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烤烟房无线数据采集系统的研究

作　者: 张伟
导　师: 戈振扬
学　校: 昆明理工大学
专　业: 农业电气化与自动化
关键词: 烤烟房数据采集温湿度传感器无线数传模块
分类号: TS43
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

云南是我国的烟草生产大省,烟草业是云南省最重要的经济支柱。烟草生产主要包括烤烟生产和卷烟生产,其中烤烟生产起着重要的作用,烤烟质量不仅影响着卷烟产品的质量,而且还决定着烟农的收入。烟叶烘烤是一个系统工程,每个环节都与烤后烟叶等级质量有密切的关系,烤烟房是烟叶烘烤过程中的主要设备。在烟草烘烤过程中,最重要的是控制烤烟房的温度和湿度,烘烤过程中的温湿度会直接影响烟草产品的质量。对烤烟房内的温度和湿度实时地进行监测,对于烟叶烘烤的整个过程来说具有十分重要的意义。通过对云南省农村烤烟生产的实地调研,发现农村主要还是以自建烤房为主,规格不一,这种烤房的特点是结构和建造简单,成本较低。且烟叶烘烤过程中的温度和湿度是由人工通过干湿球温度计读取,由于数据的人工读取和温度计本身的不准确性,以及烟叶烘烤过程中烟农劳动强度的繁重性,导致了烟叶烘烤质量的不稳定。农村烤烟房是分散无规律的。针对以上情况,本课题将无线数据采集系统应用于烟叶烘烤中,将传感器技术与日益成熟的无线通信技术相结合,实现烤烟房数据采集的无线化。在每个村建立一个监测中心,放置在每个烤烟房中的数据采集终端设备定时采集烟叶烘烤的温度和湿度参数,并通过无线数传技术传送到监测中心,中心可以对整个村庄烤房的温湿度进行监测,当现场的温度超过设定的温度时,现场和监测中心同时报警,便于烟农操作。系统主要由无线数据采集节点和监测中心两部分组成,节点包括温湿度传感器、数据处理控制单元和无线数传模块；监测中心由无线数传模块和PC机组成。通过数据处理控制单元对温湿度传感器的控制来实现烤烟房现场数据的采集,数据通过无线数传模块传输到监测中心；监测中心的无线数传模块接收现场发送的数据并传送到PC机,监测中心上位机的管理系统界面用VB6.0编制。监测软件把数据存储在数据库中,当用户需要的时候,对其进行分析和处理,同时产生图表。为了测定系统的稳定性和数据传输的准确性,采用该系统在一台烘干机上对与烟叶相近的物料干燥过程进行了实时监测的模拟实验,结果表明数据的无线传输准确度较高,系统运行稳定。其次,在实验室干燥箱中进行了实验,比较了烤烟干湿温度计和系统选用传感器测量数据的准确度,并对数据进行了误差分析,结果显示传感器所测温度的线性度要比烤烟房干湿球温度计好,准确度相对较高,能够为烟农提供更准确的决策信息。实验结果证明所研究的无线数据采集系统在实验过程中的运行效果较好,数据传输速度快,性能比较稳定,可以达到实时采集、实时监测的要求。所以本系统具有很强的实用性,有很大的应用前景,可以对烤房内的温湿度进行有效的监测,从而提高烟叶的烘烤水平,减轻劳动强度,提高劳动效率。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-10
第一章绪论  10-20
  1.1 课题来源及意义  10-13
  1.2 研究的背景和现状  13-17
  1.3 烤烟房研究概况  17-19
  1.4 本论文研究的主要内容  19
  1.5 本章小结  19-20
第二章系统设计  20-28
  2.1 系统设计要求  20-21
  2.2 与研究相关的技术  21-24
    2.2.1 短距离无线通信技术  21-24
    2.2.2 现场无线数据采集节点关键技术  24
  2.3 系统总体方案设计  24-26
  2.4 系统硬件设计的步骤  26
  2.5 系统软件设计的步骤  26-27
  2.6 本章小结  27-28
第三章系统硬件设计  28-46
  3.1 数据采集模块的硬件设计  28-35
    3.1.1 单片机  28-31
    3.1.2 温湿度传感器  31-35
  3.2 无线通信模块的设计  35-40
    3.2.1 无线数据传输模块的工作原理  36
    3.2.2 无线数据传输模块的选取  36-37
    3.2.3 无线通信距离的估算  37-38
    3.2.4 SRWF-107模块  38-40
    3.2.5 电路设计  40
  3.3 无线数据采集节点电路设计  40-41
  3.4 串行总线接口模块的硬件设计  41-45
    3.4.1 串行通信技术  41-42
    3.4.2 RS-232总线标准与电气特性  42-43
    3.4.3 单片机与PC机的串口通信  43-45
  3.5 本章小结  45-46
第四章系统软件设计  46-60
  4.1 信道模型分析  46-47
  4.2 无线通信协议的基本要求  47-48
  4.3 点对多点通信协议的实现  48-49
    4.3.1 系统多址访问方式的设计  48
    4.3.2 点对多点通信协议的设计  48-49
  4.4 数据采集以及传输部分  49-53
    4.4.1 软件编译工具  49-51
    4.4.2 数据采集程序  51-53
  4.5 PC机通信及监测管理软件的设计部分  53-59
    4.5.1 监测软件的选取  53-54
    4.5.2 串行通信控件  54-57
    4.5.3 通讯错误的处理  57-58
    4.5.4 VB人机界面设计  58-59
  4.6 本章小结  59-60
第五章系统调试及实验结果分析  60-73
  5.1 硬件调试  60
  5.2 软件调试  60-61
  5.3 系统总体调试  61
  5.4 实验测试  61-71
    5.4.1 几类烟叶的烘烤方法  61-63
    5.4.2 应注意的几个问题  63-64
    5.4.3 模拟实验  64-70
    5.4.4 错误数据分析  70-71
  5.5 烤房内温度分布的情况  71-72
  5.6 本章小结  72-73
第六章结论与展望  73-75
  6.1 结论  73
  6.2 展望及今后工作的建议  73-75
致谢  75-76
参考文献  76-79
附录A 攻读硕士学位期间发表论文及专利目录  79-80
附录B 系统实物照片及操作步骤  80-81

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