农业4.0物联网网关开发

农业4.0物联网网关开发摘要：针对当前农业物联网网关功能简单且不能动态调整农业生产要素的问题，本毕业设计制作了一个基于STM32微处理器的农业4.0物联网网关。该网关接入到农业4.0大数据服务系统后，可根据农业生产相关数据变化与趋势，改变农作物生长环境参数，提醒用户实现农作物的“精准种”与“精准销”。用户可通过手机程序或Web网页提供的开关来控制相应的设备，通过改变植物工厂中天窗、喷灌、水帘、外遮阳、内遮阳、外通风、内通风等设备的状态改变农作物环境空气温度、空气湿度、土壤温度、土壤湿度、光照强度、二氧化碳浓度等参数，来实现农作物生长速度及质量的动态调整。农业4.0物联网网关及系统的应用将大大提升农业生产的效率与效益。关键词：物联网；智慧农业；传感器；网关；环境参数

目录第一章绪论 11.1本课题研究背景及意义 11.2国内外发展状况 11.3本课题研究背景及内容 2第二章相关技术简介 32.1系统开发工具及运行环境 32.2相关开发技术 32.2.1JSP 32.2.2Websocket 32.2.3MySQL 32.2.4Keil 3第三章系统需求分析 43.1设备功能需求分析 43.2系统功能需求分析 43.2.1APP客户端功能需求 43.2.2WEB网页端功能需求 43.3硬件需求分析 5第四章系统设计 64.1系统网络拓扑结构图 64.2系统模块设计 64.3数据库设计 7第五章农业4.0物联网网关设计与制作 95.1农业4.0物联网网关设备原理图设计 95.1.1STM32F103C8T6核心控制模块原理图 95.1.2UART1串口烧录模块原理图 105.1.3DHT11数字温湿度传感器原理图 115.1.4DS18B20土壤温度传感器原理图 115.1.5YL-69土壤湿度传感器原理图 115.1.6SGP30二氧化碳浓度传感器原理图 125.1.7光敏传感器原理图 125.1.8蜂鸣器原理图 135.1.9舵机原理图 135.1.10继电器原理图 145.1.11OLED显示屏原理图 145.1.12ESP8266-01WIFI模块原理图 145.2设备电子元器件实物图 155.2.1STM32F103C8T6核心控制模块 155.2.2DHT11数字温湿度传感器 155.2.3DS18B20土壤温度传感器 165.2.4YL-69土壤湿度传感器 165.2.5SGP30二氧化碳浓度传感器 175.2.6光敏传感器 175.2.7蜂鸣器 185.2.8舵机 185.2.9继电器 195.2.10OLED显示屏 195.2.11ESP8266-01WIFI模块 205.3PCB电路设计及元器件部署 205.4实物模型图 23第六章设备管理系统功能实现 246.1农业4.0物联网网关Web后台系统 246.1.1登录实现 246.1.2注册实现 246.1.3数据查看实现 256.1.4图表展示实现 266.1.5阈值设定实现 266.1.6反向控制实现 276.2农业4.0物联网网关APP后台系统 276.2.1登录、注册实现 276.2.2数据查看实现 286.2.3阈值设定、反向控制实现 286.2.4图表展示实现 296.2.5个人中心实现 29第七章结论 30参考文献 31PAGEPAGE31第一章绪论物联网的本质是通过网络，对人们感兴趣的物体的状态进行实时了解，实时控制[1]。农业物联网使农业生产的精细化、远程化、虚拟化和自动化成为可能,实现农业相关信息资源的搜集、检测和分析[2]。推动市场交易的网络化，促进农产品产销结合的智能化[3]。物联网云服务中心接收来自各个物联网设备终端节点采集人们感兴趣的数据信息，并进行集中处理、存储、交换与传输，并用本系统直观的模拟展示出来。用户可以通过短信、微信小程序、APP、WEB从物联网云服务中心获取有用的数据信息结合本系统进行设备控制。