第 null 期 nullnull 年 null 月 無(wú) 線互聯(lián)科技 nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnull null nullnull null nullnull 基 金項(xiàng)目 吉林省發(fā)展和改革委員會(huì)項(xiàng)目 項(xiàng)目名稱 面向植物工廠的物聯(lián)網(wǎng)信息融合基礎(chǔ)平臺(tái)及其關(guān)鍵 技術(shù)研究 項(xiàng)目編號(hào) nullnullnullnullnull nullnull 作者簡(jiǎn)介 李丹 nullnull 男 吉 林吉林人 副教授 博士研究生 研究方向 電氣工程 計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù) 基 于 ZigBee 與 WiFi 的植物工廠環(huán)境數(shù)據(jù) 采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 李 丹 王 濤 吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院 吉 林 吉林 nullnullnull 摘要 隨著信息技術(shù)高速發(fā)展和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在農(nóng)業(yè)農(nóng)村的普及應(yīng)用 數(shù)字農(nóng)業(yè)設(shè)備的研發(fā)逐漸成為農(nóng) 業(yè)信息化產(chǎn)業(yè)關(guān)注的熱門研究領(lǐng)域 在此背景下 文章設(shè)計(jì)了一種基于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的植物工廠環(huán)境 精準(zhǔn)采集系統(tǒng) 文章闡述了以 nullnullnullnull nullnullnullnullnull 模塊為核心的系統(tǒng)功能總體結(jié)構(gòu) 闡述了以 nullnullnullnull 和 nullnullnullnull 為核心元件的硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 闡述了 nullnullnullnullnullnull 協(xié)議棧和 nullnullnullnullnull 平臺(tái)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu) 經(jīng)過(guò)調(diào)試 與運(yùn)行 本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確地 實(shí)時(shí)地采集植物工廠的環(huán)境參數(shù)數(shù)據(jù) 關(guān)鍵詞 植物工廠 nullnullnullnull 協(xié)議 nullnullnullnull 協(xié)議 中圖分類號(hào) nullnullnull 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 null 0 引言 人類文明發(fā)展至今 最能體現(xiàn)智慧結(jié)晶的無(wú)疑是 人們?yōu)樘嵘钏阶鞒龅呐?一切發(fā)展都源于 生活并服務(wù)于生活 中國(guó)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國(guó) 雖然傳統(tǒng) 農(nóng)業(yè)與先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合取得了高產(chǎn) 但也面臨著許多 挑戰(zhàn) 我國(guó)龐大的人口基數(shù) 遼闊的國(guó)土 復(fù)雜的山 勢(shì)地形 參差不齊的農(nóng)業(yè)知識(shí)水平等 使得農(nóng)業(yè)發(fā)展 不平衡 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展 物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)深入人們的 生活 智能化 簡(jiǎn)單化 高效化逐漸成為新時(shí)代的主 題 給農(nóng)業(yè)發(fā)展帶來(lái)了新的契機(jī) 建設(shè)智慧農(nóng)業(yè) 提 高農(nóng)業(yè)的質(zhì)量 提升生產(chǎn)力和競(jìng)爭(zhēng)力已成為大勢(shì) 所趨 null 植 物工廠中作物正常生產(chǎn)的前提是擁有合適的 生長(zhǎng)環(huán)境 環(huán)境的溫度 濕度和土壤 null 等參數(shù)與作物 生長(zhǎng)直接相關(guān) 目前 溫室中的溫度和濕度的測(cè)量和 控制大多是由人工完成的 其缺點(diǎn)是測(cè)量和控制的準(zhǔn) 確性差 因此 本文提出設(shè)計(jì)一種適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境的植 物工廠數(shù)據(jù)精準(zhǔn)采集系統(tǒng) 根據(jù)溫室的實(shí)際情況 相 關(guān)人員采集各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù) 將環(huán)境數(shù)據(jù)傳輸?shù)接脩羰?