智慧農業(yè)設計文檔之歐陽組創(chuàng)編

1、歐陽組創(chuàng)編2021.02.16歐陽組創(chuàng)編2021.02.16保存該文檔時，命名規(guī)則為II作品設計文檔創(chuàng)作：歐陽組時間：2021.02. 162017年全國大學生“互聯網+”創(chuàng)新大賽暨第四屆“發(fā)現杯”全國大學生互聯網軟件設計大獎賽'小農人'項目創(chuàng)意設計報告（2017年2月25日）目錄一、倉憶介紹2235錯誤!未定義書簽。01.1項目介紹1.2項目可行性分析1.3與同類產品比較1.4項目應用前景二、功能介紹2.1總體功能結構圖62.2模塊功能介紹6三、總體設計83.1數據設計83.2界面設計93.3架構設計9四、技術難點104.1藍牙連接不穩(wěn)定容易斷開技術難點104.2安卓客戶端之

2、間實時通信技術難點10五、項目總結10創(chuàng)意介紹1.1項目介紹智能大棚的作用是將智能化控制系統應用到大棚種 植上，用戶通過安卓客戶端設定大棚內的數據信息，由 微機對棚內的水簾、風機、遮陽板等設施實施監(jiān)控，采 用溫度、濕度、CO2、光照度傳感器等感知大棚的各項 壞境指標，并通過微機進行數據分析和調控，從而改變 大棚內部的生物生長壞境。比較人工的控制來說，智能控制最大的好處就是能 夠相對恒定的控制大棚內部的環(huán)境，對于環(huán)境要求比較 高的植物來說，更能避免因為人為因素而造成生產損失。相對生產來說，將智能化控制系統應用到大棚生產 以后，產量與質量比人工控制的大棚都有極大的提高， 對于不同的種植品種而言，提

3、高產量與質量相對不同，對于檔次較高的經濟作物來說，生產效率可以提高30% 以上。相對運行成本來的核算，對于有一定規(guī)模的種植企 業(yè)來說，極大的降低了勞動力成本，設備的投入與運行, 可以完全由節(jié)約下來的勞動力成本中核算岀來，使用時 間越長，光節(jié)約的勞動力成本就是一筆巨大的利潤。1.2項目可行性分析與應用前景121項目設計思路為促進農業(yè)的發(fā)展，減輕農民的負擔，提高農業(yè)凈 產值，本項目將智能的自動控制和人工控制相結合，實 現農業(yè)的自動化生產。項目的主要研究方向分為藍牙聯 網、云端數據存儲和安卓推送數據。122采用技術及平臺1.2.2.1自動控制大棚內部安裝多種傳感設備獲取溫度、濕度和光照 強度等基本的

4、信息并通過藍牙無線通信和以太網技術傳 輸到遠程數據庫中存儲。系統實時的根據用戶設定的閾 值，進行設備（水泵、燈、排風扇和卷簾機等設備）的 開關控制進而調控溫度、濕度和光照強度等保持在一個 穩(wěn)定的范圍之內，給予植物適宜的生長環(huán)境。1.2.2.2人工控制用戶可以通過手機客戶端查看大棚當前時刻和最近 一周的溫度、濕度和光照強度等信息，并根據數據信息 判斷當前需要設定的閾值進行相應的設置。用戶可以通 過手機客戶端通過控制大棚客戶端拍攝大棚內部的環(huán)境 信息進行拍照回傳查看大棚的植物的生長情況，從而能 夠更加和合理的管理大棚植物生長。1.2.2.3藍牙控制每個大枷內部安裝帶有傳感器的主控制芯片，主控 制芯

