當(dāng)前位置:首頁(yè) > 物聯(lián)網(wǎng) > 《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)》雜志
[導(dǎo)讀]摘 要:當(dāng)前較多的農(nóng)業(yè)大棚仍采用傳統(tǒng)的人工操作和控制方法,出現(xiàn)較多弊端。管理粗放、技術(shù)設(shè)施落實(shí)不到位、智能化水平低導(dǎo)致單位生產(chǎn)效率低、投入產(chǎn)出比不高、農(nóng)業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量安全水平起伏較大。本設(shè)計(jì)提出了基于LPC4357的農(nóng)業(yè)大棚管理系統(tǒng),使用溫度、濕度、光敏傳感器檢測(cè)農(nóng)業(yè)大棚的溫濕度和光照值,通過(guò)ZigBee將數(shù)據(jù)傳送給主控,并將最終數(shù)據(jù)顯示在LCD屏上。當(dāng)大棚環(huán)境中的溫度高于設(shè)定值時(shí),自動(dòng)開(kāi)啟大棚通風(fēng)系統(tǒng),進(jìn)行通風(fēng)換氣降溫;當(dāng)土壤濕度低于設(shè)定值時(shí), 啟動(dòng)大棚內(nèi)的灌溉系統(tǒng)進(jìn)行灌溉,當(dāng)濕度達(dá)到設(shè)定值時(shí)則自動(dòng)停止,實(shí)現(xiàn)智慧農(nóng)業(yè)。

DOI:10.16667/j.issn.2095-1302.2017.09.030

引 言

根據(jù)我國(guó)的國(guó)情,農(nóng)業(yè)較工業(yè)而言占據(jù)較大比重。但我國(guó)農(nóng)業(yè)工業(yè)化水平較低,傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大棚較多。傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)大棚存在以下弊端:

(1) 傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大棚基本都采用人工管理,管理程序多且復(fù)雜,同時(shí)人工管理投入大,容易產(chǎn)生錯(cuò)誤,易造成大棚溫度過(guò)高、過(guò)低、過(guò)潮、過(guò)干等;

(2) 由人工管理的農(nóng)業(yè)大棚無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大棚的狀態(tài),

(3) 傳統(tǒng)大棚燃料消耗較大,導(dǎo)致成本較高,降低了收益。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)大棚生產(chǎn)效率低、成本高、產(chǎn)量低等特點(diǎn)已無(wú)法滿足工業(yè)信息化時(shí)代的要求。隨著我國(guó)人口逐漸增多,人民生活條件也逐漸改善,傳統(tǒng)大棚已不能滿足現(xiàn)代人的需求,開(kāi)發(fā)智能管理大棚勢(shì)在必行!

1 系統(tǒng)方案介紹

系統(tǒng)基于LPC4357,使用溫度、濕度、光敏傳感器檢測(cè)農(nóng)業(yè)大棚的溫濕度和光照值,通過(guò) ZigBee 將數(shù)據(jù)傳送給主控, 并將最終數(shù)據(jù)在LCD上顯示出來(lái)。

本設(shè)計(jì)系統(tǒng)框圖如圖 1 所示。本設(shè)計(jì)由數(shù)據(jù)采集模塊、ZigBee 無(wú)線傳輸模塊、主控模塊和自動(dòng)調(diào)節(jié)模塊等組成。數(shù)據(jù)采集模塊將采集到的溫濕度和光照信息通過(guò)ZigBee 協(xié)議棧傳送給與LPC4357 連接的ZigBee 節(jié)點(diǎn);ZigBee 節(jié)點(diǎn)再通過(guò)串口將數(shù)據(jù)發(fā)送至LPC4357 主控模塊 ;如果某一大棚的參數(shù)超過(guò)設(shè)定值,液晶屏?xí)霈F(xiàn)紅色告警,如果溫度過(guò)高則開(kāi)啟風(fēng)扇進(jìn)行通風(fēng)降溫,若土壤濕度過(guò)低,則啟動(dòng)自動(dòng)灌溉裝置進(jìn)行灌溉。

基于ARM的農(nóng)業(yè)大棚管理系統(tǒng)

2 硬件設(shè)計(jì)

2.1 主控模塊介紹

LPC4357 擁有 Cortex-M4 處理器與 32 位的 ARM,最 高運(yùn)行頻率為 168 MHz,內(nèi)部集成 1 MB 閃存,192+4 KB 的 SRAM,可外擴(kuò) Micro SD 卡存儲(chǔ),6 路串口,工作溫度范圍 為 0 ℃ ~ 40 ℃,工作電壓為 5 V。

PF9 控制風(fēng)扇繼電器,驅(qū)動(dòng)降溫控制;由 PF10 控制土 壤灌溉繼電器,驅(qū)動(dòng)自動(dòng)灌溉裝置。

2.2 ZigBee 無(wú)線通訊模塊介紹

ZigBee 技術(shù)是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低速率、 低成本的雙向無(wú)線通訊技術(shù)。主要用于短距離、低功耗且傳 輸速率不高的各種電子設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸及典型的有周 期性數(shù)據(jù)、間歇性數(shù)據(jù)和低反應(yīng)時(shí)間數(shù)據(jù)的傳輸。

