对测试结果进行了分析。基于测试结果的分析结果,文章详细分析了系统的不足之处以及功能的可拓展点,并对后续工作进行了展望。
基于农业物联网的农田监测装置的设计与实现
这是一篇关于农业物联网,Zigbee,网关,终端APP,参数采集的论文, 主要内容为农业是国民经济发展的基础产业,将物联网技术与农业生产相结合,通过新技术、新理念为传统农业带来意想不到的新变化。本论文设计了一种基于农业物联网的农田监测装置,实现了田间参数采集与视频监控的功能。通过对农作物生长环境的实时监测,对于农作物的科学管理、灾情监测以及生产产量都具有重要的意义。首先,对于参数采集部分来说,在农田里构建Zigbee无线传感网络,并选用树莓派作为网关将Zigbee农田局域网和互联网相连。树莓派不仅负责收集Zigbee协调器发来的数据,并通过HTTP协议将数据上传至服务器,这样就实现了农田参数信息在互联网上的共享。在本文的参数采集部分中,具体设计了两个环境节点、一个接收端,即构建了一种基本的星状网络结构。接收端由Zigbee协调器和网关树莓派构成,而对于环境节点来说,包括各传感器模块、STM32节点控制器和Zigbee通信模块。其中,需要采集的环境参数主要有光照、空气温湿度、CO2浓度和土壤湿度等,这些参数采集传感器都以485总线方式通过Modbus-RTU协议与节点控制器实现通信。其次,为有效降低服务器负荷,视频监控采用P2P技术实现实时传输,在摄像头模块和手机APP之间实现通信。APP设计包括环境参数展示和视频监控展示,即手机终端通过HTTP从服务器获取参数信息,通过P2P和摄像头监控建立联系。同时,为解决实际户外供电问题,验证装置的可操作性,采用外接太阳能电源的供电方式。在设计完成后,对装置进行调试并开展田间实验,发现方案合理,切实可行,符合农业物联网的方案设计并且具有一定的实用价值。在软件设计方面,STM32节点控制器设计使用Cube MX和Keil for ARM软件;Zigbee程序设计使用IAR软件和Z-Stack协议栈进行开发;树莓派作为Zigbee无线网络和服务器之间的桥梁,该部分使用Python语言程序设计;为了实现稳定可靠的外网访问,服务器设计使用了阿里云服务器,并搭建了基于Spring Boot框架的网络服务程序。最后,设计一款简易APP,将环境参数和视频信息在APP展示出来,用户通过使用终端APP就能够实时了解田间的变化,这也是实现农田监测物联网项目的最后环节。
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