基于嵌入式系统的农业温室大棚监控系统方案设计
农业温室大棚监控系统设计方案
定期对传感器、数据采集器、服务器 等设备进行检查，确保设备正常运行，
及时更换损坏部件。
3. 数据备份与安全
定期备份数据，确保数据安全。同时 ，加强系统安全防护，防止数据泄露
和篡改。
2. 软件更新
根据实际需求，对监控中心的软件进 行更新和升级，优化数据处理和分析 功能。
4. 扩展与升级
根据农业生产和监控需求，对系统进 行扩展和升级，如增加传感器种类、 提高数据传输速率等。
软件系统设计
01
数据采集与处理
设计数据采集程序，实时收集各传感器的数据，并进行预处理和异常检
测，确保数据的准确性和有效性。
02
控制策略设计
根据农业专家和农民的经验，设计智能控制策略，实现大棚环境的自动
调节和优化。
03
数据存储与分析
设计数据存储程序，对大棚环境和作物生长数据进行长期保存，并利用
数据分析工具，对历史数据进行分析和挖掘，术，实现温室大棚的 智能化管理和自动化控制 。
系统功能概述
数据采集功能
实时监测温室大棚内的温度、湿度、 光照、CO2浓度等环境参数，以及作 物的生长状况。
远程控制功能
用户可通过手机APP或电脑端远程控 制系统设备的开关，实现温室大棚的 智能化管理。
01
02
数据传输功能
传感器选择
选用温度、湿度、光照、CO2浓度等 传感器，确保对大棚环境进行全面监 测。
控制设备选择
采用智能控制器，根据传感器数据和 预设策略，对大棚内的通风、遮阳、 灌溉等设备进行精确控制。
数据存储设备
选用稳定可靠的数据存储模块，实时 保存传感器数据和控制记录，确保数 据安全和可追溯。
通信设备
基于嵌入式系统的温室环境控制系统设计与实现
基于嵌入式系统的温室环境控制系统设计与实现温室环境控制系统是目前农业中非常重要的一种系统，它的主要功能是通过控制温室内环境的湿度、光照、温度等要素，来实现种植优质农产品的目的。
传统的温室环境控制系统需要人工干预，但是随着技术的不断发展，基于嵌入式系统的温室环境控制系统正在成为越来越受欢迎的选择。
一、嵌入式系统的优势嵌入式系统是一种专门用于特定应用的计算机系统，它通常需要在有限的硬件资源下完成目标任务。
在温室环境控制系统中，嵌入式系统有以下几个优势：1、低功耗。
嵌入式系统能够在低功耗下正常运行，不需要大量的电力支持，从而能够节省能源和成本。
2、高可靠性。
嵌入式系统应用场景的特殊性质使得它需要具备高稳定性和高可靠性，能够在恶劣环境下保证正常运行。
3、体积小。
嵌入式系统集成了大量硬件和软件功能，却能够紧凑地塞在一个小的外壳内，减小了系统的占地面积。
4、低成本。
嵌入式系统的制造成本较低，同时维护成本也较低。
基于以上几个优势，嵌入式系统在温室环境控制系统中将会发挥重要的作用。
二、温室环境控制系统的实现温室环境控制系统的实现分为三个模块：数据采集模块、决策控制模块、执行控制模块。
下面分别进行说明。
1、数据采集模块数据采集模块是温室环境控制系统中最重要的模块，它主要负责采集温室内外环境的各种参数信息，并通过传感器将这些信号处理后发送给决策控制模块。
数据采集模块所需要采集的信息包括温度、湿度、光照强度等多种信号。
这些数据应该在每个采集周期内进行采集，并发送给主控制芯片进行处理。
2、决策控制模块决策控制模块主要负责每个采集周期内的数据处理和分析，并根据处理和分析结果做出最优的控制决策。
其主要流程如下：首先，将采集周期内的温度、湿度、光照强度等信息发送到决策控制模块，然后根据当前环境的实际情况，结合控制策略、环境变量等因素，对温室内外环境进行决策控制。
3、执行控制模块执行控制模块负责将决策控制模块的最优决策实现。
其主要流程如下：执行控制模块需要根据温室内外环境变化情况，执行各种决策控制策略。
【精品】温室大棚智能监测系统嵌入式课程设计
教学单位计算机学院学年2014-2015《嵌入式系统应用与设计》课程设计报告题目温室大棚智能监测系统班级2014级计算机科学与技术专升本班姓名段娇娇2郭小花2李珍20149鲁曼20149王宛宛2指导教师张鹏程肖燕2015年1月9日目录一、课程设计的性质和目的............................ 错误!未指定书签。