1.1本课题研究背景及意义党的十九大报告首次提出实施乡村振兴战略，对农业发展的基本思路及战略模式作出了新的安排，成为破解“三农”问题，促进农业发展、农村繁荣、农民增收的治本之策[4]。在过去几十年的经济和社会转型过程中，中国农业取得了显著成绩，但受土地、水资源以及农村劳动力水平等的制约，国内农产品供给侧面临着很大的挑战[5]。在传统农业生产中，每一环节都需要耗费大量的人力、物力和财力，通常很多时候都难以避免人为因素带来的误差[6]。十三五规划提出，要推进农业信息化建设，发展智慧农业。随着国家政策对农业的大力支持，加之物联网、大数据、云计算和云存储技术的日渐成熟，我国正在从传统农业向现代化农业迅速推进[7]。近年来，在政府的大力支持下，“互联网+现代农业”行动取得了显著成效[8]。农业4.0超越了单一产业范畴，通过一二三产业叠加，以及一二三产业融合，实现集生产、生态、生活与生命为一体的“四生农业”。农业4.0时代，农民集生产者、技术员、服务员、销售员等综合身份于一体，从事农业成为一种全新的生活方式[9]。从2009年起物联网被正式提升到国家战略层面，成为我国重点培育的信息产业之一[10]。物联网及云计算技术应用将会发挥关键的作用，它将为我国农业的发展提供一个全新的平台，改变传统农业的发展模式[11]。1.2国内外发展状况智慧农业已成为当今世界现代农业发展的大趋势，世界多个发达国家和地区的政府和组织相继推出了慧农业发展计划[12]。2014年，日本启动实施“战略性创新/创造计划”，并于2015年启动了基于“智能机械+现代信息”技术的“下一代农林水产业创造技术”[13]。2017年10月12日，欧洲农业机械协会召开峰会[14]，提出在信息化背景下，农业数字技术革命正在到来，未来欧洲农业的发展方向是以现代信息技术与先进农机装备应用为特征的农业4.0——智慧农业[15]。农业物联网中的传感器数量众多，类型各异，存在多种异构网络，需要通过农业物联网网关将采集的数据上传到数据中心，同时通过网关将设备控制命令转发到农业物联网中的控制设备上。网关设计的质量会影响数据采集和设备控制的稳定性与准确性[16]。农作物的生长过程必须严格把控，各项参数必须稳定控制在一定范围内，物联网与农业的结合有效的解决了这一难题[17]。1.3本课题研究背景及内容大多数农民还没有意识到农业物联网、大数据决策与传统的生产方式之间的巨大差异，对先进的物联网技术并不熟悉。本毕业设计所开发农业4.0物联网网关与农业4.0大数据服务系统相结合有很多优点：个性化的服务、直观、易操作，这使得它在大型农户中可以更好的推广。系统接入到农业4.0大数据服务系统后，根据其提供的大数据变化与趋势，系统改变农作物生长环境参数模拟控制农业工厂农作物的生长速度，并且提醒用户何时多种少种某类农作物，实现“精准种”、“精准销”。用户可通过提供的开关来控制相应的设备，通过改变设备的状态和相应的环境参数来达到农作物的最佳生长数值，通过系统直观展示出来。

第二章相关技术简介2.1系统开发工具及运行环境本毕设主要使用了Windows1064位操作系统及在此基础运行的软件开发相关的APP、WEB、PCB和硬件嵌入的代码。硬件设备制作，首先使用软件AD10设计相关的原理图和部署电路图，利用软件Keil5进行编写硬件的嵌入代码，相关编程语言是C语言，广泛用于基础底层开发，最后烧录即可。APP开发使用的是Apicloud平台，入门快、效率高，使用了Apicloud的api.css、api.js、jQuery、echart、Websocket等资源库和框架技术。Web开发使用的是经典的网页开发工具Eclipse，使用Java编程开发，前端界面运用JSP、JavaScript、CSS、jQuery等技术，后端管理框架采用Spring框架、数据库使用MySQL关系型数据库管理系统开发。