基于物联网技术的智能农业大棚监控系统

项目开发现状
智能化的监控系统成本较高，我国现代温室技术起 步较晚，而国外所开发的大棚监控系统价格昂贵，难以 适应我国农业生长环境监控的需求。
传统的农业温室大棚监控系统中，大都采用有线设 备来进行大棚环境数据的采集及数据的传输，较大的监 控区域需要大量传感器和执行设备的使用导致监控系统 的建设和维护产生很多问题，导致施工难度大，且维修 不便。
解决方案
在我们所开发的智能农业大棚监控系统中，采用了 Zigbee技术、 Android等技术。Zigbee技术一种新兴 的短距离、低复杂度、低速率、低功耗和低成本的无线 数据传输技术，可用于大量传感器组网及进行数据采集 和传输，代替了传统农业温室大棚采用有线设备来进行 大棚环境数据的采集及数据的传输，降低系统成本及施 工和维护难度。
相关技术
• Android开发技术：用于开发用户android手机客户端，接收、发 送用户指令，与web服务器通信。
• Web开发技术：用于接收用户操作指令，调用数据库服务器数据、 发送控制信号给树莓派网关。
• Arduino开发技术：用于解析、发送传感器数据以及智能开关的控 制。
安卓端运行截图
2、采用Zigbee技术来实现树莓派与Arduino开发板的无线通 讯功能，Zigbee技术用于大量传感器组网及进行数据采集和传输， 代替了传统农业温室大棚采用有线设备来进行大棚环境数据的采集 及数据的传输，降低系统成本及施工和维护难度。
3、采用了雨滴传感器实时监测降雨量，根据降雨量来控制顶 棚，小雨则打开顶棚用雨水给作物浇灌，大雨则关上顶棚防止土壤 湿度过大。
Байду номын сангаас 开发软件平台及语言
• 本作品所采用的平台的相关软件有Java Development Kit (JDK)、 MyEclipse、Eclipse IDE for Java Developer、Android Development Toolkit、Android SDK、Android SDK插件、 Arduino IDE、MySQL数据库等 。
基于物联网技术的智能农业大棚监控系统
项目开发背景
随着国家经济的快速发展，农业生产规模的不断提 高，农产品在大棚中培育的品种越来越多，规模也越来 越大。传统的农业大棚中的大部分操作都是在人工情况 下进行的，对于数量较多或者面积较大的农业大棚就显 现出很大的局限性，因此，实现农业大棚生产的自动化 和信息化，能够方便有效地对农业大棚环境进行监测和 控制，提高资源利用率和农业生产水平，是目前农业发 展的趋势。
户端可以控制农棚内湿帘风机、喷淋滴灌、内外遮阳、顶窗、加温补光等设备的开关
Web端运行截图
图8：Web端登陆界面
Web端运行截图
图9：控制界面，Web客户端可以控制农棚内湿帘风机、喷淋滴灌、内外遮 阳、顶窗、加温补光等设备的开关
• 开发语言有C语言、java语言、Arduino语言。
相关技术
• 树莓派开发技术：树莓派作为本系统的网关，一方面通过无线网 卡连接网络，与服务器通信，一方面与Arduino模块连接，负责收 发数据。
• Zigbee技术：一种新兴的短距离、低复杂度、低速率、低功耗和 低成本的无线数据传输技术，用于大量传感器组网及进行数据采 集和传输。
系统功能框图
网络拓扑图
数据服务中心
Android服务器 数据库服务器 Web服务器
网关 Internet
客户终端
Android客户端 Web客户端
数据采集及控制节点
网关
温湿度传感器 土壤湿度传感器 光敏电阻传感器 雨滴传感器 继电器
步进电机
排气扇 补光灯 电磁水阀 遮阳棚 顶棚
总体功能描述
该系统利用物联网技术，可实时远程获取大棚内农作物生长的关 键参数，例如：空气温湿度、土壤湿度、光照强度、雨量，经由数据 服务中心进行智能化数据处理后，自动或手动控制湿帘风机、喷淋滴 灌、内外遮阳、顶窗、加温补光等设备，保证农业大棚内环境最适宜 作物生长，为作物高产、优质、高效、生态、安全创造条件。
解决方案
Android手机在当今智能手机领域中占有很大的 地位，且价格便宜、性能优良、方便操作。我们选用 Android智能手机作为智能控制客户端，一方面降低 了智能监控系统的价格，另一方面也提高了控制客户 端软件的使用性能，同时，也降低了软件的复杂程度。
项目创新要点
1、农棚设备与农棚内的环境参数相关联，将获得的环境参数 经由数据服务中心处理后，自动实现农棚设备的开关控制，如此在 无人管理的情况下也能实现对大棚的智能监控，同时，减少人工的 误操作。
图1：登陆界面
图2：主界面，查看农棚内实时的环境 数据，数据定时刷新
安卓端运行截图
图4：历史记录界面，查看农棚内 历史环境图表
图3：历史记录界面，查看农棚 内历史环境数据，下拉刷新
图5：异常报警：当农棚内环境发生 异常时，手机会接收到异常报警通知
安卓端运行截图
图6、图7：控制界面，由主界面向右滑动或者点击设置按钮打开控制界面，手机客
（3）智能控制：界面可以手动控制农棚内湿帘风机、喷淋滴灌、 内外遮阳、顶窗、加温补光等设备的开关。
相关硬件
• 单片机：树莓派、Arduino开发板 • 传感器模块：DHT11数字温湿度传感器、光敏电阻传感器、土壤湿
度传感器、雨滴传感器 • 控制模块：继电器、步进电机 、电磁水阀 • 通讯模块：无线网卡、Zigbee模块
总体功能描述
同时，管理员可以通过手机客户端、Web客户端等信息终端获得 实时监测信息、预警信息等，用户还可以通过终端控制湿帘风机、喷 淋滴灌、内外遮阳、顶窗、加温补光等设备，实现温室大棚集约化、 网络化远程管理，充分发挥物联网技术在设施农业生产中的作用。
安卓端功能
（1）信息查询：查看农棚内实时的空气温湿度、土壤湿度、光照 强度、雨量等信息。
（2）异常报警：当农棚内环境发生异常时，手机会接收到异常报 警信息。
（3）智能控制：手机客户端可以控制农棚内湿帘风机、喷淋滴灌、 内外遮阳、顶窗、加温补光等设备的开关。
Web端功能
（1）数据管理：以表格或者折线图、柱形图的形式显示农棚内空 气温湿度、土壤湿度、光照强度、雨量等数据的历史情况。
（2）异常报警：当农棚内环境发生异常时，Web客户端会接收到 异常报警信息。