二、课程设计的内容及实施案例........................ 错误!未指定书签。
三、课程设计时间地点................................ 错误!未指定书签。
四、课程设计要求.................................... 错误!未指定书签。
五、课程设计的实施流程.............................. 错误!未指定书签。
六、课程设计的评价标准.............................. 错误!未指定书签。
七、课程设计系统实现(学生完成）..................... 错误!未指定书签。
1系统概述.......................................... 错误!未指定书签。
1.1课题背景.................................... 错误!未指定书签。
1.2课题简介.................................... 错误!未指定书签。
1.3设计原理.................................... 错误!未指定书签。
1。
4课题依据................................... 错误!未指定书签。
1。
5需求分析................................... 错误!未指定书签。
1。
5.1系统功能和结构....................... 错误!未指定书签。
农业温室大棚监控系统的整体设计方案(包括软硬件实现)
农业温室大棚监控系统的整体设计方案（包括软硬件实
现）
一、项目概述
1.1 引言
近年来，温室大棚种植为提高人们的生活水平带来极大的便利，得到了迅速
的推广和应用。
种植环境中的温度、湿度、水位等环境因子对作物的生产有很
大的影响。
传统的人工控制方式难以达到科学合理种植的要求，存在大量的资
源浪费，违背了环境保护的主题。
目前国内可以实现上述环境因子自动监控的
系统还不多见，而引进国外具有多功能的大型连栋温室控制系统价格昂贵，不
适合国情。
针对目前大棚发展的趋势，提出了一种农业温室大棚监控系统的设计。
本项
目通过温度传感器DS18B20，湿度传感器DHT11 和水压传感器D3B 来采集大棚内温度、湿度和水位等信息情况，并用无线透传模块LSDRF4717M04 发送
到温室大棚主控制台，主控制台通过液晶N5110 显示大棚内温度，湿度和水位情况，农户可以通过按键，自己设定植物生长的最适温度，湿度及水位范围，
一旦发现温度、湿度及水位超出设定的范围，则通过GPRS 模块将大棚内温度、湿度和水位等信息发送到农户手机中。
农户根据经验，在很远的地方回复短信
给温室大棚主控制台，主控制台根据农户的命令来执行相应的措施。
另外，我
们基于TCP/IP 和WEB 的嵌入式以太网控制器，实现网页监测、控制。
1.2 项目背景/选题动机
温室产业及相关技术在国内外的发展速度很快。
如在荷兰的阿姆斯特丹RAI 展览馆每年11 月举办一次国际花卉展览会，2003 年就有来自世界各国的477。
《2024年智慧农业大棚监控系统的设计与实现》范文
《智慧农业大棚监控系统的设计与实现》篇一一、引言随着科技的发展，智慧农业成为了农业领域发展的重要方向。
智慧农业大棚监控系统是智慧农业的重要组成部分，通过集成物联网、传感器、大数据等先进技术，实现对农业大棚环境的实时监测和智能调控，提高农业生产效率和产品质量。
本文将介绍智慧农业大棚监控系统的设计与实现过程。
二、系统设计1. 系统架构设计智慧农业大棚监控系统采用分层设计的思想，主要包括感知层、传输层、应用层。
感知层负责采集大棚环境数据，传输层负责将数据传输到服务器端，应用层负责数据的处理和展示。