ZigBee 無(wú)線傳輸模塊以 CC2530 芯片為核心進(jìn)行相互間 的通訊。本設(shè)計(jì)有 5 個(gè) ZigBee 節(jié)點(diǎn),其中 1 個(gè)為接收,其余 4 個(gè)為發(fā)送。4 個(gè)發(fā)送節(jié)點(diǎn)分別發(fā)送大棚溫度、濕度、光照和 土壤濕度值。

2.3 各傳感器介紹

本設(shè)計(jì)用到的傳感器包括溫度傳感器 DS18B20、濕度傳 感器 DHT11、光敏電阻以及土壤濕度傳感器。這些傳感器負(fù) 責(zé)采集信息,并將采集到的信息分別通過(guò) 4 個(gè) ZigBee 發(fā)送模塊發(fā)送給接收模塊。

2.4 串口電路

發(fā)送端通過(guò)串口將數(shù)據(jù)發(fā)送至無(wú)線協(xié)議棧中,通過(guò)無(wú)線發(fā)送給接收端,接收端接收到信息后通過(guò)串口發(fā)送給 LPC4357 主控制板,主控制板接收、處理串口信息進(jìn)行界面顯示,進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后,LPC4357 通過(guò)一個(gè)IO 口發(fā)送控制信號(hào),以此來(lái)驅(qū)動(dòng)自動(dòng)灌溉裝置或降溫裝置。

3 軟件設(shè)計(jì)

3.1 軟件環(huán)境介紹

本設(shè)計(jì)運(yùn)用Keil 公司研發(fā)的RealView MDK 軟件,該編程軟件被全球超過(guò)十萬(wàn)嵌入式工程師或?qū)W者使用,是ARM 公司最新推出的針對(duì)各種嵌入式處理器的軟件開(kāi)發(fā)工具。它集成了業(yè)界領(lǐng)先技術(shù),融合了中國(guó)多數(shù)軟件工程師所需要的特點(diǎn)和功能。μVision4 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境支持ARM7、ARM9 和最新的Cortex-M3 內(nèi)核處理器,自動(dòng)配置啟動(dòng)代碼,具有強(qiáng)大的性能分析功能。

3.2 子節(jié)點(diǎn) ZigBee采集傳感器

ZigBee 接收流程如圖 2 所示。先檢測(cè)傳感器是否存在或完好,若存在或完好,讀取傳感器信息并進(jìn)行轉(zhuǎn)換,最終將數(shù)據(jù)寫入無(wú)線協(xié)議中并發(fā)送。

基于ARM的農(nóng)業(yè)大棚管理系統(tǒng)

3.3 ZigBee 接收流程

ZigBee 接收流程如圖 3 所示。接收端接收到數(shù)據(jù)后進(jìn)行 數(shù)據(jù)幀頭匹配,完成之后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷,從而控制自動(dòng)調(diào) 節(jié)模塊。

4 系統(tǒng)測(cè)試

與一般溫室大棚相似,應(yīng)設(shè)定參數(shù)滿足其光照、滴灌、 大棚內(nèi)二氧化碳濃度、濕潤(rùn)度以及土壤酸堿度等。測(cè)試周期 控制為一周,采樣時(shí)間間隔設(shè)定為1小時(shí),本系統(tǒng)采用模擬測(cè)試, 搭建按比例縮小的農(nóng)作物溫室大棚,對(duì)環(huán)境參數(shù)采集 24 組數(shù) 據(jù),對(duì)溫度、濕度、光照、土壤濕度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

通過(guò)自動(dòng)灌溉裝置與降溫裝置將數(shù)據(jù)控制在設(shè)定范圍。 一周監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如圖 4 所示,光照平均值如圖 5 所示。

基于ARM的農(nóng)業(yè)大棚管理系統(tǒng)

基于ARM的農(nóng)業(yè)大棚管理系統(tǒng)

5 結(jié) 語(yǔ)

對(duì)一周的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可以看出,本設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè) 大棚監(jiān)測(cè)及控制,解決了農(nóng)業(yè)大棚看護(hù)不科學(xué)、不及時(shí),從而 造成農(nóng)業(yè)產(chǎn)量下降,甚至無(wú)法收獲農(nóng)作物的問(wèn)題。


本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機(jī)構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點(diǎn),本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實(shí)性等。需要轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫?dú)角獸公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國(guó)汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認(rèn)證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開(kāi)發(fā)耗時(shí)1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動(dòng) BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來(lái)越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運(yùn)行,同時(shí)企業(yè)卻面臨越來(lái)越多業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險(xiǎn),如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報(bào)道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對(duì)日本游戲市場(chǎng)的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國(guó)國(guó)際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)開(kāi)幕式在貴陽(yáng)舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國(guó)國(guó)際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語(yǔ)權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機(jī) 衛(wèi)星通信

要點(diǎn): 有效應(yīng)對(duì)環(huán)境變化,經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)穩(wěn)中有升 落實(shí)提質(zhì)增效舉措,毛利潤(rùn)率延續(xù)升勢(shì) 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長(zhǎng) 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力 堅(jiān)持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運(yùn)營(yíng)商 數(shù)字經(jīng)濟(jì)

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺(tái)與中國(guó)電影電視技術(shù)學(xué)會(huì)聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會(huì)上宣布正式成立。 活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng) NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長(zhǎng)三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會(huì)上,軟通動(dòng)力信息技術(shù)(集團(tuán))股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱"軟通動(dòng)力")與長(zhǎng)三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉
關(guān)閉