支持农业虫害自动监测的数据采集与远程控制技术的研究

论文摘要

中国是个农业大国，每年爆发的各种虫害给农业生产带来了巨大损失。传统的虫情测报一般由农技人员到农田现场捕获虫体，然后带回实验室汇总预报。这种方式有很多缺点，在一些地形复杂、气候恶劣的地方，现场数据的采集十分困难，人身安全得不到有效保障，已经不适应精细农业的发展要求。随着嵌入式技术和无线通信技术的快速发展，越来越多的数据采集设备都安装有无线通信模块，使得从数据采集到无线传输都实现了自动化。本课题根据农田数据采集和发送的特点，结合现有的设备和技术水平，设计了一套用于虫害自动监测的数据采集系统，并实现数据的远程传输和控制。系统以STM32微处理器为控制核心，选用数字式的传感器用于采集现场的数据，处理后先保存于终端设备的TF卡内，然后经GPRS模块发送到监控中心，为虫情预报提供数据支持。本文的主要工作和成果如下：1.硬件设计上，完成了以STM32F103为控制核心的数据采集与传输系统设计，并预留足够的接口供功能的扩展和系统的升级。2.设计了用于数据传输和远程控制的监控中心，可以接收终端设备发送来的数据并保存到数据库内，也可以发送控制指令到终端设备。设计的监控中心方便用户查阅任意设备的数据，预报人员可以据此研究虫情的发展趋势，做出科学的判断。3.分步骤完成了从数据采集到发送、保存以及远程控制的测试任务，实验表明监控中心能接收到数据与发送控制指令，达到了系统的要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景和研究意义
• 1.1.1 我国农作物病虫害发生概况
• 1.1.2 课题的研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 已有设备和技术简介
• 1.4 课题的研究内容与目标
• 1.5 本章小结
• 第2章 总体方案设计
• 2.1 组网方案分析
• 2.1.1 常用组网方案及其特点
• 2.1.2 组网方案选择与设计
• 2.2 系统总体结构
• 2.3 系统各部分功能特点与设计指标
• 2.3.1 数据采集终端
• 2.3.2 GPRS 无线通信模块
• 2.3.3 监控中心
• 2.4 本章小结
• 第3章 系统硬件设计
• 3.1 系统硬件设计原则
• 3.2 系统硬件总体设计
• 3.3 微处理器系统设计
• 3.3.1 STM32F103 结构
• 3.3.2 STM32F103 电路设计
• 3.4 数据采集模块设计
• 3.4.1 温湿度传感器
• 3.4.2 照度传感器
• 3.4.3 图像传感器
• 3.5 GPRS 模块设计
• 3.6 串口电路
• 3.7 电源供电设计
• 3.8 数据存储器
• 3.9 电机驱动电路
• 3.10 本章小结
• 第4章 系统软件设计
• 4.1 软件设计原则
• 4.2 数据采集
• 4.2.1 温湿度数据采集
• 4.2.2 照度数据采集
• 4.2.3 图像数据采集
• 4.3 图像预处理
• 4.3.1 图像灰度化
• 4.3.2 中值滤波
• 4.3.3 灰度拉伸
• 4.3.4 阈值分割
• 4.4 FatFs 在 STM32 上的移植
• 4.5 GPRS 数据传输的实现
• 4.6 通信协议
• 4.7 电机控制
• 4.8 低功耗设计
• 4.9 监控中心软件设计
• 4.10 本章小结
• 第5章 系统实现
• 5.1 数据采集测试
• 5.2 远程控制测试
• 5.3 本章小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 附录
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果