2. 硬件设计（1）传感器：传感器是智慧农业大棚监控系统的核心组成部分，主要包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器、CO2浓度传感器等，用于实时监测大棚环境参数。
（2）控制器：控制器负责接收传感器数据，并根据预设的阈值进行相应的调控操作，如调节温室遮阳帘、通风口等。
（3）网络设备：网络设备包括无线通信模块和有线网络设备，用于将传感器数据传输到服务器端。
3. 软件设计（1）数据采集与处理：软件系统通过与硬件设备的通信，实时采集大棚环境数据，并进行预处理和存储。
（2）数据分析与展示：软件系统对采集的数据进行分析和挖掘，通过图表、报表等形式展示给用户，帮助用户了解大棚环境状况和作物生长情况。
（3）智能调控：软件系统根据预设的阈值和调控策略，自动或手动调节温室设备，如调节温室遮阳帘、通风口等，以保持大棚环境在最佳状态。
三、系统实现1. 硬件实现硬件设备选型与采购：根据系统需求，选择合适的传感器、控制器和网络设备，并进行采购。
设备安装与调试：将硬件设备安装在大棚内，并进行调试，确保设备能够正常工作并采集准确的数据。
2. 软件实现（1）数据采集与处理模块：通过与硬件设备的通信，实时采集大棚环境数据，并进行预处理和存储。
采用数据库技术对数据进行管理和维护。
（2）数据分析与展示模块：通过数据分析算法对采集的数据进行分析和挖掘，以图表、报表等形式展示给用户。
基于嵌入式平台的智慧大棚开发
基于嵌入式平台的智慧大棚开发一、智慧大棚概述智慧大棚是利用现代信息技术、传感器技术和自动控制技术，将农业生产过程进行信息化、自动化管理的一种先进生产模式。
通过传感器感知内外部环境信息，通过云计算、大数据分析对农作物需水需养分等信息进行智能化管理，实现对自然环境的精准监测和合理调控，提高农作物的产量和质量。
同时利用自动控制技术，实现大棚内的环境控制、植物生长管理等工作的自动化，减少人工成本和能源消耗。
1.传感器技术基于嵌入式平台的智慧大棚开发中，传感器技术起着关键的作用。
传感器可以感知大棚内外的温度、湿度、光照、二氧化碳浓度等环境信息，还可以感知土壤的湿度、养分含量等信息。
这些信息对于农作物的生长和生产至关重要，通过传感器收集的数据，可以帮助农民科学地调整大棚内的环境条件，为农作物提供最适宜的生长环境。
2.嵌入式系统嵌入式系统是一种特殊的计算机系统，通常用于控制、监测和数据处理等特定的应用领域。
在智慧大棚中，嵌入式系统可以实现大棚内环境的监测和控制，对传感器采集到的环境信息进行处理，通过执行相应的控制策略，实现自动灌溉、自动通风、自动遮阳等功能，提高大棚内农作物的生长和产量。
3.互联网技术互联网技术在智慧大棚中也发挥着重要的作用。
通过互联网技术，可以实现对大棚内外环境信息的远程监测和控制。
农民可以通过手机、电脑等设备，随时随地监测大棚内部的环境信息，实时了解农作物的生长状况，及时调整管理策略。
农民还可以通过互联网平台获取农业生产的相关知识和信息，为农业生产提供技术支持和决策参考。
三、智慧大棚的优势与挑战1.优势智慧大棚相对于传统大棚具有以下几个明显的优势：（1）提高生产效率。
通过智能化技术的运用，可以实现对大棚内部环境的精准监测和自动调控，为农作物提供最适宜的生长环境，提高农作物的生长速度和产量。
（2）节约资源和成本。
智慧大棚可以实现自动化的管理和控制，减少了人工成本和能源消耗，提高了资源利用效率，降低了生产成本。
农业大棚监控系统设计方案
农业大棚监控系统设计方案
**一、引言**
随着农业生产的现代化和智能化进程的推进，农业大棚作为一种重要的农业生产方式，得到了广泛应用。
但是，传统的农业大棚管理存在一些问题，如温湿度控制不稳定、水肥管理困难、病虫害防治不及时等。
为了解决这些问题，设计一个农业大棚监控系统能够提高农业生产的效率和产量，也能够减少农业生产中的风险和损失。
**二、系统需求分析**
1. 温湿度监测：监测农业大棚的温度和湿度，及时反馈数据，确保农作物在适宜的生长环境中。
