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题名	生态环境温度场仿真及环境监控系统研究
作者	胥莎莎
答辩日期	2019
导师	党存禄
关键词	智慧农业 无线传感器网络 温度场仿真 LoRa无线监控系统
学位名称	硕士
英文摘要	目前,我国大多数植物栽培工厂的监测都采用有线、WiFi(Wireless Fidelity,WiFi)和ZigBee等通讯技术实现,对于现代化的植物栽培工厂而言,上述通讯技术存在通讯距离短、组网不灵活的问题。为此,本文以蘑菇工厂为研究对象,针对实际生产中存在温度传感器布置不合理、无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)的节点布置和功耗没有成本最优化以及监测数据没有集成到监控平台导致难以实现统一化管理等问题,提出了基于LoRa(Long Range,LoRa)无线通讯的监控系统,并将从温度场仿真、WSNs设计和基于LoRa的数据无线通信实现这三方面展开研究,主要研究内容如下:1.针对工厂温度传感器依据经验布置缺乏普适性和理论基础会导致温度数据误差较大的问题,为了实现温度传感器的最优布置,本文首先利用计算机流体力学软件(Computational Fluid Dynamics,CFD)建立了工厂的三维模型,并对工厂内环境进行了模拟。然后将温度模拟结果与测量值作对比来验证CFD模拟工厂内环境温度的有效性,最后基于模拟环境优化了温度传感器的布置。2.针对现有传感器通信连接技术导致传感器不能灵活移动、自由组网的问题,本文对比了各种通信模式的优劣性并结合蘑菇工厂的实际生产情况,提出了基于LoRa通信的蘑菇工厂WSNs模型。将从WSNs传感器节点的部署方式、WSNs路由算法和定位算法等方面进行研究:(1)针对目前工厂未考虑传感器布置成本的问题,本文在设计WSNs传感器节点的布置方式时,选择了正四边形随机部署方式。仿真结果表明,在成本最优情况下正四边形随机部署方式能满足传感器节点的部署要求;(2)针对WSNs功耗大、节点不能良好定位和数据容易丢失的问题,本文分别提出改进的划分四边形网格分簇路由算法和基于临时锚节点逐步定位算法来优化WSNs的使用性能。仿真结果表明,改进的划分四边形网格分簇路由算法优化了监控系统的数据传输功能,同时也均衡了WSNs的整体能量消耗并延长了WSNs的生命周期。基于临时锚节点的逐步定位算法在少量带有定位功能节点的前提下实现了全网节点的定位,并使得蘑菇工厂WSNs模型的成本最优化。3.针对蘑菇工厂未将多种传感器数据集成到监控平台导致难以实现统一化管理的问题,本文设计了基于力控组态软件的蘑菇工厂监控系统。首先该监控系统集成了LoRa无线终端设备、无线路由设备以及各种传感器,然后分别对LoRa无线通信做了组网测试、通信距离测试和丢包率测试,最后对监控中心进行了通讯测试。测试结果表明,所设计的LoRa无线监控系统能够实现蘑菇生产数据无线传输和高效管理,并可以有效提高工厂的生产效率以及工厂现代化的管理水平。
语种	中文
页码	73
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内容类型	学位论文
源URL	[http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/95154]
专题	兰州理工大学
作者单位	兰州理工大学
推荐引用方式 GB/T 7714	胥莎莎. 生态环境温度场仿真及环境监控系统研究[D]. 2019.

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