基于物联网技术智能农业大棚.docx

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1、课题：基于物联网技术智能农业大棚专业物联网应用技术班级12物联网应用技术本作品运用有线的485通信方式与无线的ARM技术相结合的方式，智能拱棚的设计思想是利用单片机作为控制核心,利用自动化技术实现对大棚内空气温度、空气湿度、土壤的温湿度、光照强度等参数的采集,并将一些重要的数据信息通过有线传输网络在大棚内显示,方便工作人员及时调整预设参数，同时还通过RS-485总线将采集的数据信息传给上位机并对数据进行处理，将其直观的展现给工作人员，并附有报警系统，实现远距离的测控，构成智能拱棚的综合监控网络，比较准确的实现了棚内温湿度、通风时间光照时间及定时卷帘时间等的自动控制。智能拱棚的设计思想是利用单片

2、机作为控制核心，利用自动化技术实现对大棚内空气温度、空气湿度、土壤的温湿度、光照强度等参数的采集,并将一些重要的数据信息通过有线传输网络在大棚内显示，方便工作人员及时调整预设参数，同时还通过RS-485总线将采集的数据信息传给上位机并对数据进行处理,将其直观的展现给工作人员，并附有报警系统，实现远距离的测控，构成智能拱棚的综合监控网络，比较准确的实现了棚内温湿度、通风时间光照时间及定时卷帘时间等的自动控制。设tl卜题目基于物联网技术智能农业大棚指导教师综合阅评意见平时成绩0-20材料成绩040指导教师内容摘要物联网技术作为第三次信息产业浪潮，近年来已经成为全球科技人员和政府决策部门持续关注的热

3、点，相关产业研讨和学术交流如火似荼，方兴未艾。从“智慧地球”到“感知中国”，各国都在积极布局物联网产业格局，力图抓住物联网带动产业提升的战略机会。本作品运用有线的485通信方式与无线的ARM技术相结合的方式，智能拱棚的设计思想是利用单片机作为控制核心,利用自动化技术实现对大棚内空气温度、空气湿度、土壤的温湿度、光照强度等参数的采集,并将一些重要的数据信息通过有线传输网络在大棚内显示,方便工作人员及时调整预设参数，同时还通过RS-485总线将采集的数据信息传给上位机并对数据进行处理,将其直观的展现给工作人员，并附有报警系统，实现远距离的测控，构成智能拱棚的综合监控网络，比较准确的实现了棚内温湿度

4、、通风时间光照时间及定时卷帘时间等的自动控制。智能拱棚的设计思想是利用单片机作为控制核心，利用自动化技术实现对大棚内空气温度、空气湿度、土壤的温湿度、光照强度等参数的采集，并将一些重要的数据信息通过有线传输网络在大棚内显示，方便工作人员及时调整预设参数，同时还通过RS-485总线将采集的数据信息传给上位机并对数据进行处理,将其直观的展现给工作人员，并附有报警系统，实现远距离的测控，构成智能拱棚的综合监控网络，比较准确的实现了棚内温湿度、通风时间光照时间及定时卷帘时间等的自动控制。智能拱棚改善了传统的蔬菜种植者依靠种植经验对蔬菜生长进行模糊管理的缺陷，提高了测控精度和控制相应开关设备的及时性，降

5、低了工人的劳动强度，实现了根据外界条件精确的种植蔬菜。智能拱棚控制系统实现了环境数据及作物相关信息的精确采集，并根据采集信息控制相应设备，达到对作物生长条件的精准控制,提高了劳动力效率、蔬菜质量和产量。关键字：485通信 ARM技术 智能化精准控制第一章智能农业大棚远程监控系统11. 1智能大棚的产生和定义11.1.1 智能大棚的产生11.1.2 智能温室大棚的定义21.2物联网智能大棚的主要功能及特点31.2.1 物联网智能大棚的主要功能31.2.2 智能大棚的主要特点5L3物联网智能大棚的发展趋势5第二章物联网智能大棚的基本结构72. 1温室主体结构72. 2性能指标7第三章系统实现原理8