利用Java跨平台的特点，整个项目的后台将会架设在阿里云服务器（Windows2012R2）上，提供实时更新的数据支持的同时，更方便与其他农业4.0相关系统开发协调适配。2.2相关开发技术2.2.1JSPJSP即JavaServerPage，作用HTML相同但可以运用Java编写代码，兼容性高、代码编写效率高，本质上是一个Servlet，将编写的内容以更直观的形式展示出来，由于这些特性，其被广泛用于网页开发中来。2.2.2WebsocketWebsocket，在TCP这个基础上又对于具有非持久性连接的HTTP来说，是属于持久化的协议，而物联网设备要与浏览器网页有数据交互的话，加之是全双工通信，用此技术再合适不过了。2.2.3MySQLMySQL是开源、免费的数据库系统，使用了多种编译器测试，也可以根据开发者的情况使用不同的编程语言编写，系统稳定、兼容性高、还支持多种操作系统，不论是新手入门还是成熟的程序员都非常多人学习和使用，可谓是非常流行了。2.2.4KeilKeil是一款功能非常强大的编辑器、编译器和仿真器，可以使用C语言编写代码，可以直接访问物理地址高效率控制硬件，界面简单易懂附带详细的帮助说明，对初学者和开发者来说非常友好，该技术被广泛用于开发单片机和物联网设备。

第三章系统需求分析3.1设备功能需求分析本设备定义为物联网技术可以使广大农业生产农户认识到物联网农业与传统农业的巨大差别，帮助广大农户对现有农业生产进行升级转型，跟上时代步伐享受技术进步带来的红利，针对传统农业农户在市场需求不断扩大、劳动力不足的情况下，不能及时了解农业大棚里农作物的实时生长环境的数据变化，对其变化作出合理的对策决策，特此制作相应设备。设备采用的核心模块是一个STM32的小型系统板，配合自主设计的PCB电路板和使用符合功能要求的传感器与电子元器件，并且尽可能减少系统冗余，使得整体设备具有体积小、功能全、低功耗等特点。硬件设备针对当前农作物生长环境数据的采集将实时传输至云服务器进行处理，形成数据变化的折线图，农业农户只要用手机或者浏览器就能查看相应的数据、作出相应决策，大大提高环境监测的效率。3.2系统功能需求分析3.2.1APP客户端功能需求APP客户端的主要功能有登录注册、当前数据、历史数据、图表展示、阈值设定、反向控制等，具体功能说明如下：1.登录注册：新用户可注册后登录，信息错误的不予登录。2.当前数据：可查看当前农作物实时生长的环境数据情况，包括空气温湿度、土壤温湿度、环境光强度以及CO2的浓度。3.历史数据：查看过去一段时间的历史环境数据（附带时间节点）。4.图表展示：将连续的固定的数据结合产生动态数据，自动生成折线图，可实时查看。5.阈值设定：设定相关环境参数的阈值，当实际数据超出阈值，硬件设备的蜂鸣器也会响起警报。6.弹窗警报：APP客户端将会弹窗提醒和通知栏警报。7.反向控制：用户可根据农业大棚或农业工厂里的不同情况，对继电器、风扇、舵机等进行反向控制。8.意见反馈：用户可向我们反馈意见和建议，将不断完善用户体验。3.2.2WEB网页端功能需求WEB网页端的主要功能有登录注册、当前数据、历史数据、图表展示、阈值设定、反向控制等，具体功能说明如下：1.登录注册：新用户可注册后登录，信息错误的不予登录。2.当前数据：可查看当前农作物实时生长的环境数据（6种）情况。3.历史数据：查看过去一段时间的历史环境数据（附带时间节点）。4.图表展示：将数据结合产生动态数据，自动生成折线图，可明显看出数据的变化趋势，方便管理。5.阈值设定：设定相关环境参数的阈值，当实际数据超出阈值，APP客户端将会弹窗提醒，硬件设备的蜂鸣器也会响起警报。6.反向控制：用户可根据农业大棚或农业工厂里的不同情况，对继电器、风扇、舵机等进行反向控制。7.意见反馈：用户可向我们反馈意见和建议，将不断完善用户体验。