1、本科毕业论文（20 届）智慧大棚-管理系统的设计与实现所在学院专业班级 计算机科学与技术学生姓名指导教师完成日期摘 要智慧大棚系统是物联网技术在农业方向上的一次探索，本系统通过各种智能感应器实时采集温室内温度，湿度，光照强度等环境参数，自动开启或者关闭指定设备。实现农业综合生态信息自动监测、对大棚温湿度远程控制，自动化浇水灌溉等功能。智慧大棚系统包括以51单片机为核心，WIFI传输模块，光传感器，温湿度传感器，led灯，电磁阀，电机等原件的下位机系统和用php编写的上位机系统。通过WIFI实现上位机和下位机通信，在上位机部署服务器，可以通过“花生壳”实现外网访问，实际部署时候可以购买域名实现商
2、业化运作。在设计实现方面，本系统下位机部分由51单片机收集各传感器数据通过时钟定时广播发送连接的设备，通过WIFI模块可是实现电脑和手机的方便连接，上位机程序采用面向对象系统分析与设计方法，设计和实现本系统的各个模块，最终整合成完整的应用程序。接受到数据后通过处理存入数据库，通过开发的web网站和微信公众账号读取数据库数据向用户展示作物历史数据，通过与预定义的数据对比推荐用户进行浇水，增加光照等操作。设计此程序的目的是希望能给需要此类信息的人们带来方便，同时自己在完成此程序的过程中学到知识和经验。关键词：物联网、ThinkPHP、MySQL、51单片机、微信公众平台.AbstractIntel
3、ligent greenhouse system is an exploration on the Internet of things technology in agricultural direction, the system through the temperature real-time acquisition of greenhouse intelligent sensors,humidity, light intensity and other environmental parameters, automatically open or close the specifie
4、d device. Implementation of integrated ecological agricultural information automatic monitoring, temperature and humidity of the greenhouse remote control, automatic irrigation and other functions. Intelligent greenhouse system includes the 51 single-chip microcomputer as the core a WIFI transmissio
5、n module, a lightsensor, temperature and humidity sensor, LED light, electromagnetic valve, the lower position machine system motor and other original and PHP the superior machine system. Through the WIFI to achieve the upper and lower machine communication, the deployment server in the PC, can thro
6、ugh the“peanut“ extranet access, the actual deployment can be achieved when the commercial operation to buy domain name.In the design implementation, lower part of this system is composed of 51 single chip microcomputer to collect all sensor data connection through the clock timingbroadcast transmit
7、ting equipment, through the WIFI module to realize computer andmobile phone convenient connection, PC program using object oriented system analysis and design method, design and Realization of each module in this system,the final integration into applications complete. Receive data through processin