機(jī)端或服務(wù)器端 可根據(jù)數(shù)據(jù)的分析 顯示 對(duì)溫室進(jìn) 行相關(guān)控制 進(jìn)而實(shí)現(xiàn)智能農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和現(xiàn)代化農(nóng)業(yè) 生產(chǎn) null 1 系 統(tǒng)整體設(shè)計(jì) 在基于 nullnullnullnull 與 nullnullnullnull 的植物工廠環(huán)境數(shù)據(jù)采集 整體系統(tǒng)中 nullnullnullnull nullnullnullnullnull 模塊為核心設(shè)備 負(fù)責(zé)對(duì)異 構(gòu)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行融合 nullnullnullnull 終端節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)提供數(shù)據(jù)來(lái) 源 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)如圖 null 所示 nullnullnullnull 終端節(jié)點(diǎn) null 至 nullnullnullnull 終端節(jié)點(diǎn) N 負(fù)責(zé)完成植物工廠環(huán)境物理參 數(shù)的采集工作 同時(shí)完成采集數(shù)據(jù)的清洗和濾除噪聲 等初始數(shù)據(jù)處理的工作 初始處理的環(huán)境參數(shù)通過(guò) nullnullnullnull 協(xié)議的無(wú)線通信形式匯集到 nullnullnullnull nullnullnullnullnull 模 塊 本地工作站可以實(shí)時(shí)查詢到 N 個(gè) nullnullnullnull 終端節(jié) 點(diǎn)的采集數(shù)據(jù) 控制 nullnullnullnull 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的工作狀態(tài) nullnullnullnull nullnullnullnullnull 模塊的 nullnullnullnull 部分將本地 nullnullnullnull 協(xié)議匯 集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到 nullnullnullnullnull 互聯(lián)網(wǎng)上 一方面 nullnullnullnullnull 平臺(tái)可以查詢并存儲(chǔ) nullnullnullnull 采集的歷史數(shù)據(jù) 同時(shí) 可以完成環(huán)境參數(shù)的整理分析與圖形比對(duì) 另一方 面 農(nóng)戶可以用手機(jī) nullnull 查詢當(dāng)前植物工廠的環(huán)境物 理參數(shù) 作物的生長(zhǎng)情況 null 圖 null 系 統(tǒng)整體設(shè)計(jì) nullnullnull 第 null 期 nullnull 年 null 月 無(wú) 線互聯(lián)科技 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián) nullnull null nullnull null nullnull 2 硬 件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)硬件核心采用兩款芯片 系統(tǒng)核心采用 nullnullnullnullnullnullnull 芯片作為 nullnullnullnull 協(xié)議通信的數(shù)據(jù)處理芯 片 采用 nullnullnullnull 芯片作為 nullnullnullnull 協(xié)議通信數(shù)據(jù)處理 芯片 nullnullnullnullnullnullnull 芯片外觀小巧 可編程 抗干擾能力 強(qiáng) 連接穩(wěn)定 還具有 nullnull 的單周期內(nèi)核 可單周期 訪問(wèn)主 null null 特殊功能寄存器等 擁有很多強(qiáng)大外 設(shè) 如模數(shù)轉(zhuǎn)換器 nullnullnull 協(xié)處理器 nullnull null 等 不僅 如此 nullnullnullnullnullnullnull 的無(wú)線射頻模塊與 nullnullnullnull nullnull nullnull null 標(biāo)準(zhǔn)兼容 對(duì)數(shù)據(jù)包還有地址識(shí)別和過(guò)濾的功能 null 芯片可用于兩路串口通信 一 路用于 nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnull 和 null null 另外一路用于 nullnull nullnullnull 系統(tǒng)可采用 null nullnullnull null 的電源為 nullnullnullnullnullnullnull 供電 也可以外接電 池或者使用充電寶 nullnullnullnullnullnullnull 不僅支持 nullnullnullnull nullnullnull 顯示屏 nullnullnull 液晶屏等顯示器 還支持多種傳 感器 如溫濕度 超聲波 煙霧傳感器等 具備 nullnullnullnull 接收 頭 null nullnull 紅外發(fā)射等紅外收發(fā)功能 支 持 nullnullnull 工業(yè)通信等 3 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)軟件主要實(shí)現(xiàn)的功能有數(shù)據(jù)提取 異構(gòu)網(wǎng)絡(luò) 融合和 nullnullnullnullnull 平臺(tái)搭建 null null 數(shù)據(jù)提取 系統(tǒng)的主要數(shù)據(jù)來(lái)源是由若干 nullnullnullnull 終端節(jié)點(diǎn) 采集而完成 終端節(jié)點(diǎn)收到數(shù)據(jù)后 將數(shù)據(jù)打包成 nullnullnullnull nullnull nullnull null 物理層幀的形式并發(fā)送給 nullnullnullnull null nullnullnullnull 模塊 nullnullnullnull nullnullnullnullnull 模塊收到終端發(fā)送的 nullnullnullnull nullnull nullnull null 物理層幀后 會(huì)對(duì)其逐一處理 拆掉頭部和 校驗(yàn)字段 獲得應(yīng)用層的數(shù)據(jù) null null null 異 構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合 nullnullnullnull nullnullnullnullnull 模塊與 nullnullnullnull 終端采集節(jié)點(diǎn)都適 用于 null