6、3. 2系统具体包括部分83. 3系统的具体工作流程：9第四章硬件设计103.1 主要元器件清单：104. 2原理图：10第五章软件设计145. 1软件设计要求145. 2系统测试及结果17第六章程序源码276. ICortexM4模块的部分代码276.2单片机系统（部分代码）306.3VB上位机系统（部分代码）35致谢39参考文献39第一章智能农业大棚远程监控系统随着经济的发展,现代化农业的研究越来越受到重视。在蔬菜种植方面,保温大棚己经成为现代化农业的重要组成部分，它在普通温室大棚的基础上,结合计算机自动控制技术，实现了大棚的高度智能化。它的原理是对影响作物生长的环境参数进行检测采集并进行

7、相关信息的显示，方便工作人员及时了解蔬菜生长相关信息，并通过中央计算机对采集信息进行处理；控制相应的开关设备，实现智能拱棚的自动控制。这种技术还可根据蔬菜作物生长的最佳条件对开关设备进行预设定，促进了作物的高产，同时节约了劳动力。1.1 智能大棚的产生和定义1.1.1 智能大棚的产生智能大棚是自动化控制程序用于在温室大棚智能控制的结果：智能化控制系统应用到大棚种植上，利用最先进的生物模拟技术，模拟出最适合棚内植物生长的环境，采用温度、湿度、Co2、光照度传感器等感知大棚的各项环境指标，并通过微机进行数据分析，由微机对棚内的水帘、风机、遮阳板等设施实施监控，从而改变大棚内部的生物生长环境。比较人

8、工的控制来说，智能控制最大的好处就是能够相对恒定的控制大棚内部的环境，对于环境要求比较高的植物来说，更能避免因为人为因素而造成生产损失。相对生产来说，将智能化控制系统应用到大棚生产以后，产量与质量比人工控制的大棚都有极大的提高，对于不同的种植品种而言，提高产量与质量相对不同，对于档次较高的经济作物来说，生产效率可以提高30%以上。相对运行成本来的核算，对于有一定规模的种植企业来说，极大的降低了劳动力成本，设备的投入与运行，可以完全由节约下来的劳动力成本中核算出来，使用时间越长，光节约的劳动力成本就是一笔巨大的利润。智能农业大棚的特点其主要内容如下：(1)可控制性、可靠性强，可联网远程监控等。(

9、2)智能大棚主要根据检测到的温度、湿度、光照、肥料等因素，通过控制对应的风机、微喷滴灌、湿帘、遮阳网等执行设备，依靠温室智能控制和用户设定的参数调节环境参数达到作物生长最适宜的程度。(3)根据作物不同生长阶段对环境的需求不同而进行自动调节各个控制设备，知道参数达到设定要求。(4)温室控制从环境控制因素控制可分为：单因子控制和多因子综合控制。1.1.2 智能温室大棚的定义物联网智能温室控制系统采用当前比较热门的无线传感器网络技术、ARM嵌入式技术传感器技术相结合的方式，精准采集温室内部环境的各项指标，驱动相应执行器件(风扇加、湿器、加热器)平稳控制温室内部环境的变化。随着近代科技的发展，昔日的塑

10、料大棚正在逐步被行业淘汰，应用各种先进科技成果的智能大棚受到市场青睐，而物联网技术的应用着实把温室大棚的智能性发挥到极致，下面我们就看看物联网技术在温室大棚项目中的应用。物联网智能大棚，一个是农业装备，一个是网络尖端技术，似乎并没有着直接的联系，近年来科研成果让两者成为了“你中有我，我中有你”的“亲密恋人”。我们知道物联网是指在计算机互联网的基础上，利用射频识别技术、无线数据通信技术等构造一个实现全球物品信息实时共享的实物互联网，而物联网温室大棚我们可以简单理解为引入了物联网技术的温室。实际上，物联网技术是将各种感知技术、现代网络技术和人工智能与自动化技术聚合与集成应用。在大棚环境里，单栋大棚

11、可利用物联网技术，成为无线传感器网络一个测量控制区，采用不同的传感器节点和具有简单执行机构的节点，如风机、低压电机、阀门等工作电流偏低的执行机构，构成无线网络，来测量基质湿度、成分、PH值、温度以及空气湿度、气压、光照强度、二氧化碳浓度等，再通过模型分析，自动调控大棚环境、控制灌溉和施肥作业，从而获得植物生长的最佳条件。对于大棚成片的农业园区，物联网也可实现自动信息检测与控制。通过配备无线传感节点，每个无线传感节点可监测各类环境参数。通过接收无线传感汇聚节点发来的数据，进行存储、显示和数据管理，可实现所有基地测试点信息的获取、管理和分析处理，并以直观的图表和曲线方式显示给各个大棚的用户，同时根

