基于物联网的温室大棚数字化管理系统设计与应用

摘要

随着计算机技术、物联网技术、传感器技术以及移动互联网技术的飞速发展，数字化温室大棚正成为设施农业的重要形式。本文以物联网技术为核心，集传感器技术、嵌入式微处理器技术、计算机网络技术、移动互联网技术等多种技术手段，设计并实现了以种植物生长环境信息智能感知、生长条件调控设备的智能控制、温室大棚的远程管理三层架构的温室大棚数字化管理系统。
　　论文的主要工作如下:
　　(1)对温室大棚的实际需求进行了分析，确定了植物生长环境参数指标智能感知、植物生长条件调节设备智能监控、数据传输、数据存储、视频监控以及用户管理六大功能模块，并设计了由智能感知层、智能控制层以及管理信息层组成的三层系统架构。
　　(2)设计了基于CC2530的温室大棚智能感知器，通过对温室大棚环境的多点布局，实现对空气温/湿度、土壤温/湿度、土壤酸碱度、光照度、CO2浓度以及视频监视的实时采集，采用ZigBee无线组网通信与智能控制器互联互通。
　　(3)设计了基于STM32的农业温室大棚智能控制器，通过传感器联动、定时、近/远程手动三种操控模式的选择与设定，实现对温室大棚排风机、遮阳帘、喷淋、水帘等设备的监控，采用WiFi通信与云存储服务器互联互通。并给出了硬件组成原理图和软件设计框图。
　　(4)研发了远程监控与管理信息系统。设计了基于MySQL数据库设计农业温室大棚数字化管理系统的数据库、基于B/S架构的温室大棚Web管理信息子系统、基于iOS操作系统的温室大棚手机APP移动互联操控平台，实现对温室大棚远程监控、视频监控以及种植物和人员管理。
　　设计的系统成功应用在海南博大兰花科技有限公司兰花温室大棚。经实际运行结果表明，本系统能全面采集与存储温室大棚种植物生长环境参数，能正确监控植物生长条件调节设备，能通过手机APP对温室大棚进行远程操控管理，系统运行稳定、各项操作方便易用，满足了数字化温室大棚各项设计要求。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景

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 本文要解决的问题和所做的工作

第二章 农业温室大棚数字化管理系统总体设计

2．1 农业温室大棚数字化管理系统需求分析

2．1．1 植物生长环境参数指标的智能感知

2．1．2 植物生长环境参数指标调节设备的智能监控

2．1．3 数据传输

2．1．4 数据存储

2．1．5 视频监测

2．1．6 用户管理

2．2 农业温室大棚数字化管理系统架构设计

2．3 本章小节

第三章 农业温室大棚现场监测与控制子系统设计与实现

3．1 温室大棚智能感知器设计与实现

3．1．1 智能感知器硬件设计

3．1．2 智能感知器软件设计

3．2 温室大棚智能控制器设计与实现

3．2．1 智能控制器硬件设计

3．2．2 智能控制器软件设计

3．2．3 智能控制器控制策略

3．3 本章小结

第四章 农业温室大棚远程监控与管理系统设计与实现

4．1 基于B／S架构的Web信息管理系统的设计与实现

4．1．1 基于B／S体系架构的Web信息管理系统的功能设计

4．1．2 温室大棚Web生产管理系统开发框架

4．1．3 数据库设计

4．2 iOS手机APP设计与实现

4．2．1 iOS手机APP开发环境搭建

4．2．2 iOS手机APP界面设计

4．2．3 iOS手机APP通讯模块设计

4．2．4 iOS手机APP数据本地化方案设计

4．3 本章小结

第五章 系统运行与测试

5．1 测试环境

5．2 测试情况

5．3 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 本文结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况