nullnullnullnull 協(xié)議棧 nullnullnull 操作系統(tǒng) 模塊在獲得 應(yīng)用 層 的 數(shù) 據(jù) 后 將 以 nullnull 指令的形式發(fā)送給 nullnullnullnull 芯片 進(jìn)而完成異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)之間協(xié)議數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn) 換 當(dāng) nullnullnullnull 在 nullnullnull null 模式下工作時(shí) 系統(tǒng)可通過(guò) nullnull 連接 nullnullnullnullnull 并向平臺(tái)服務(wù)器上傳 下載數(shù)據(jù)包 通過(guò) nullnullnullnullnull 還可將信息發(fā)送給 nullnull 可對(duì)溫室的環(huán) 境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控 在 nullnull 端同樣可實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)檢測(cè)芯片 狀態(tài)并傳達(dá)指令 通過(guò)設(shè)計(jì) 當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常時(shí) 系統(tǒng)會(huì) 提醒 null null nullnullnullnullnull 平臺(tái)搭建 nullnullnullnullnull 生態(tài)開放云平臺(tái)是中國(guó)移動(dòng)基于物聯(lián)網(wǎng) 發(fā)展獨(dú)家打造的 平臺(tái)由于使用 nullnullnullnullnull 云平臺(tái) 大 大降低了開發(fā)難度 不僅如此 云平臺(tái)還對(duì)系統(tǒng)的功 能和穩(wěn)定性提供保護(hù)服務(wù) 為設(shè)備連接 設(shè)備管理 數(shù) 據(jù)傳輸 數(shù)據(jù)接收提供數(shù)據(jù)點(diǎn) nullnullnull 接口 nullnullnullnullnull 平 臺(tái)能適應(yīng)各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 如 nullnullnullnull 和 nullnullnullnull 協(xié)議 還可適應(yīng)各種傳感器和通信網(wǎng)絡(luò) 作為 連接和數(shù)據(jù)傳輸中心 本系統(tǒng)采用 nullnullnullnull 協(xié)議進(jìn)行 通信 這是一種適用于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境糟糕 對(duì)硬件設(shè)備要 求較低的通信協(xié)議 nullnullnullnull 協(xié)議基于 nullnullnullnullnullnull 協(xié)議 能用簡(jiǎn)短的代碼提供穩(wěn)定 可靠的信息服務(wù) 這樣可 以使系統(tǒng)更加簡(jiǎn)潔化 廣泛化 null 使 用的具體流程為 進(jìn)入官網(wǎng)進(jìn)行信息注冊(cè) 選 擇多協(xié)議接入 進(jìn)行添加產(chǎn)品 完善設(shè)備信息 接入 nullnullnullnull 協(xié)議 與代碼相對(duì)應(yīng) null添加設(shè)備 硬件接入和 應(yīng)用開發(fā) 在完成相關(guān)設(shè)置后 在對(duì)應(yīng)的設(shè)備狀態(tài)下 用戶 將 nullnull nullnullnullnull nullnullnull 函數(shù)中集成的數(shù)據(jù)打包發(fā)送 到 nullnullnullnullnull 平 臺(tái) nullnullnullnullnull 平臺(tái)會(huì)收到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)情 況 與此同時(shí) 當(dāng) nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull 執(zhí) 行 nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull 函 數(shù)接收到的控制命令后 操作者就可 對(duì)其發(fā)送相關(guān)命令 進(jìn)而達(dá)到控制設(shè)備的功能 實(shí)時(shí) 的數(shù)據(jù)還可以用扇形圖 折線圖 條狀圖等圖形的形 式直觀地顯示 本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)在本單位工程研究中心的智能 溫室大棚中運(yùn)行 系統(tǒng)對(duì)環(huán)境參數(shù)每 null nullnullnull 進(jìn)行一 次采集與運(yùn)算 整體系統(tǒng)運(yùn)行約 null 年的時(shí)間 數(shù)據(jù)采 集效果良好 文章列舉了 nullnull 年 null 月 null 日與 null 日 兩個(gè)不同時(shí)間段的光照度 土壤溫度和土壤濕度數(shù)據(jù) 采集情況 如表 null 所示 表 null 植物工廠環(huán)境參數(shù)采集 日 期與時(shí)間 光照度 nullnullnull 土壤溫度 nullnull 土壤濕度 nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnull nullnull null nullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnull nullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnull nullnull null nullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnull nullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnull nullnull null nullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnull nullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnull nullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnull nullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnull nullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnull nullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnull nullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnull nullnullnull nullnull nullnullnull 第 null 期 nullnull 年 null 月 無(wú) 線互聯(lián)科技 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián) nullnull null nullnull null nullnull 4 結(jié) 語(yǔ) 伴隨智能農(nóng)業(yè)的發(fā)展需求 本文設(shè)計(jì)了一種基于 nullnullnullnull 與 nullnullnullnull 通信為基礎(chǔ)的智能溫室數(shù)據(jù)處理系 統(tǒng) 系統(tǒng)采用 nullnullnullnull 主控芯片 nullnullnullnull 與 nullnullnullnull 網(wǎng)關(guān)芯片作為網(wǎng)關(guān)系統(tǒng) 將單獨(dú)的一個(gè) nullnullnullnull 節(jié)點(diǎn) 作為數(shù)據(jù)源 實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)通過(guò) nullnullnullnull 網(wǎng)絡(luò)與物聯(lián)網(wǎng)的連接 可實(shí)現(xiàn)溫室的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)跟蹤 在數(shù)據(jù)異常情況下 系統(tǒng)通過(guò) nullnull 端與 nullnull 對(duì)溫室作 出干預(yù) 使各項(xiàng)數(shù)據(jù)更加有利于植物生長(zhǎng) 同時(shí) 由 節(jié)點(diǎn)采集到的環(huán)境還可以通過(guò) nullnullnullnull 協(xié)議上傳到 nullnullnullnullnull 平臺(tái) 通過(guò)數(shù)據(jù)處理后 能在 nullnull 端與手機(jī)端 查看更加系統(tǒng)化 科學(xué)化的數(shù)據(jù) 系統(tǒng)將數(shù)據(jù)專業(yè)化 匯總 個(gè)性化顯示 逐一記錄后 使傳統(tǒng)的粗放生產(chǎn)變 為精細(xì)農(nóng)作 進(jìn)一步拓展農(nóng)業(yè)功能 整合資源 建設(shè)融 合生產(chǎn) 生態(tài)為一體的智能溫室大棚 用戶使用手機(jī)可實(shí)時(shí)查看數(shù)據(jù)或者控制傳感器 通過(guò) nullnullnullnull 協(xié)議實(shí)現(xiàn)各種傳感器或者控制器的無(wú)線 通信功能 nullnullnullnull 網(wǎng)關(guān)最主要的作用是將 nullnullnullnull 網(wǎng) 絡(luò)和以太網(wǎng) 因特網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了融合通信 將各個(gè) nullnullnullnull 節(jié)點(diǎn)的信息傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)服務(wù)器 云服務(wù)器或手機(jī)服 務(wù)器 該系統(tǒng)數(shù)據(jù)展示基于 nullnullnullnullnull 云平臺(tái) 可通過(guò)云 網(wǎng)關(guān)和 nullnull 遠(yuǎn)程控制 它還可以在電腦和移動(dòng)設(shè)備 上顯示和存儲(chǔ)來(lái)自多個(gè)終端節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù) 系統(tǒng)穩(wěn)定 可靠 價(jià)格合理 使用方便 可以同時(shí)收集多個(gè)數(shù)據(jù) 該代碼很容易重復(fù)使用和移植 可以很容易地?cái)U(kuò)展到 其他數(shù)據(jù)收集項(xiàng)目 基于 nullnullnullnull 與 nullnullnullnull 的植物工廠環(huán)境數(shù)據(jù)采集系 統(tǒng) 可以對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的溫室進(jìn)行實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控 降 低勞動(dòng)成本 提高溫室生產(chǎn)效率 該系統(tǒng)還具有高度 的可擴(kuò)展性 因?yàn)樗梢赃B接外部控制器進(jìn)行環(huán)境管 理和環(huán)境數(shù)據(jù)收集 同時(shí) 低成本和易于操作有利于 普通農(nóng)民學(xué)習(xí)和掌握 有助于促進(jìn)農(nóng)業(yè)的現(xiàn)代化 參考文獻(xiàn) null 閆浩然 張賀龍 王建強(qiáng) null基于物聯(lián)網(wǎng)的智能溫室 大棚控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) null null農(nóng)機(jī)使用與維修 nullnullnullnull null nullnullnullnull null 任 玲 夏俊 翟旭軍 等 