2. 光照监测：监测农业大棚的光照强度，合理调节光照，提高农作物的生长质量。
3. CO2浓度监测：监测农业大棚的CO2浓度，合理控制CO2浓度，促进植物光合作用。
4. 水肥控制：监测农业大棚的水分和肥料的使用情况，自动化调节水肥供应量。
5. 病虫害监测：监测农业大棚的病虫害情况，及时预警并采取措施进行防治。
6. 远程监控：能够通过手机或电脑远程监控农业大棚的运行情况，方便及时调整管理策略。
**三、系统设计方案**
1. 硬件部分
为了实现农业大棚监控系统的各项功能，需要搭建以下硬件设施：
- 温湿度传感器：安装在农业大棚内部，实时监测温湿度数据。
- 光照传感器：安装在农业大棚内部，实时监测光照强度。
- CO2传感器：安装在农业大棚内部，实时监测CO2浓度。
- 水肥控制装置：根据水肥浓度和农作物需求，自动化调节水肥供应量。
基于嵌入式的大棚监控系统的研究与设计
基于嵌入式的大棚监控系统的研究与设计近年来全球气候变暖，各类气象灾害频率发生，我国的重要农业基地开始大力普及大棚种植技术。
大棚种植对棚内环境要求极其严格，而传统的大棚监控技术难以满足移动监控需求，对大棚进行移动的、及时的环境监控成为一个难题。
由于目前我国大棚种植普遍采用人工读取环境计度数，或是基于有线局域网的监控。
人工读取的监控方式，浪费了极大的人力物力；有线通信监控方式也存在布线复杂、监控中心必须有人值守等等问题。
管理人员一旦因特殊原因离开监控中心时，将无法及时获得大棚环境信息，无法对突发事件进行快速响应。
对于大型的大棚种植基地，管理人员迫切需要一种便于携带、快速反应的终端系统，实现大棚种植监控的全局化、移动化管理，降低运行成本、提高管理效率和更好的对大棚种植环境进行监督。
本文工作主要包括三个部分：1)本文分析了当前大棚监控方案的无法实施移动监控的缺陷，提出一种基于嵌入式的大棚监控系统方案。
该方案采用嵌入式设备与无线通信技术将采集端、服务器端、监控终端有效的结合起来，并说明其可行性。
2)为保证该大棚监控方案的有效实施与高可用性，对整个大棚监控系统进行技术分析，并对系统中采集终端、中心服务器、监控终端进行详细的设计，进而对整个监控系统有较清晰的逻辑思路，为大棚监控系统的实现提供技术支撑。
3)依照大棚监控系统的总体设计，本文最后对监控系统中主要模块完成开发实现，主要包括：采集终端的采集、上传和自动充电功能；中心服务器端的数据处理、通信模块；监控终端的界面设计、数据处理、无线通信模块。
并对系统的运行结果进行分析，以证明本文设计的基于嵌入式的监控方案的可行性和合理性。
关键词：嵌入式，无线网络，监控，手持终端，Linux1绪论1.1课题研究背景农业是整个国民经济不断发展与进步的重要支撑，是我国的最基本的国情，是关系着国家稳定发展最重要的基础产业，也是我国经济发展战略中的优先发展重点。
近几年，世界各地频繁发生自然灾害很大程度上威胁着我国农业的生产发展，在中国经济飞跃发展的时代，我国对于农业生产的安全性提出新的要求。
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基于嵌入式系统的农业温室大棚监控系统方案设计
引言
托普物联网研究发现智能大棚是基于嵌入式系统和无线传感器网络的自动控制系统，整个系统由无线监控节点、传感器、变频器和全GUI的人机控制终端等组成。
各种传感器、语音呼叫和控制状态数据由安置在各个大棚里的监控节点来采集，再通过无线局域网传输到控制中心，计算机根据预先设定的数据，通过数据比较结合PID算法来精确控制各个控制终端。
用户可以随时调整这些自动控制，以便让大棚始终处于一个最佳生长环境。
1 系统设计方案
系统设计主要分为两个部分，即终端虚拟控制平台系统和大棚基站系统的设计，与传统的仪器相比，基于计算机的虚拟仪器的优势就是它可以方便地进行组网通信，实现连栋大棚的规模化管理，提高系统的灵活性。