8、g and stored in the database, the web website and Micro message public account read database data show crop historical data to the user, by comparing the data with predefined recommended users for watering, increasing light etc.The design of this program is designed to bring convenience to people in
9、 need of such information, and upon completion of the procedure of learned knowledge and experience.Keywords: Internet of things, ThinkPHP, MySQL, 51 single-chip microcomputer,Micro message public platform.目 录1.绪论 .11.1 前言 .11.3 国内外研究概况与发展趋势 .11.4 论文组织 .32.开发环境和开发技术 .42.1 系统结构 .42.2 工具环境及应用的技术介绍 .42
10、.2.1 开发环境的选择 .52.2.2 物联网简介 .52.2.3 ThinkPHP 简介 .62.2.4 WAMP 简介 .62.2.5 RBAC 简介 .62.2.6 微信公众平台简介 .73.需求分析3.1 设计思想 .83.2 可行性分析 .83.2.1 经济可行性 .83.2.2 技术可行性 .83.2.3 操作可行性 .93.3 性能需求 .93.4 功能需求 .93.4.1 用户界面需求 .94.系统设计 .104.1 总体结构设计 .104.1.1 系统基础结构 .104.1.2 模块设计 .104.2.1 数据库说明 .115.1 客户端界面的设计 .125.1.1 主界面
11、截图 .125.1.2 主界面部分代码 .156. 系统主要技术特色 .186.1 运用 WIFI 模块 .186.3 使用了 Bootstramp 和 Highcharts.187.结束语 .19参考文献 .20致 谢. 21-1-1.绪 论1.1 前言农业物联网就是物联网技术在农业生产、经营、管理和服务中的具体应用。按照物联网技术架构，农业物联网仍然通过 “感知一传输一应用”的途径来实现在农业的应用。“感知”就是运用各类传感器，如温度传感器、湿度传感器、光传感器、PH 值传感器、CO：传感器等设备，广泛地采集大田种植、设施 园艺、畜禽 水产养殖 和农产 品物流等环 境 中的温度、相对湿度、
12、PH 值、光照强度、土壤养分、cO2浓度等物理量参数信息 ；“传输”就是建立数据传输和格式转换方法，通过局部的无线网络、互联网、移动通信网等各种通信网络交互传递，实现农业信息的有效传输 ；“应用”就是将获取的海量农业信息进行融合、处理，使技术人员对多个大棚的环境进行监测控制和智能管理，保证农作物有一个良好的、适宜的生长环境，达到增产、改善品质、调节生长周期、提高经济效益的目的，进而实现农业生产集约、高产、优质、高效、生态和安全的目标。本系统完成了智能控制大棚，科学调配植物生长的既定目标。1.2 课题研究的背景及意义随着世界各国政府对物联网行业的的政策倾斜和企业的大力支持和投入，物联网产业被急速
13、的催生，根据国内外的数据显示，物联网从1999年至今进行了极大的发展渗透进每一个行业领域。可以预见到的是越来越多的行业领域以及技术、应用会和物联网产生交叉，向物联方向转变优化已经成为了时代的发展方向，物联网的发展，科技融合的加快。农业物联网：物联网被世界公认为是继计算机、互联网与移动通信网之后的世界信息产业第三次浪潮。他是以感知为前提，实现人与人、人与物、物与物全面互联的网络。在这背后，则是在物体上植入各种微型芯片，用这些传感器获取物理世界的各种信息，再通过局部的无线网络、互联网、移动通信网等各种通信网路交互传递，从而实现对世界的感知。传统农业，浇水、施肥、打药，农民全凭经验、靠感觉。如今，设
14、施农业生产基地，看到的却是另一番景象：瓜果蔬菜该不该浇水？施肥、打药，怎样保持精确的浓度？温度、湿度、光照、二氧化碳浓度，如何实行按需供给？一系列作物在不同生长周期曾被“模糊”处理的问题，都有信息化智能监控系统实时定量“精确”把关，农民只需按个开关，做个选择，或是完全听“指令” ，就能种好菜、养好花。1.3 国内外研究概况与发展趋势温室作为一种为农作物生长创造适宜环境的农业设旌，可看成是一个半独立于自然界-2-大气候的半封闭式的人工生态环境，它可以避开外界种种不利因素的影响，改善或创造更佳的环境气候。随着计算机技术的进步和智能控制理论的发展，近百年来，温室作为设施农业的重要组成部分，其自动控制
15、和管理技术不断得以提高，在世界各地都得到了长足发展。荷兰在1974年将计算机作为温室气候控制系统使用商品的核心部分出现在荷兰及世界市场上。目前，荷兰全国现有的1万hm2的玻璃温室全部由这种气候控制计算机操纵控制，并且可以同时控制各个温室单元，形成网络化的温室管理体系。在日本，作为设施农业主要内容的设施园艺相当发达，塑料温室达到普遍应用，设施栽培面积位居世界前列。而在韩国，从1992年以来政府就把设施园艺作为重点事业来推进发展，到92年底，带环境控制的现代化设施的面积占10左右。 以色列的温室从80年代到90年代更新了三代，科学家成功开发了一系列计算机软件，硬件，实现了温室供水，施肥和环境自动化