3.3硬件需求分析在前期的准备中，总结得出硬件将具备以下方面的条件和要求：1.网关设备需要长期使用、需要具备相当的稳定性和兼容性，方便后期升级或更换电子元器件，所以我们要在功能完善和系统稳定的前提下，设计的足够简单易用。2.供电要选择便携简单的方式，整体设备的功耗得低。3.传感器和其他电子元器件要精选做工品质出众的，经受过市场检验的，以免出现不必要的问题。4.数据传输要选择大范围、低功耗、相对固定的。第四章系统设计4.1系统网络拓扑结构图农业4.0物联网网关设备烧录好硬件代码后通上5V电源即可工作，设备会将所采集到的环境数据显示在硬件设备的显示屏上，也会将数据通过wifi模块联网传输到阿里云服务器中，用户只需要使用手机APP端或者电脑WEB网页端就可以实时查看数据信息，数据信息将储存在云服务器中的数据库里，这样形成的网络拓扑如图4-1所示。图4-1网络拓扑图4.2系统模块设计此次设计提供两个方面的系统管理服务，手机APP客户端和浏览器WEB网页端，方便用户在不同工作情况实施系统管理，如图4-2所示。图4-2功能设计模块图4.3数据库设计表4-1是用户注册表，用来存储新用户注册的账号信息，密码进行了加密处理后再存储，保证用户账号的安全。表4-1用户注册表（t_user）字段名字段类型字段长度小数点是否允许空值主外键备注uidint200否是编号usernamevarchar200否否管理者账号passwordvarchar400否否密码adminvarchar100是否注册时间表4-2是用来存储农业大棚或农业工厂内农作物所处的环境数据数值的，具体数据种类如表所示。表4-2农作物生长环境数据表（data）字段名字段类型字段长度小数点是否允许空值主外键备注idint200否是编号kwvarchar200是否空气温度ksvarchar400是否空气湿度twvarchar100是否土壤温度tsvarchar500是否土壤湿度gzvarchar500是否光照强度eyvarchar500是否二氧化碳浓度timevarchar500是否当前时间表4-3是警报时间表，用来存储用户设备当前环境数据是否异常，异常则手机APP端发出警报和提示语。表4-3用户注册表（t_user）字段名字段类型字段长度小数点是否允许空值主外键备注idint110否是编号notevarchar2550否否警报提示语timevarchar200是否当前时间表4-4是阈值设定表，用来存储用户在手机APP端和浏览器WEB端设置的阈值，当实际环境数据值超出，则发出警报和提示语。表4-4阈值设定表（yz）字段名字段类型字段长度小数点是否允许空值主外键备注idint110否是编号kwvarchar200是否空气温度gzvarchar200是否光照强度

第五章农业4.0物联网网关设计与制作5.1农业4.0物联网网关设备原理图设计此原理图的设计是通过软件AD10制作而成，如图5-1所示，主要由32位的微控制器STM32F103C8T6核心控制模块原理图、电源控制模块原理图、UART1串口烧录模块原理图、DHT11数字温湿度传感器原理图、DS18B20土壤温度传感器原理图、YL-69土壤湿度传感器原理图、SGP30二氧化碳浓度传感器原理图、光敏传感器原理图、蜂鸣器原理图、舵机原理图、继电器原理图、OLED显示屏原理图及ESP8266-01WIFI模块原理图所构成。图5-1整体原理图设计5.1.1STM32F103C8T6核心控制模块原理图STM32F103C8T6拥有高达72MHz的工作频率、更大的闪存程序储存器、2个12位的模数转换器、1us的转换时间（多达16个输入通道）、37个快速I/O端口并且都可以映像到16个外部中断等特点，非常适合用于本设备的制作，并用到其中20个引脚设计PCB线路，3个GND接地与一个VCC3.3、一个5V连通整个电路板供给电源。