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试验温室远程智能监控系统设计与实现

陆林箭  
【摘要】:现代温室作为设施农业的典型代表,在反季节蔬菜、高经济价值花卉种植等方面具有突出优势。其中温室环境远程监控技术能够实现温室内温、光、水、肥等环境因子的自动调节,在增加作物产量、减少能源消耗、降低人力劳动等方面具有关键性作用。综合计算机科学、控制工程、物联网、移动互联网等技术,研究智能化程度高、使用方便、通用性强的温室环境远程监控系统显得尤为必要。 本文在基于CAN总线的温室环境测控硬件系统的基础上,因地制宜,以温室内外气候环境数据采集、温室内部环境自动调控和远程监控为重点,设计并实现了试验温室环境远程智能监控系统。本文的主要工作内容有: 开发现场监控软件。在对执行设备类型及状态划分的基础上,设计设备控制码和控制逻辑以保证设备控制的安全有效。基于温室温度系统混杂自动机模型,研究自动机状态切换律,基于作物积温理论研究温度设定值动态调整方法,实现了温室温度自动控制。软件具有数据采集与存储、设备控制、环境自动调控、系统参数设置、历史数据管理等功能。 研制数据控制中心的数据库服务器、应用服务器和流媒体转发服务器。在系统数据库概念模型的基础上进行了数据库表结构设计,使用MySQL数据库实现温室数据的有效存储与管理。设计应用服务器的功能及结构,使用PHP脚本语言开发服务器业务处理逻辑。结合流媒体技术基础,基于VLC开源项目,使用C++语言开发流媒体转发服务器,实现了温室实时视频流的转发。 开发Web客户端和Android客户端软件。基于MVC软件设计模式,设计了客户端的软件架构及交互逻辑。应用Ajax、JSON、XML、多线程编程等技术,结合Highcharts、aChartEngine、VLC等多个开源项目,实现了远程客户端温室环境监测、设备远程控制、视频监控、参数设置、数据查询、用户管理等功能。 系统在中国科学技术大学信息学院小型试验温室内部署并进行了全面调试,结果表明,该系统数据采集准确、设备控制稳定、各项功能运转正常,满足温室环境监控及管理的需求,给温室科研和管理人员提供了灵活有效的监控手段。


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