null基于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智 能溫室系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) null null南方農(nóng)機(jī) nullnull null null nullnullnull null 胡 開明 劉薇 付志堅(jiān) null基于物聯(lián)網(wǎng)智能溫室大棚 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) null null自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用 nullnull null null nullnullnull null 邢 玲玲 null基于物聯(lián)網(wǎng)的智能溫室大棚監(jiān)控系統(tǒng)研 究 null null電子制作 nullnull null null nullnullnull null 劉 雨娜 高春琦 null基于物聯(lián)網(wǎng)的北方智能溫室番茄 栽培的調(diào)控規(guī)程 null null北方園藝 nullnull null nullnull nullnullnullnull null 左 志宇 譚潔 毛罕平 等 null基于物聯(lián)網(wǎng)的微型植物 工廠智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) null null農(nóng)機(jī)化研究 nullnull null null nullnullnull 編 輯 王永超 nullnull null null nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnull null nullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnull null nullnullnull null nullnullnullnull null null null nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnull nullnullnull nullnull null nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull null nullnullnull null null nullnullnullnullnullnull nullnull nullnull nullnullnullnull nullnull null nullnull nullnullnullnullnullnullnull null nullnullnullnullnull null nullnullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnull null nullnull null nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnull nullnullnullnull null nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull null nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnull null nullnull null nullnullnullnullnullnullnull nullnull nullnull nullnull null nullnull nullnullnull nullnullnullnullnull null nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnull null nullnullnull null nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull null nullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnull nullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull null nullnull nullnull null nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnull null nullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnullnull nullnull null nullnullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnullnull null nullnull nullnullnull nullnullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnull nullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnullnull null null nullnullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnull null nullnull nullnullnull nullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnull nullnull nullnull null nullnullnullnullnull nullnull nullnull nullnullnull nullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnull nullnullnullnullnullnullnullnull nullnullnullnullnull nullnullnull null nullnull nullnullnull nullnullnullnull null nullnull nullnullnullnullnull nullnullnull nullnullnullnull null nullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnullnull nullnullnull