图5-2STM32F103C8T6核心控制模块原理图5.1.2UART1串口烧录模块原理图采用CH340下载器，兼容性高和稳定性强，可作为串口通讯、单片机下载器及STM32下载器等，4号引脚接电源的正极，电压为5V；3号引脚接地；2号、1号引脚分别接入核心板的A9、A10对应CH430的TXD和RXD。烧录代码时注意BOOT有标注BOOT0和BOOT1，BOOT1始终不需要接，因为无论是在烧录或者运行时，BOOT1规定都是接0，所以可以不用接跳线帽，不接就是接0。烧录的时候拿跳线帽把BOOT0接到1的位置，按下复位键，烧录开始运行。图5-3UART1串口烧录模块原理图5.1.3DHT11数字温湿度传感器原理图DHT11是一款非常常用并且长期经过市场考验的空气温湿度传感器，3号引脚VCC连接3.3V电源；2号引脚接入核心板A6对应DHT11的开关数字量输出接口；1号引脚GND接地。数据输出为串行数据，单总线。图5-4DHT11数字温湿度传感器5.1.4DS18B20土壤温度传感器原理图采用DS18B20温度传感器探头，3号引脚VCC连接3.3V电源；2号引脚接入核心板B14对应DS18B20数字温度传感器探头的黄色信号线；1号引脚GND接地。温度数据以“一线总线”的方式传输。图5-5DS18B20土壤温度传感器原理图5.1.5YL-69土壤湿度传感器原理图YL-69土壤湿度传感器，4号引脚接电（5V）；3号引脚接地；2号引脚为空；1号引脚接入核心板A0对应YL-69的AO电压模拟量输出接口。图5-6YL-69土壤湿度传感器原理图5.1.6SGP30二氧化碳浓度传感器原理图SGP30是较新的二氧化碳浓度检测传感器，比旧版更加小巧简单集成度高，升级版加了LDO和电平转换，可直接1.8-5V供电。4号引脚连接5V电源；3号引脚接地；2号、1号引脚分别接入核心板B11和B10对应SGP30的SDA和SCL。图5-7SGP30二氧化碳浓度传感器原理图5.1.7光敏传感器原理图光敏传感器，4号引脚连接5V电源；3号引脚接地；2号引脚为空；1号引脚接入核心板A0对应光敏传感器的AO电压模拟量输出。图5-8光敏传感器原理图5.1.8蜂鸣器原理图蜂鸣器一引脚接入3.3V电源，另一引脚连接电阻、三极管与核心板的A7控制其开关。图5-9蜂鸣器原理图5.1.9舵机原理图舵机，3号引脚接入核心板的B5对应舵机的信号线；2号引脚接电（5V）；1号引脚接地。图5-10舵机原理图5.1.10继电器原理图采用SRD系列的继电器，小型、稳定，内部构造为经典的一组常开、一组转换触点的形式，主要通过一引脚连接外部电阻和三极管与核心板的A8相连控制其开关。图5-11继电器原理图5.1.11OLED显示屏原理图OLED显示屏，4号、3号引脚分别接入核心板的B7、B6对应OLED显示屏的SDA和SCL；2号引脚接电（5V）；1号引脚接地。通过IIC方式通信。图5-12OLED显示屏原理图5.1.12ESP8266-01WIFI模块原理图ESP8266-01WIFI模块虽然具有8个引脚，但是只需用到5个引脚就可以正常工作了，其中GND接地，VCC接入3.3V电源，EN串联一个电阻后接入3.3V电源，RXD和TXD分别与核心板的A2和A3连接。图5-13ESP8266原理图5.2设备电子元器件实物图5.2.1STM32F103C8T6核心控制模块STM32F103C8T6的核心是一个高性能的微型CPU，具有高速嵌入式的存储器和升级的I/O引脚范围，减少了引脚的数量但同时也能提供完善的计算性能和系统响应中断，占用空间小、功能全面、稳定性高、集成度高，是一款低成本开发的平台，适合本设备制作。本设备采用的是STM32小型系统板，自带电压稳压芯片、方便进行电平的转换，并且可以使用MircoUSB接入电源，减去电路设计和元器件焊接过程中产生的不必要的麻烦，增强设备稳定性、易用性和易维护性，非常适合本设备开发，其实物如图5-14所示。