首先，系统通过大棚基站内的无线传感器节点对棚内的各个环境参数进行采集（如温度、湿度、光强、CO2浓度等），然后经过数据处理，再发送给终端虚拟控制中心，终端再通过数据比较和自适应PID控制算法发出控制指令，大棚基站接到控制指令后，对棚内的外围电气设备进行相应的控制，从而改变棚内的环境参数。
如果在设定的时间内没有接到终端的控制指令，大棚基站则会通过与内部设定的环境参数的比较，对相应的电气设备进行控制操作，这种方法的好处是可以避免在终端维修或网络繁忙时出现数据遗失所造成的大棚基站失控。
此外，终端和基站、基站和基站之间还可以进行语音呼叫，使终端用户可以随时和各棚内的工作人员进行联系，了解大棚基站的运作状况。
其系统结构框图如图1所示。
图一、系统结构框图
2 系统硬件设计
系统监控主要由大棚基站和PC终端机两部分组成，PC机终端是整个系统的数据管理和控制决策中心，根据棚内的具体参数，由终端系统专家发出最合理的参数设置和控制指令。
大棚基站通过无线传感器网络节点进行数据采集，并与PC机终端所设定的参数进行比较，从而对外围电气设备进行控制，以改变棚内的环境，使棚内达到一个最佳的生长环境，并把棚内的环境参数、电气设备的状态反馈给PC机终端。
2．1 基站控制系统
大棚基站控制系统以32位嵌入式微处理器为核心，由无线数据采集子系统、外围控制电路子系统、语音子系统等组成，无线数据采集子系统由多个无线传感器网终节点构成，可实时多点地准确采集大棚内的环境参数，并传给对应的基站。
当终端控制台把基站设定为自动控制方式时，基站便可对接收到的数据进行处理，并与系统设定的参数进行比较，然后发出控制指令来对外围控制电路子系统进行控制（包括换气扇、灌溉网络、采光子系统等）。
当终端控制台设定基站为手动控制时，终端可以通过对基站地址的设定选择指定的基站进行手动控制操作，其原理框图如图2所示。
图二、大棚基站结构原理框图
2．2 无线数据采集系统的设计
网络节点采用32位EasyARM1138为主控制器，无线数据传输采用nRF24L01无线传输模块，nRF24L01是一款新型单片射频收发器件，工作于2．4～2．5 GHz ISM频段。
内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器、调制器等功
能模块，并融合了增强型ShockBurst技术，其中输出功率和通信频道可通过程序进行配置。
图3所示是其电路原理图。
2．3 外围控制电路的设计
外围控制电路子系统同样采用EasyARM1138为主控制芯片，辅以nRF24L01无线通信模块。
该子系统通过EasyARMll38的I／O口控制DAC08 32来产生正弦波，然后驱动变频器以改变外围各电气设备的工作状态，从而避免能源的浪费。
无线通信模块可实现终端与基站、基站与基站、基站与各无线传感器网络节点之间的组网通信功能。
3 系统软件设计
本智能大棚的终端虚拟化控制平台由Nokia公司Qt开发环境编写而成。
Qt是一个多平台的C++图形用户界面应用程序框架。
它能提供给应用程序开发者建立艺术级图形用户界面所需的所有功能，可用于高性能的跨平台软件开发。
整个智能大棚的控制中心软件由6大部分组成，分别是控制内核模块、数据库模块、PID控制计算模块、串口通信模块、图形绘制模块、文件记录管理模块。
其控制
中心软件框架结构如图4所示。
3．1 数据库的设计
本程序中的数据库部分负责建立专家系统，用于存放各种植物参数和检索。
考虑到软件开发的成本问题，本系统采用了MySQL。
MySQL是一个快速客户机/服务器结构的SQL数据库管理系统，由一个服务器守护程序mysqld以及许多不同的客户程序和库函数组成，该系统虽然不是开源的，但可以免费使用。
其优点是功能强大，灵活性好，应用编程接口丰富，结构精巧。
考虑到植物所包含的信息很多，所以，在设计时可采用多表结构。
分别是植物名称、适宜生长温度、适宜生长湿度及生长时间段。
通过利用MySQL编程语言可实现对数据库的访问。
Qt的QtSql模块通过数据库驱动可与不同的数据库进行通信。
