【基于物联网的智能农业种植系统设计与实现12000字（论文）】

基于物联网的智能农业种植系统设计与实现在二十一世纪科技飞速发展的新时代，我们的社会也在不断的进步和发展，我们对信息以及科技文化的认识已经不仅仅是一个表层理解了，而是有了一个进步的阶梯：由低级表象理解向高级深层理解过渡。人们的认知也由原来的感性更多的转变成理性，运用科学技术来帮助我们更好的适应这个社会逐渐成为人们的一个共识。科技的发展使得我们的生活逐渐变得科技化，但是发展的同时又导致了很多问题，我们只有解决好这些问题，才能适应不断发展的生活。基于提高生活服务的质量与体验的根本，利用科技的优势构造新的生活服务体系势在必行。本论文中我们要研究的对象是基于物联网的智能农业种植系统。二十一世纪新的世界已经到来。万物互联时代的浪潮已经席卷而来，通过更加智能化的管理体系去帮助人们，实现智能且满足现代化的生产需求。基于物联网的智能农业种植系统可以通过后台管理系统进行数据的展示以及相应参数的设置，实现智能且可靠的智能农业种植系统管理。总之，基于物联网的智能农业种植系统的发明使得我们的生活生产更加的舒适化、便捷化、安全化。关键词：物联网、后台管理系统、农业种植系统、安全化1绪论1.1研究的背景物联生态链的导论一经提出就首先被应用在了现代化生产的结构研究体系中，并在当前技术流的支撑下形成了初级形态的智能化体系，但还远远不足应对当下所有场景需求。预警系统是关乎人类生命及生产的安全的有力保障之一，及时且可预警灾害信息让人们避免许多灾难，如雾霾灾害的发生是因为环境参数未得到及时预警，及时的做好应急措施从而衍生的。当下万物互联时代的浪潮已经掀起，物联网控制概念遍布于生活的每个边角旮旯，涵盖范围有智能家居、智能安防、智能车载等等各类产品领域，并且它们早在概念刚刚提出时就已经付诸行动且至今已取得了不菲成绩。传统的环境参数监测数据预警难以实时输出，大多基于人工进行传播，自然灾害发生又多半没有征兆，若出现在夜晚或凌晨，传统的监测系统对于环境检测并未能包含其中，虽然智能化已得到初步的体现但也仅于信息化传统管理流程，智能化程度还未满足完全智能且安全的高标准。此时基于STM32的智能农业种植系统就脱颖而出了，致力于解决环境参数监测集报警控制于一体的物联系统。采用STM32实现，STM32的系统具有非常多的优点，高性能，低成本，低功耗且可集成多个模块等等，除此之外，STM32模块还具有体积上的优势，它可以运用于微型设备，便于携带。1.2研究的现状近年来，智能化技术得到了快速的发展，国内对种植环境检测系统的研究已经从认知教育和试用进入到研发阶段。自上世纪80年代起，利用网络进行远距离信息传输的技术技术变得越来越现实可行。另外国内外也在积极开展有关远程控制的应用研究，并取得了丰硕的成果。随着物联网技术的发展到现在的技术基本成熟，基于无线通信与后台管理系统的种植环境检测系统也走入人们的视野当中。其易用性、安全性以及更多方面的用途无疑更受人们欢迎。可以看出，继互联网产业革命之后又一大产业革命即将到来，物联网产业的势头已势不可挡。并且，随着现代电子技术与通信技术的飞速发展，人们对生活工作环境以及生产效率的智能化要求也水涨船高，智能监测和控制也更多地出现在各个这种更先进的管理方式也是国家智能工业体系的一个重要组成部分，北京工商大学的季铸教授曾经说过的一些话，智能工业体系是硬件终端设备、电脑局域互联网络、以及人的智慧相互之间互相融合在一起，三位一体的新型工业体系模式。世界进入21世纪之后，随着科学技术技的发展，人们越来越意识到智能化对提高生产效率改善管理模式减少资源浪费等方面具有重要意义，智能化和物联网技术成为了科学技术发展的一种主要趋势。1.3研究的主要工作我们这次的毕业设计是智能农业种植系统，为了能更好的设计出该系统，我们不仅要了解智能农业种植系统的工作原理，还要去了解其检测数据的方式，以及数据之间的交互的形式，同时还要学习如何去实现单片机的硬件开发和后台系统的数据展示和交互，这些重要的知识点不仅需要我们去查阅大量的文献和学习相关知识，同时也需要我们在学习之后通过实践去实现我们想要实现的结果。为了完成这些任务，我主要进行了如下研究的工作：(1)进行相关资料文献的查阅：我们可以去图书馆查阅与之有关的书籍，或者在相关的学术网页浏览有记录的学术报告或者研究报告。(2)进行硬件模块的选择：我们可以根据已有的智能农业种植系统的硬件要求以及性能比较来确定我们需要研发的智能农业种植系统的硬件需要什么要求和预期其可能的功能。