图5-14STM32F103C8T6实物图5.2.2DHT11数字温湿度传感器DHT11是一款非常常用的传感器，成本低、工作稳定、响应快，在市场和用户手中经受长期考验，证明其可靠性与长期稳定性，适合本设备开发，其实物如图5-15所示。图5-15DHT11数字温湿度传感器实物图5.2.3DS18B20土壤温度传感器本设备采用DS18B20温度传感器探头是为了提高温度传感器的灵敏度和降低数据延迟，这款传感器的导热性和防水性也很好，红色为电源线、黄色为信号线、黑色是地线，这些线都可以根据使用者的需求而配置不同长度，非常适用于本设计的温度检测，其实物如图5-16所示。图5-16DS18B20数字温度传感器探头实物图5.2.4YL-69土壤湿度传感器YL-69表面镀镍可以增强性能，土壤里含有各种具有腐蚀性的物质和成分，在这一点上就可以相应防止这种情况发生，以免影响实际的使用效果，并且此元件可以根据使用者的需求配备不同长度的导线，线材不易断，方便部署，非常适用于本设计的湿度检测，其实物如图5-17所示。图5-17YL-69土壤湿度传感器实物图5.2.5SGP30二氧化碳浓度传感器SGP30体积小、集成度非常高，引脚也相对之前优化许多，二氧化碳浓度的检测更加准确了，在此版中升级了工作电源电压范围，可直接1.8V-5V供电，减少LDO和电平转换的工作量，其实物如图5-18所示。图5-18SGP30二氧化碳浓度传感器实物图5.2.6光敏传感器光敏电阻传感器有工作指示灯和调节器，同时体积小巧可以使用线材调整部署到不同位置，移动便携、易于安装，其实物如图5-19所示。图5-19光敏传感器实物图5.2.7蜂鸣器采用无源蜂鸣器，成本低、体积小、被广泛使用，控制口可复用减少单片机I/O口的使用，增加效率，适合用于本设备中的报警器，其实物如图5-20所示。图5-20蜂鸣器实物图5.2.8舵机采用SG90舵机，此舵机被广泛基础使用，体积小巧的同时具有1.6/cm的工作扭矩，JR、FUTABA通用插头，红色为VCC电源线、黄色为信号线、棕色为GND地线，线材可根据实际使用情况调整，其实物如图5-21所示。图5-21舵机实物图5.2.9继电器采用的继电器是5脚的SRD系列，做工优良、体积小巧、稳定性还高，10A触点切换能力，一组常开、一组转换触点形式，此继电器是单片机设备和物联网控制设备中非常常用的，其实物如图5-22所示。图5-22继电器实物图5.2.10OLED显示屏采用0.96寸OLED显示屏模块（4针），比同尺寸的LCD显示屏具有更多的像素点，可视角度大、显示效果好，自发光、不需要背光源，使用寿命长、低功耗、反应速度快，更加适合小系统开发，使用IIC接口，其实物如图5-23所示。图5-23OLED显示屏实物图5.2.11ESP8266-01WIFI模块ESP8266-01将WiFi模块做到了如此小巧的体积，功能强大、支持三种模式共存、AT指令简单高效，方便切换工作模式，超低能耗，PCB板载天线集成度高，方便部署到单片机和小系统开发中被开发者广泛使用，其实物如图5-24所示。图5-24ESP8266-01WIFI模块实物图5.3PCB电路设计及元器件部署PCB电路设计及元器件部署是农业4.0物联网网关设备制作的前提与核心，一条线路没设计好，设备整体都会受到影响，甚至报废。前期先考虑设备制作所要用到的传感器及其他电子元器件，然后画出这些电子元器件对应的原理图，最后再规划线路部署PCB板。我所遵循的原则就是在不影响整体功能和性能的前提下尽可能的减少电子元件的使用，一是为了设计电路时提高效率、减小难度、减少电路的冗余，二是为了后期焊接电子元器件时和查错检错更方便，方便拆卸，不出现导致重做的问题。