基于物联网的智慧农场状态监测与控制系统设计

结论本文针对现代农业劳动人口下降，传统农场监测数据采集和农场灌溉等操作导致生产效率低下、用人成本高等特点，设计并实现了基于物联网的智慧农场状态监测与控制系统，有助于提高农场种植效率，解放生产力，节约成本，主要结论如下：简述了发展物联网智慧农场可大幅度减少农业生产过程中不必要的消耗，降低生产成本，提高产业效益的意义，是我国传统农业依靠新兴技术走向现代农业一个重要途径。并对国内外的一些关于智能农业方面的研究和成果进行了讨论与研究。对智慧农场进行了需求分析，选择了嵌入式技术和物联网技术进行融合，可以实现远程监测主要的农业数据和控制相应的设备等功能。针对系统的各个主要功能，简述了所需使用的各项协议及其工作原理和ThingsCloud物联网平台。同时介绍了系统所使用的STM32F407主控芯片、ESP32-WROOM-32WIFI模块以及所使用的各种传感器模块等设备的原理和电路设计。还介绍了实现各个模块进行数据采集和功能控制的主要软件代码，以及通过ESP32的AT指令上传数据和设备状态到物联网平台的主要代码。利用ThingsCloud物联网平台进行应用APP的开发和串口显示屏上位机的开发，使系统拥有一个简洁实用的可视化UI，方便使用者进行状态监测和控制设备。本文还对该系统进行了全面的功能测试，测试结果显示，系统的各项功能均表现正常，完全达到了预定的设计目标。本文基于物联网的智慧农场状态监测与控制系统的设计满足大部分场景下的农业情况，达到了预期效果，结合设计时发现的问题和实物落地情况，还需要在诸多方面进行改进与完善，其部分缺点和不足如下：本次系统应用了ESP32模块进行连接WIFI后才能与物联网平台进行通信，所使用的场景比较理想化，如在比较广阔的农场情况下，WIFI传输信号范围有限，很难达到公里级别的信号传输，需要长距离搭架网线等操作，增加了成本支出。基于成本考虑本次系统使用的各个传感器模块均为学习使用版本，稳定性和精准度有所欠缺，同时在传感器和控制设备的数量上也没有达到真正应用所需要的数量，所以硬件方面还可以更进一步，选用最新型的工业级别传感器，增加设备的数量，以提高系统的稳定性。由于条件有限，没有应用一些高级的算法控制以及无法在农场等场景进行进一步的实地测试，只是通过设定农场环境的一些参数的阈值实现了一些设备简单测试，在智能决策分析和自动控制方面仍有改进的空间。在接下来的研究中，可加入一些根据农作物的生产情况，可以更加精确的调控的算法控制策略等。

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