(3)还要进行模块的验证实验：当我们完成硬件和数据的处理后，我们需要编写不同程序的编程，来实现每一个模块的特定性能，并且实现模块功能的检测工作，并以此来保证每一个模块在投入运行时能够实现正常的功能。(4)进行后台的选择与设计：要想做好一个智能农业种植系统的后台系统，首先需要我们对所需要实现的业务情况做一个细致的分析，然后再对实现功能所需要使用到的相关技术做一个全面的分析，最后再根据类似系统的实现来进行对比，从系统的实用性出发选择出合适本次设计的实现逻辑和相关技术。1.4论文工作的安排(1)绪论：介绍有关于智能农业种植系统的研究背景，还有智能农业种植系统的发展现状，以及分析本次设计的过程中需要进行的研究工作，确定好接下去需要进行的方向。(2)方案设计：我们通过理性的方向来对本次研究的系统进行分析，并介绍本次系统的一个整体设计方案，描述不同模块的实现功能，以及各模块之间的交互情况，对整个设计的功能实现进行一个比较详细的说明。(3)系统实现环境与技术：通过对大量相关资料的查询与分析，对本次系统实现所涉及的环境和技术做一个比较详细的说明，明确本次设计实现的基础条件。(4)硬件电路设计：对本次系统涉及的硬件电路进行合理的分析，然后比较详细的介绍模块性能以及在本次设计中的作用及体现，包括一些需要我们特别注意的事项以及模块特点等基本信息的详细介绍。(5)软件设计：对本次系统软硬件所涉及到的软件设计方面进行说明，描述本部分进行的思路以及不同工作逻辑流程的实现。(6)调试与分析：对于智能农业种植系统的一个研发过程进行测试以及分析该结果是2方案设计一个系统的存在首先考虑到的就是它的意义和可行性，所以本次设计的系统从技环境对于其工作设备的硬件要求不断提高，我们这次的毕业设首先我们需要用检测器检测相应的数据信息，然后通过后台管我们检测出来的硬件的反应能力和后台的处理的能力能够影响到用户使用该系统时的时能够比较简单的发现问题，及系统的功能添加工作才能体现出具体的完整性和健壮2.2总体方案设计只需通过浏览器登录上后台管理系统的网址输入对应的账号密码即可进行环境参数检种植系统。系统整体框架如下图2.1所示：二氧化碳检测3系统实现环境与技术3.1keil简介程序的设计是本次系统功能实现的基础条件，选择合适的编译工具可以大大缩减编程的时间，提高软件设计的效率。常用于单片机编译的工具包括Keil和IAR等，IAR是全球有名的嵌入式系统开发工具，集成了C/C++等编程语言的编译环境和调试环境，功能十分强大，但是其使用方式对初学者不是很友好91。所以本次选择采用KEIL作为本次软件设计的编程环境；KEIL是微软公司推出的专门用于硬件编程调试的软件，可用于51单片机和32单片机等常用单片机的程序编译，经其编译过后的程序文件可被单片机高效地识别，让机器快速地判断我们定义的功能逻辑，从而高效地实现设计者设计的功能。本次涉及后台管理系统的开发环境选择采用的是Eclipse,Eclipse企业级的工作平台，其包涵了丰富的JavaEE环境，同时也支持很多开源的产品；在结构上，Eclipse整合了包括JavaEE模型、WEB开发工具、EJB开发工具、应用程序服务器的连接器、JavaEE项目部署服务、数据库服务等类型[11,若要使用其中某一类型的功能，只需在Eclipse中通过安装插件来进行调用即可，这种方式是在不影响其他模块的情况下进行，降低了整合的耦合性，提高了使用中的容错率；同时Eclipse可以通过内置的功能连接到平台进行开发，这一功能为本次设计与云平台的对接开发提供了极大的方便，包括后期系统的发布，Eclipse也支持方便的打包方式并发布；正因为这些强大的功能，Eclipse成为企业和个人开发者常用的开发环境。关于硬件的程序语言选择，常用的有C语言和汇编语言两种，这两种语言都各有千秋，汇编语言是直接面向硬件操作的编程语言；使用汇编语言时，可以对计算机硬件和应用程序之间的连接和交互有着比较清晰的了解；但是这需要一定语言基础的积累和硬件知识及操作的经验，本次的研究提倡的是在办证质量的前提下高效地进行设计；所以本次编程语言选择采用C语言，C语言相对于汇编语言而言，其入门的门槛没有那么高，而且使用C语言设计功能逻辑时，有着层次清晰、可读性高，具备可迁移性等优点，满足代码开源和共享的要求，从某种程度上讲，也降低了代码的编写综合成本。不仅满我们在进行软件的开发时有很多常用的语言，但是最常用的语言主要是JAVA。由一门语言。