基于物联网的智慧农业大棚控制系统设计

【摘要】：随着我国城镇化进程的不断加快,可耕种土地面积逐渐减少,农业种植土地集中化成为大势所趋,传统的耕种方式已经无法满足我们当今社会的需求。目前大多数农业大棚采用有线传输和短距离无线通信的方式,针对单一大棚进行环境监测和设备控制,存在通信距离短,组网复杂,受网络环境影响较大等问题。针对以上问题,本文以物联网技术为载体,结合传感器技术、嵌入式技术以及无线通信技术,设计并实现了一套基于物联网的智慧农业大棚控制系统。首先,对智慧农业的发展现状以及相关技术进行了阐述,针对该系统的具体需求,设计了系统的总体架构,系统可分为信息采集节点、数据传输节点、执行设备控制节点以及远程监控节点四个部分,节点间采用LoRa无线通信技术实现数据传输。接着,设计了系统硬件部分的整体架构,对系统中各节点的主控制器、采集传感器、LoRa模块、Wi-Fi模块以及GPRS模块进行选型和外围电路设计。同时,利用Altium Designer软件设计了STM32F103C8T6最小系统电路,完成了PCB的绘制与焊接,设计并制作了控制380V电机设备的控制箱,可对卷帘机和风机等设备进行控制。接着,利用Keil5软件对各节点的STM32单片机程序进行设计和编写,对LoRa组网方式和数据传输方式进行了改进,完成了智能决策程序的开发,绘制了各节点功能模块的程序流程图。然后,设计了基于B/S架构的Web信息管理系统,前端开发使用vue.js、Element UI以及Echarts技术,后端开发使用Spring Boot和Mybatis-Plus框架,可实现实时监测大棚内环境信息,查询历史记录以及对大棚进行管理等功能。用户可以对棚内执行设备进行手动控制,也可以开启自动控制模式,实现对大棚更加科学的管理。如果设备出现异常情况,会及时进行上报,便于后期维护工作。最后对系统整体进行搭建,分别测试了各部分的主要功能和稳定性,重点对LoRa无线通信性能和Web信息管理系统进行测试。测试结果表明,本系统功能完整,稳定性较好,解决了传统无线通信方式通信距离较短、组网复杂以及进行多发一收时出现消息碰撞等问题,可以满足需求,具有良好的应用前景。