创建一个数据库连接需要做如下三个步骤：激活驱动程序、配置好连接信息和打开连接。
整个创建过程可以放在内核模块的构造函数里。
其程序如下：
在内核模块中，通过QtSql提供的相应API可完成数据库的读写操作。
3．2 PID控制计算
预设定参数可由程序预先设定好，用户可在主控制界面的“大棚设置”中进行参数修改。
现场信号由各个对应的传感器采集，然后经过量化、编码后传给计算机。
利用计算机上的PID控制计算模块进行计算，再将结果通过无线网络传给各个大棚的控制节点，这些节点再将信号进行解码分析，即可得出变频器控制信号。
这样，变频器通过改变各个泵机、风扇或电磁阀工作，就可以调整各个参数。
从而实现一个完整的PID控制。
系统中的偏差e是给定值SP（预设定参数）和过程变量PV（实际值，通过传感器采集）的差。
通过PID控制可描述输出M（t）作为比例项、积分项和微分项的运算关系：
式中：M（t）是PID的输出，是关于时间的函数；Kc是PID的回路增益；e 是PID回路偏差，即专家数据与传感器采集数据的差；Minitial是PID回路初始值。
为了能够在计算机中实现PID控制功能，必须对连续的PID控制方程进行离散化操作。
即对误差进行周期采样，然后经计算输出。
下面是PID计算的核心部分程序：
4 结语
本文设计的采用虚拟控制技术和无线传感器网络技术开发的经济型大棚智能测控系统，是一种集监、控、管于一体的大棚温室智能化监控设施，其特点是可同时实现几个、几十个大棚相关参数的监测控制，并就地显示及无线组网方式传输，实现对水泵、通风扇、灯光等装置的集中智能控制，以及对温室环境的智能调节和预报警，从而实现对作物生长环境的智能化控制和温室作物的科学管理，实现资源的优化配置，以达到作物稳产、高产、高效的现代农业要求。
若在系统中增加对太阳能的利用，则可进一步降低对煤、电、油的需求，节省农业投资成本。
附录—托普物联网简介
托普物联网是浙江托普仪器有限公司旗下的重要项目。
浙江托普仪器是国内领先的农业仪器研发生产商，依据自身在农业领域的研发实力，和自主研发的配
套设备，在农业物联网领域崭露头角！
托普物联网以客户需求为源头，结合现代农业科技、通信技术、计算机技术、GIS信息技术，以及物联网技术，竭诚为传统行业提供信息化、智能化的产品与端到端的解决方案。
主要有：大田种植智能解决方案、畜牧养殖管理解决方案、食品安全溯源解决方案、食用菌种植智能化管理解决方案、水产养殖管理解决方案、温室大棚智能控制解决方案等。
托普物联网三大系统产品
我们知道物联网主要包括三大层次，即感知层、传输层和应用层。
因此托普物联网产品主要以这三个层次延伸，涵盖了感知系统（环境监测传感设备）、传输系统（数据传输处理网络）、应用系统（终端智能控制平台。
）
托普物联网模块化智能集成系统
托普物联网依据自身研发优势，开发了多种模块化智能集成系统。
1、传感模块：即环境传感监测系统。
它依据各类传感设备可以完成整个园区或完成对异地园区所需数据监测的功能。
2、终端模块：即终端智能控制系统。
它可以完成整个园区或远程控制异地园区进行自动灌溉、自动降温、自动开启风机，自动补光及遮阳，自动卷帘，自动开窗关窗，自动液体肥料施肥、自动喷药等各类农业生产所需的自动控制。
3、视频监控模块：即实时视频监控系统。
主要是通过监控中心实时得到植物生长信息，在监控中心或异地互联网上既可随时看到作物的实时生长状况。
4、预警模块：即远程植保预警系统。
可以通过声光报警、短信报警、语音报警等方式进行预警。
5、溯源模块：即农产品安全溯源系统。
该系统对农产品从种植准备阶段、种植和培育阶段、生长阶段、收获阶段等对作物生长环境、喷药施肥情况、病虫害状况等实施实时信息自动记录，有据可查，在储藏、运输、销售阶段采用二维码或者RFID射频技术对各个阶段数据记录，这样就能实现消费者拿到农产品时通过
终端设备或网络就能查看到各类信息，才能放心食用。
6、作业模块：即中央控制室。
可通过总控室对整个区域情况进行监测，包括各个区域采集点参数、控制作业状态、实时视频图像、施肥喷药状况、报警信息等。