16、控制。英国农业部对温室发展也很重视，科学家们先后进行了温室环境与作物生理，温室环境因子的计算机优化，温室节能，温室自动控制，温室作物栽培与产后处理的研究。另外，国外温室正致力于高科技发展。遥测技术，网络技术，控制局域网已逐渐应用予温室的控制与管理中。我国温室业起步比较晚。60年代仅利用简易式塑料大棚来种植蔬菜。1966年吉林省长春市建造我国第一座塑料大棚，面积仅500平方米，到了70年代，节能型日光温室开始在我国应用，并得到较快发展，到1981年，根据19个省市，自治区统计，保护地面积为16万公顷，占蔬菜种植面积的435，其中温室仅1500公顷，占菜地面积的04。到1994年7月，全国就已有节
17、能型目光温室1 15万亩，大棚400万亩，总面积达515万亩。而大型玻璃结构温室在我国发展一直较慢，直到80年代初，才先后从同本，美国，荷兰和保加利亚等国引进了40套左右的现代化温室成套设备，主要分布在北京，上海，广州等大城市周围，我国自己生产的玻璃温数量较少，也由于其内部设施较为简陋，产品质量与使用性能都低于国外先进产品，从而影响了国产温室的推广和使用。虽然这些国外温室技术领先，设备先进，但在我国的使用过程中还存在较严重的问题，温室自动控制系统突出的问题有以下几点：(1)投入产出低，运行经济效益差，而且引进价格高，国内农业生产难以接受。(2)技术要求过高，一般的用户很难掌握，限制了温室的适用
18、范围。(3)不适合我国的气候特征。引进的温室的一些运营模式没有与中国的实际结合起来，因此不能适应我国的气候特征。所以，研究开发出符合我国国情，产生明显经济效益并适用于大面积推广应用的自控温室系统迫在眉睫。基于以上种种原因，我国的农业工程技术人员在吸收发达国家高科技温室生产技术的基础上，进行了温室中温度，湿度，光照等单项环境因子的控制技术研究。在80年代，实现了对人工气候室进行的微机控制，如重庆柑橘所人工气候室的单片机控制系统，以及上海植生所的人工气候室。其后对计算机温室控制系统的研究一直没有中断，到了1995年，北京农业大学研制成功的“WJG一1型实验温室环境监控计算机管理系统” ，此系统属于
19、小型分布式数据采集控制系统“” ；江苏理工大学研制成功的基于工控机进行管理的植物工厂系统；吉林工业大学研制成功的用于温室的智能喷水控制器，能够根据温室内的温度，湿度和光照度来自动调节喷水量；中国农业机械化科学研-3-究院研制成新型智能温室，由大棚本体，通风降温系统，太阳能贮存系统，燃油热风加热系统，灌溉系统，计算机环境参数测控系统等组成：还有许多高等院校，科研院所都在进行温室控制系统的相关研究，并且许多单位都已建起或将要建起温室控制系统的总体框架。1997年以来，中国农业大学在温室环境的自动控制技术方面取得了一定的成果。1.4 论文组织论文全文共分为七章：第一章 绪论。主要介绍了论文选题的引言
20、、对课题研究的背景及意义进行了分析，同时也对国内外研究状况及发展趋势进行了介绍。第二章 开发环境和开发技术。第三章 需求分析。第四章 系统设计。第五章 系统实现。第六章 系统测试。选取具有代表性的数据进行测试，保证系统正常运行。第七章 结束语。对系统实现过程进行了总结。-4-2.开发环境和开发技术2.1 系统结构智慧大棚系统通过射频识别设备、各种智能感应器等，实时采集温室内温度、湿度光照强度等环境参数，自动开启或者关闭指定设备。实现农业综合生态信息自动监测、对大棚温湿度远程控制，自动化浇水灌溉等功能,智慧大棚系统包括以51单片机为核心，WIFI传输模块，光传感器，温湿度传感器，led灯，电磁阀
21、，电机等原件的下位机系统和用java编写的上位机系统。通过WIFI实现上位机和下位机通信，在上位机部署服务器，可以通过“花生壳”实现外网访问，实际部署时候可以购买域名实现商业化运作。本作品下位机系统部分由51单片机收集各传感器数据通过时钟定时广播发送连接的设备，通过WIFI模块可是实现电脑和手机的方便连接，上位机程序接受到数据后通过处理存入数据库，通过开发的web网站和微信公众账号读取数据库数据向用户展示作物历史数据，通过与预定义的数据对比推荐用户进行浇水，增加光照等操作。图 1.1 系统结构图2.2工具环境及应用的技术介绍-5-2.2.1 开发环境的选择开发环境：在上位机和下位机开发环境都是
22、Windows,下位机运行在51单片机上，上位机运行在wamp上。开发工具：上位机使用Sublime Text开发环境运用PHP语言ThinkPHP框架完成的php项目，下位机是用keil编写51单片机程序控制各传感器和应用设施。2.2.2 物联网简介物联网3是一个由感知层、网络层、应用层共同构成的信息系统4，是一个庞大的社会信息系统工程，更是一个涉及国民经济各行各业、社会与生活各个领域的无所不包的庞大产业链。物联网结构复杂，主要包括3个部分：首先是感知层，承担信息的采集（通过智能卡、RFID5电子标签、识别码、二维码、传感器等） ；其次是网络层，承担信息的传输（通过现有的广电网络、互联网、通信网络或者未来的NGN网络（下一代网络）等） ；最后是应用层，完成信息的分析处理和决策，以及实现或完成特定的智能化应用和服务任务，以实现物/物、人/物之间的识别与感知，发挥智能作用。图2.1 物联网系统结构图