相对于其他的语言来说，JAVA有着较为悠长的历史，它是在1995年开发投缘的，在我们运用C++遇到无法解决的问题时，就是J出现在很大程度上弥补了C++语言所不能解决的问题。这门语言的开发研究者，最初其他语言的地方。JAVA始于C++又不同于C++,但是它还保留了C++的一些独有的特点，所以它特别适合开发原来C++开发的软件应用程序，即使JAVA语言缺少指针，但是它增加了很多的新特性[13。比如：能够存在多个继承，目前1、面向对象，JAVA语言可以全面面向对象，而且我们在进行JAVA语言的开发设能。并且可以通过自身携带的类型库和URL地址来访问网络其它对象。3、健壮性，该开发语言的此种特性来自于：强大的类型机制以及异常处理3.5MYSQL数据库库。开发软件的数据库的种类很多，我们可以列举一些较为常见的数据库：SQLSERVLET、MYSQL等。我们计算机的系统在使用数据库时是有一定的限制的，系统往往会选择与之相适应的数据库。大型软件跟小型软件往往使用选择的系统是不一样的。比如大型的软件系统通常会使用到SQLSERVLET,而在我们本次设计开发的系统则选择MYSQL数据库，我们研究系统所适合的各个方面的要求，通过多方面的分最后觉得MYSQL数据库，是众多数据库当中比较适合的，所以我们选择它。MYSQLMYSQL数据库，发展历史悠久，拥有较为成熟的数据源存储技术。我们之所以选择新系统的速度(3)TCP/IP,以及ODBC使用B/S模式开发网络管理系统的设计与实现，依靠这个来实现基于浏览器的操作方现在越来越受到人们欢迎并且技术也越来越成熟的技术是B/S架构技术，B/S架构4硬件电路设计照传感器、电源以及各电路之间的IO□连接等。硬件电路的设计是本次研究重要的一(1)在设计硬件电路时，我会尽量地使用一些经典电路或熟悉到的硬件设备，这样(2)针对硬件电路设计时，同时也要考虑到各部分的最佳工作(3)硬件电路设计时不仅要考虑到特定的硬件问题，同时也要往软件设计方面去考虑。比如：某些功能可以通过硬件或软件执行，如果使用增加硬件的方法来实现会增加硬件电路和设计的成本，而使用软件实现时，CPU处理时间增加，设计工作效率降由ARM研发和制造的Cortex-M3内核微型控制器，属于ARM系列，可以实现我们需高性能，低成本，低功耗等优点5。在市场上占有一席之地，并且发展超过了其他类型的单片机。第二种类型的单片机是51系列的微控制器。51微控制器具有强大的内部资机的学者。但是其相对32单片机而言有一个特别的缺点，就是其储存的容量虽然大，机的一个详细分析，可以得出，相比于51微控制器来说，STM32微控制器的性能更加的具有可取性，无论是从高效性还是功能消耗性来看，STM32单片机都略胜一筹。并且从设计的可扩展性来看，我们此次设计的系统都更加适合使用STM32单片机系统。所以本次设计的数据处理单元采用单片机最小电路STM32F103C8T6芯片和相应的外电路组成。该芯片是STM32系列的一种类型，具有64个引脚和128KB的FLASH,采证其频率的精确度。如下图所示，晶体振荡频率为8MHz。震荡器的稳定性和频率都们系统在工作时需要要求晶体和电容器非常的靠近。该系统的上电复位电路必须要处这个模块在我们整个设计中心来说是至关重要的4.3温湿度检测模块DHT11的供电电压为3-5.5V。传感器上电后，要等待1s以越过不稳定状态在此期间无需发送任何指令。电源引脚(VDD,GND)之间可增加一个100nF的电容，用以时，电阻两端的电压被转换成可被采集器的数模转换器接受的0-5V电压，然后采集以适当的形式把结果保存下来。其实物图如下图4.2所示：4.4二氧化碳检测模块作用的原料之一，作物干重的95%来自光合作用。因此，使用二氧化碳传感器控制浓度也就成为影响作物产量的重要因素。其实物图如下图4.3所示：4.5光照检测模块光照监测采用光敏电阻，光敏电阻成本低，灵敏度稿，适合做系统的开发。光照是农作物生长的必要条件，合适的光照强度和光照时间能使农作物产量增加，而且农作物品质会更优。实物图如图4.4所示：5软件设计写等，在设计的过程中要注意好同步定义到硬件连接的端□,当主程序调用不成功时，5.2硬件端流程设计数据处理等。在主程序的设计中，必须注意避免IO的冲突、跳跃指令使用的次数5.3系统端流程设计计和数据库相关数据的设计。此次开发的智能农业种植系统的设计与实现流程如图5.1基于B/S模式程序服务器Data服务器数据库设计数据加载图5.1系统流程图为了保证系统的安全性，要使用本系统对功能业务进行管理，必须先登