PCB电路设计及元器件部署如图5-25及图5-26所示。实际成品如图5-27及图5-28所示。图5-25PCB正面部署图图5-26PCB反面部署图图5-27PCB成品正面图图5-28PCB成品反面图5.4实物模型图最后实物如图5-29和图5-30所示，在实际情况中有许多需要延长或者部署到网关之外的传感器元件，所以将这些元件的设计在设备的边角位置，方便实际使用情况时的改线安装；本设备还具备两种电源接口，一种是直插DC插口，一种是生活常见的MicroSUB插口，提高用户的使用兼容性；设计了一个屏幕实时显示所采集的环境数据值，一目了然；图中显然可以看到pcb板上焊接的微电子元器件数量较少，也是为了提高设备的容错率，使其少出问题。图5-29实物图图5-30实物运行图第六章设备管理系统功能实现6.1农业4.0物联网网关Web后台系统农业4.0物联网网关Web后台系统主要功能是为用户提供方便的农作物生长环境数据的监测和随时查看，将一段时间内的各类环境数据绘制成折线图表，直观预测农作物生长趋势，也可以方便用户进行简单的设备控制，改善农作物的生长环境，不用亲临现场也可以完成一些简单的工作。6.1.1登录实现图6-1是农业4.0物联网网关Web后台系统的登录页面，输入已注册的账号进行密码登录。图6-1Web登录页面6.1.2注册实现图6-2是农业4.0物联网网关Web后台系统的注册页面，新用户使用前可以先在此注册账号，再进行登录系统。图6-2Web注册页面6.1.3数据查看实现如图6-3所示，进入系统后就可以直接查看农作物当前所处的环境数据了，并附带相应的数据采集时间点，当系统不稳定导致数据错乱时，用户可根据经验删除错误数据。图6-3数据查看页面6.1.4图表展示实现如图6-4所示，系统会将一段按时间内的一系列环境数据制作成相应的折线图，横坐标为时间节点、纵坐标为相应环境数据值，用户可以轻松看到环境数据的变化趋势，以此作出相应的决策。图6-4图表展示页面6.1.5阈值设定实现如图6-5所示，用户可以自定义环境数据的阈值，若数据值超过设定的阈值，硬件设备将发出警报（蜂鸣器开启），软件会弹窗提示。图6-5阈值设定页面6.1.6反向控制实现如图6-6所示，用户可以自由控制舵机、继电器、蜂鸣器的开关，简单改善农作物的生长环境。图6-6反向控制页面6.2农业4.0物联网网关APP后台系统6.2.1登录、注册实现如图6-7、图6-8所示，下载对应APP后即可登录注册了。图6-7注册界面图6-8登录界面6.2.2数据查看实现如图6-9所示，登录进去后可以直接查看当前环境数据和附带的时间节点。图6-9数据查看界面6.2.3阈值设定、反向控制实现如图6-10所示，用户可对环境数据值进行设定，当实际值超过此设定后，手机会发出弹窗警告，设备硬件也会相应响起警报；用户还可以反向控制舵机、继电器和蜂鸣器的开关。图6-10阈值设定、反向控制界面6.2.4图表展示实现如图6-11所示，APP会将当前时间段的数据值转换成图表的形式，更加直观简单查看数据。图6-11图表展示界面6.2.5个人中心实现如图6-12所示，用户可以查看帮助中心。图6-12个人中心界面第七章结论这次设计摸索了很久，有许多需要协调的地方，并不是简单的做出个硬件就能结束任务，前期设计、选用材料、多次试错，最后通过努力，设计得以竣工。设计意在将物联网技术与现代农业生产相契合，通过上位机程序或场景提供的开关来控制相应的设备，通过改变时间、设备的状态和环境参数来达到农作物的最佳成长数值，通过WEB网页端或虚拟仿真系统直观展示出来。在系统接入到农业4.0大数据服务系统后，根据其提供的大数据变化与趋势，系统改变农作物生长环境参数模拟控制农业工厂农作物的生长速度，并且提醒用户何时多种少种某类农作物，实现“精准种”、“精准销”。磕磕碰碰完成了此次设计，才体会到前期的准备和过程中的细致是非常重要的，否则容易导致整个设计的失败。