12、据种植植物的需求提供各种声光报警信息和短信报警信息，实现大棚集约化、网络化远程管理。此外，物联网技术可应用到大棚生产的不同阶段。在大棚准备投入生产阶段，通过在大棚里布置各类传感器，可以实时分析大棚内部环境信息，从而更好地选择适宜种植的品种；在生产阶段，从业人员可以用物联网技术手段采集大棚内温度、湿度等多类信息，来实现精细管理，例如遮阳网开闭的时间，可以根据大棚内温度、光照等信息来传感控制，加温系统启动时间，可根据采集的温度信息来调控等；在产品收获后，还可以利用物联网采集的信息，把不同阶段植物的表现和环境因子进行分析，反馈到下一轮的生产中，从而实现更精准的管理，获得更优质的产品。1.2 物联网智

13、能大棚的主要功能及特点1.2.1 物联网智能大棚的主要功能L温湿度监测功能温湿度采集节点配有温湿度传感器SHTlO,实时监测温室内部空气的温度和湿度。测湿精度可达土4.5%RH,测温精度可达土0.5（在25C）.2 .光照度监测功能光照度采集节点采用光敏电阻来实现对温室内部光照情况的检测，其实时性强，应用电路简单。3 .安防监测功能当温室周边有人出现时，安防信息采集节点便向主控中心发送信号，同时光报警。安防信息采集节点采用的传感器为人体红外感应模块，它检测的最远距离为7米，角度在IOoO左右。4 .视频监测功能这项功能由网关中的摄像头来完成。摄像头实时捕获温室内部的画面，而后通过USB接口将画

14、面数据传输给网关处理。我们既可以在触屏液晶显示器上看到温室内部的实时画面，又可以通过PC机远程访问的方式来观看温室内部的实时画面。5 .控制风扇促进植物光合作用功能植物光合作用需要光照和二氧化碳。当光照度达到系统设定值时，系统会自动开启风扇加强通风，为植物提供充足的二氧化碳。6 .控制加湿器给空气加湿功能如果温室内空气湿度小于设定值，系统会启动加湿器，达到设定值后便停止加湿。7 .控制加热器给环境升温功能当温室内温度低于设定值时，系统便启动加热器来升温，直到温度达到设定值为止。8 .局域网远程访问与控制功能物联网通过网关加入局域网。这样用户便可以使用PC机访问物联网数据，通过操作界面远程控制温

15、室内的执行器件，维护系统稳定。9 .控制参数设定及浏览对所要实现自动控制的参数（温度、湿度）进行设置，以满足自动控制的要求。用户既可以直接操作网关界面上的按钮来完成系统平衡参数的设置，又可以通过PC机或手机远程访的方式完成参数的设置。10 .显示实时数据可显示温室内部各项指标的实时数据，便于观察系统某时间段内整体的检测状况。11 .显示历史数据可显示出温室内各测量参数的日、月、年参数变化，根据该曲线可合理的设置参数，可分析环境的变化对植物生长的影响。1.2.2智能大棚的主要特点CortexM4处理器强效的处理能力除了工业自动化的客观需要外，还有许多独特的优点。它较好地解决了工业控制领域中普遍关心的可靠、安全、灵活、方便、经济等问题。其主要特点如下：1.CortexM4处理器与485通信网络相结合。2 .高效的ARMCorteX-M4处理器核心，它具有低功耗、高达512KB的闪存和64KB的内存、综合类领先的IEEE802.15.4兼容无线、密码学加速器和先进的防篡改检测。3 .CortexM4处理器不仅可以实现低功耗的目的，同时由于CorteXM4处理器具有丰富的引脚和强大的数据处理能力，使得在今后的系统扩展中留有了很大的余地，为系统将来的升级做了充分的准备。4 .基于RS-485通信网络可实现最多达256个节点的多点传输，可