5、片通過傳感器獲取大棚內部的環(huán)境信息（溫濕度、 二氧化碳濃度和光照強度等），并通過藍牙裝置將數據信 息傳輸到系統控制中心（安卓系統）。1.2.2.4云端數據存儲系統控制中心（安卓系統）連入以太網，實時的將 每個大棚中的環(huán)境信息傳遞到遠程服務器并保存。122.5安卓點對點通信系統控制中心（安卓系統）向用戶的安卓端發(fā)送大棚內部的壞境信息超過用于設定的閾值的警告和某個節(jié)點出現故障的警告。用戶的安卓端向系統控制中心（安卓系統）發(fā)送設置大棚內部環(huán)境信息的命令和發(fā)送請求獲取大棚內部實時的狀態(tài)（拍照后將照片回傳給用戶）123投資及效益分析總投資額150000投資收益率（第一年）13%（元）預期凈利潤（稅后利潤

6、）第一年第二年第三年年增長率17%年增長率8%124市場預測市場機會中投顧問在2016-2020年中國智慧農業(yè)深 度調研及投資前景預測報告中提到，智慧農業(yè)市場有 望從2016年的90.2億美元達到2022年的184.5億美元的 規(guī)模，年均復合增長率13.8%o智慧農業(yè)的發(fā)展仍然前景 廣闊。在廣泛的農村仍然有很多農戶并沒有了解和使用智 慧農業(yè)（大棚）的生產模式，而土地的聯合承包正在進 行，規(guī)?；a是必然的趨勢，針對農村的這種變化， 智慧農業(yè)仍然很有前景。125實施計劃及保障措施初期在本地區(qū)預實施產品的使用，在這過程中檢驗 產品的缺陷和不足并彌補，產品步入穩(wěn)定期后逐漸推廣 使用。1.3與同類產品

7、比較同物聯網智能管理大棚環(huán)境無線監(jiān)控系統相比較1.3.1利用云端進行信息的存儲，使信息的傳輸，上 傳，下載變得更為快捷和方便1.3.2利用藍牙傳輸技術，大棚硬件設施和控制基站 之間的連接更為穩(wěn)固1.3.3手機端使用次pp輕松實現對大枷實況進行監(jiān)控1.3.4系統可擴充多種記錄數據分析處理軟件，能進 行繪制棒圖、餅圖，進行曲線擬合等處理，可按EXCEL 電子表格式輸出進行數據處理1.3.5系統設計時預留有接口，可隨時增加減硬軟件 設備，系統只要做少量的改動即可，可以在很短的時間 內完成。可根據現場的需要和客戶的需求改變隨時增加 新的內容。二、功能介紹2.1總體功能結構圖2.2模塊功能介紹221大棚

8、控制模塊本模塊主要由控制中心、傳感中心、工作中心構成?？刂浦行挠蒘TC90C51芯片作為中樞負責控制傳感 器與工作器的工作。傳感中心由溫度傳感器、濕度傳感器、光強傳感器、 二氧化碳濃度傳感器構成，與控制中心相連，主要負責 向控制中心傳輸數據。工作中心主要由滴灌設備、智能燈和排氣扇組成， 負責調節(jié)大棚的濕度、光照、溫度與二氧化碳濃度。工作過程：傳感中心獲取大棚內的模擬信息傳遞給 控制中心，控制中心根據用戶設定的數據的閾值控制工 作中心進而調控大棚內部的環(huán)境趨近于用戶設定的值。 222服務器模塊本模塊是搭載在Android上的，作為數據與控制的 中轉站，同時起到實時監(jiān)測大棚環(huán)境的作用。主要由攝 像

9、頭和服務器程序組成。數據信息中轉站：每五分鐘通過藍牙無線設備獲取 大棚控制模塊的數據信息并向云端服務器傳遞并存儲。 接收客戶端模塊傳遞來的控制信息，并通過無線藍牙模 塊將設置信息傳遞給大棚控制模塊。實時監(jiān)控大棚環(huán)境：接收到客戶端模塊發(fā)來的查看 大棚實時情況的信息，自動進入拍照模式，聚焦成功后 拍照存儲到本地并將最新的照片傳遞給客戶端模塊顯 zK o2.2.3客戶端模塊2.2.3.1農業(yè)信息網：提供最新的農業(yè)信息，給農戶 提供目前最暢銷的農產品，為種植植物的品種提供信息 和提供相關的技術支持。223.2控制與顯示：顯示當前大棚環(huán)境中的內部數 據信息（空氣溫濕度、土壤溫濕度、二氧化碳濃度和光 照強