参考文献[1]刘持标，陈志明.物联网工程与实践[M].北京:高等教育出版社，2015:2-22．[2]侯赞慧,岳中刚.我国物联网产业未来发展路径探析[J].现代管理科学,2010,(2):39-41.[3]李道亮.物联网与智慧农业[J].农业工程,2012,2(01):1-7.[4]钟福国.厘清“三农”发展思路扎实推进乡村振兴[N].甘肃日报,2018-12-07(010).[5]王文.互联网种田走进农业4.0时代[J].互联网经济,2018,(06):44-49.[6]陈旭林.手机将成为中国农民的“新农具”[J].植物医生,2018,31(9):12-12.[7]谢昌玲,刘睿，李伟，张亚.智慧农业在现代农场中的发展前易探讨[J].南方农业，2015,9(36):239-240.[8]赵春江.智慧农业发展现状及战略目标研究[J].中国农业文摘-农业工程,2019,31(03):15-17.[9]周立.以农业4.0助推农民闯市场[J].人民论坛,2018,(10):90-92.[10]张玉清,周威,彭安妮,等.物联网安全综述[J].计算机研究与发展,2017,54(10):2130-2143.[11]刘洋,张钢,韩璐.基于物联网与云计算服务的农业温室智能化平台研究与应用[J].计算机应用研究,2013,30(11):3331-3335.[12]赵春江.智慧农业发展现状及战略目标研究[J].智慧农业,2019,1(01):1-7.[13]赵春江,李瑾,冯献,等.“互联网+”现代农业国内外应用现状与发展趋势[J].中国工程科学,2018,20(2):50-56.[14]Arevolutioninthemaking:EUshouldlendstringentsupporttoDigitalFarmingandbecomea‘world-leader’[EB/OL].(2017-10-12)[2018-05-19].[15]TheCentreisevaluatingandpromotingthetechnologiesthatprovidesolutionsformodernfarming[EB/OL].[2018-07-11].[16]庄旭菲,刘志强,高睿鹏.基于嵌入式Linux的农业物联网网关软件的研究与设计[J].信息与电脑(理论版),2019,31(20):77-78.[17]曾强．WIFI无线传感器网络的设计与实现［Ｄ］．太原：中北大学，2012．DevelopmentofInternetofThingsGatewayinAgriculture4.0WuDengshou

2016InternetofThingsEngineeringMajor，

SchoolofInformationEngineering,SanmingUniversityAbstract:AimingattheproblemthatthefunctionofInternetofthingsgatewayinagricultureissimpleanditcan'tadjustthefactorsofagriculturalproductiondynamically,thisthesisdesignsandmakesanInternetofThingsgatewayinagriculture4.0basedonSTM32microprocessor.Afterthegatewayisconnectedtotheagricultural4.0bigdataservicesystem,itcanchangetheparametersofcropgrowthenvironmentaccordingtothechangesandtrendsofagriculturalproductionrelateddat