智能大棚系統設計與實現

前言：想要寫出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了智能大棚系統設計與實現范文，希望能給你帶來靈感和參考，敬請閱讀。

1系統功能需求分析

通過到武清某蔬菜、花卉種植大棚和漢沽某草莓大棚等實地調研，發現家庭型的大棚面積較小但是數量較多，智能監控基本沒有；通過對用于觀光和科普型企業大棚走訪，發現該類型大棚一般具有監測空氣溫濕度、含氧量、PM值監測功能。因此根據實際調研情況和大棚管理者提出的要求，得出系統需要實現如下功能?；A數據采集功能：系統需要實現對大棚空氣環境和土壤環境的數據進行采集和上傳到云平臺；遠程智能控制功能：用戶需要根據實際情況遠程控制卷簾機的收放、燈光控制以及風機的開閉；相關數據查看功能：用戶需要通過手機就能夠查看相關數據；硬件設備要求：設備初始化以及管理、更換簡單、易用，設備要防塵、防水等。

2系統設計

根據需求分析，需要對智能大棚監控系統進行設計。首先對系統總體架構進行設計，由于系統基于物聯網實現，因此根據物聯網架構將智能大棚系統分為三層：感知層、傳輸層和應用層。其中感知層需要進行硬件設計，硬件設計采用了較高性價比、設備較強穩定性和抗干擾能力等原則，進行農業盒子的設計；該盒子設計為通用型，能搭載傳感器只需要購買芯片即可。設計的主板統一接口、統一的程序，可以搭載不同傳感器芯片，無需二次編程和設置，實現了即插即用。同時在主板外自主設計了防塵、防水不銹鋼盒子.傳輸層主要能實現采集數據上傳功能，主要針對大棚用戶需求以及實際情況設計為Wi-Fi、GPRS傳輸技術，可以選擇通信方式。對于普通家庭用戶采用GPRS，因為價格低廉，也比較適合沒有連接Wi-Fi的農村；而對于企業而言，則可以選擇已有的Wi-Fi傳輸方式。應用層主要實現軟件設計，主要是由后臺管理系統和手機APP組成，通過后臺管理系統可以完成對獲取的大棚環境數據的查看，存儲等操作。管理員對后臺終端系統進行系統維護和日常管理；移動終端用戶可以通過APP完成對大棚中環境數據的查看和對大棚中部署的硬件設備的控制。

3系統實現

在硬件實現上，傳感器芯片采購其他廠商，連接主板和傳感器芯片的電路板則是自主研發。該電路板（農業盒子）作用于傳感器與主板之間，主要使用RS485有線數據通信，其他部分采用無線數據通信，最后將傳感器與電路板進行封裝，由于前期已經對傳感器等與電路板的連接進行了設置，所以在后期出現傳感器更換時也可以直接進行更換，無需再進行調試或設置。硬件實現了農業盒子，同時還有自動灌溉模塊、土壤濕度檢測、PH值傳感器以及AT89C51單片機等設備。自主研發盒子搭載傳感器之后，首先需要進行出廠設置（該設定不對客戶開放）。軟件實現包括手機APP和系統后臺。本系統采用SQLServer為后臺數據庫,以ASP.NET進行網頁開發軟件設計，使用AndroidStudio進行手機APP開發。系統后臺管理系統為管理員提供日志信息的存儲與分析等服務，后臺管理系統主要實現對接收到的數據進行存儲、顯示和查詢的功能，可以將感知層中采集到的空氣溫濕度、土壤基質溫濕度和二氧化碳濃度數據存儲到數據庫中，以便用戶可以通過手機APP端從數據庫中調取并查看歷史數據記錄。后臺把感知層采集來的數據通過傳輸層傳輸后進行分析，根據預設的數據范圍，在實際測得的數據不在預設范圍內時，進行自動控制硬件設備的開啟和關閉，比如控制卷簾機的正轉與反轉。卷簾或放簾一定程度，觸發設定好的行程開關，電機停止運行。手機APP端實現了用戶對大棚環境數據的查看和硬件設備的調控；實現了大棚的空氣溫濕度、光照，土壤的溫濕PH值等信息的監看；同時還會實現對照明、通風口以及卷簾機、風機、澆水等控制。

4運行

目前主要推廣對象也是節能智慧大棚的試點—大棚較多的武清區的河西務鎮。同時，也將設計的盒子修改傳感器（只要溫濕度傳感器），應用于塘沽糧庫，該糧庫一共60個糧倉，每個糧倉都需要對溫濕度檢測，原來使用傳統的人為測量并多次不同地點采樣進行測量，這樣工作效率勢必會低。因此在糧庫中使用智能農業盒子，每個糧庫安裝10個溫濕度傳感器，其中9個放置在內部，1個放糧倉外。需要通過判斷糧庫外的溫濕度和庫內溫濕度對比開控制是否開關風扇，首先濕度權值重，如果室外濕度高于糧庫內，即使庫內溫度再高也不能開通風。另外一個應用主要應用于塘沽鹽場，應用效果較好。

參考文獻

[1]賈徐慶.物聯網技術在“智慧農業”中的應用研究[J].電腦編程技巧與維護,2018(12):45-46+62.

[2]趙剛,李小紅,呂向風.基于物聯網的智能花盆系統的設計與實現[J].計算機產品與流通,2018(02):123.

[3]笪海波.智能監控物聯網管理在果蔬種植中的應用[J].現代農業科技,2018(20):99+101.

作者：徐文起 單位：天津健智者行空調技術有限公司 天津天獅學院信息科學與工程學院