基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的綠地微灌遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的開題報(bào)告

基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的綠地微灌遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的開題報(bào)告一、研究背景和意義隨著城市化進(jìn)程的發(fā)展，城市中的綠地面積逐年減少。為了保證城市生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定和改善，應(yīng)用現(xiàn)代科技手段對(duì)綠地進(jìn)行管理和維護(hù)，有助于提高綠地水分利用效率，降低水資源浪費(fèi)，提高工作效率，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)城市綠地健康發(fā)展的促進(jìn)。目前，微灌技術(shù)在城市綠化領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，但是目前微灌技術(shù)的監(jiān)測(cè)手段大都是人工監(jiān)測(cè)，不僅效率低下而且存在時(shí)滯，無法實(shí)時(shí)掌握綠地的實(shí)際需水量，從而導(dǎo)致水資源浪費(fèi)和綠地生長(zhǎng)質(zhì)量不佳等問題。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（WSN）具有自組織、低功耗、多點(diǎn)分布式等優(yōu)點(diǎn)，是解決微灌遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)問題的有效途徑，逐漸被應(yīng)用到農(nóng)業(yè)、環(huán)境等領(lǐng)域中。采用WSN技術(shù)開發(fā)綠地微灌遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，既可以提高微灌系統(tǒng)的效率，降低對(duì)水資源的消耗，同時(shí)也可以對(duì)綠地的生長(zhǎng)狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控和調(diào)整，保證綠地生長(zhǎng)環(huán)境的穩(wěn)定，達(dá)到節(jié)約水資源，保護(hù)生態(tài)環(huán)境的目的。因此，開展基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的綠地微灌遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究具有重要意義。二、研究?jī)?nèi)容和技術(shù)方案本研究計(jì)劃設(shè)計(jì)開發(fā)基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的綠地微灌遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。其中，研究?jī)?nèi)容包括：無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的選擇與設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的構(gòu)建、數(shù)據(jù)采集和處理算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、系統(tǒng)測(cè)試和性能優(yōu)化等。在技術(shù)方案上，本研究采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行綠地微灌遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)可以實(shí)時(shí)測(cè)量綠地土壤水分含量和環(huán)境溫度等數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂乒?jié)點(diǎn)進(jìn)行處理和分析，然后將控制指令返回到控制節(jié)點(diǎn)進(jìn)行微灌的自動(dòng)控制和調(diào)整。同時(shí)，采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和云計(jì)算技術(shù)將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，并提供使用者實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)界面和報(bào)警機(jī)制。三、研究方法和流程本研究采用文獻(xiàn)與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的研究方法。首先對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和綠地微灌技術(shù)進(jìn)行深入研究和分析，包括硬件設(shè)計(jì)、通信協(xié)議、能耗管理和算法優(yōu)化等方面。其次，設(shè)計(jì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的硬件和軟件，在保證節(jié)點(diǎn)功能的基礎(chǔ)上提高節(jié)點(diǎn)的能耗效率和數(shù)據(jù)傳輸能力。同時(shí)，利用MATLAB等軟件驗(yàn)證數(shù)據(jù)采集和處理算法的準(zhǔn)確性和可行性。最后，搭建實(shí)驗(yàn)環(huán)境，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，并對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析和優(yōu)化。四、預(yù)期目標(biāo)及創(chuàng)新點(diǎn)本研究的預(yù)期目標(biāo)為開發(fā)一款基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的綠地微灌遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，具備以下特點(diǎn)：（1）采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)；（2）實(shí)現(xiàn)對(duì)綠地土壤水分含量和環(huán)境溫度等數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；（3）利用云計(jì)算技術(shù)提供實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)界面和報(bào)警機(jī)制。本研究的創(chuàng)新點(diǎn)在于，該系統(tǒng)在運(yùn)用WSN技術(shù)的同時(shí)，應(yīng)用了云計(jì)算技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，數(shù)據(jù)傳輸和處理更為便捷和高效；同時(shí)，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一套高效的數(shù)據(jù)處理算法，使得數(shù)據(jù)采集的結(jié)果更為準(zhǔn)確和及時(shí)。五、研究計(jì)劃及進(jìn)度安排本研究的計(jì)劃總時(shí)限為一年，預(yù)計(jì)按以下具體流程進(jìn)行研究：第一階段（1個(gè)月）：文獻(xiàn)調(diào)研和系統(tǒng)設(shè)計(jì)；第二階段（3個(gè)月）：節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)、綠地微灌系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和處理算法設(shè)計(jì)；第三階段（4個(gè)月）：系統(tǒng)集成與測(cè)試，性能優(yōu)化；第四階段（4個(gè)月）：系統(tǒng)優(yōu)化和報(bào)告撰寫。六、參考文獻(xiàn)【1】張潔,等.無線傳感器網(wǎng)絡(luò)新進(jìn)展[J].電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào),2005,19(5):1-4.【2】SundaresanK,NguyenTD.Wirelesssensornetworksforprecisionagriculture[J].Computer,2013,46(2):49-58.【3】王廣發(fā),等.基于ZigBee的農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究[J].傳感器與微系統(tǒng)