10、度。設置大棚內部理想的環(huán)境數據信息，設置成功 會有彈窗提示信息。223.3查看歷史數據：將空氣溫濕度、土壤溫濕度、 二氧化碳濃度和光照強度每日和每周的數據信息以折線 的形式顯示給用戶，增加用戶對大棚內環(huán)境的宏觀了解 和調控。223.4觀看實時動態(tài)：客戶端向服務器模塊發(fā)送請 求信息，服務器端拍照回傳到客戶端，客戶端接收照片 信息后顯示并保存到本地。三、總體設計3.1數據設計3.1.1數據存儲設計系統控制中心（安卓系統）連入以太網，實時的將 每個大棚中的環(huán)境信息傳遞到遠程服務器并保存，遠程 服務器端根據不同的數據來源將數據存儲到數據庫中。 3.1.2數據訪問設計客戶端將設置大棚內部環(huán)境參數信息存儲

11、到遠端的 服務器數據庫中，大棚控制系統讀取服務器中的設置參 數并通過藍牙技術反饋到單片機控制系統中?？蛻舳俗x 取服務器數據庫中大棚內部環(huán)境近期(每日，每周)的 參數信息并通過折線圖顯示。3.2界面設計321注冊登錄界面322農業(yè)信息網界面323控制和顯示324歷史數據顯示3.2.5實時動態(tài)監(jiān)控界面3.3架構設計3.3.1項目目錄文件結構Com.example.agri 包含所有的 MainActivityCom.example.agri.ConstA"alue包含所有的靜態(tài)全局變量 Com.exainple.agri.Data包含所有的數據庫處理程序 Com.exaiiiple.ag

12、ri.My(MyATiew)包含所有的自定義控件Com. example. agri .Utils包含所有的實體丄具類3.3.2項目層次結構M 層 Coin.exainple.agii.Utils 包中的實體類C 層 Com.example.agii.Data 包中的控制類V層Coin.example.agii包中的顯不類四、技術難點本項目開發(fā)過程中，主要遇到2個技術難點，具體技術難點及解決方法如下：4.1藍牙連接不穩(wěn)定容易斷開技術難點藍牙技術規(guī)定每一對設備之間進行藍牙通訊時，必須一 個為主角色，另一為從角色，才能進行通信，通信時，必須 由主端進行查找，發(fā)起配對，建鏈成功后，雙方即可收發(fā)數 據

13、。理論上，一個藍牙主端設備，可同時與7個藍牙從端設 備進行通訊。一個具備藍牙通訊功能的設備，可以在兩個角色 間切換，平時工作在從模式，等待其它主設備來連接，需要 時，轉換為主模式，向其它設備發(fā)起呼叫。一個藍牙設備以 主模式發(fā)起呼叫時，需要知道對方的藍牙地址，配對密碼等 信息，配對完成后，可直接發(fā)起呼叫。檢測斷線機制，在系 統控制中心（安卓端）開啟一個semce定時檢測每個大棚的 藍牙連接情況，發(fā)現藍牙某個藍牙斷線后，執(zhí)行重新連接藍 牙程序，連續(xù)測試十次失敗之后將此設備視為損壞，并向用 戶發(fā)送某個設備損壞的警告。4.2安卓客戶端之間實時通信技術難點4.2.1安卓客戶端和服務器之間建立TCP的長連

14、接。安卓客戶端首先向服務器發(fā)送連接請求，建立連接之 后，將安卓客戶端的標志存儲到服務器中用于標志安卓客戶 端程序。丄2.2在服務器中設定兩個互相通信的安卓客戶端（安卓 客戶端和系統控制中心），服務器接收到一個客戶端發(fā)來的 數據信息后根據服務器設定的兩個互相通信的客戶端和系 統控制中心進行信息的轉發(fā)。五、項目總結此次參加大賽是我們從大學生走向工作崗位重要的 一步。從最初的選題硬件選擇、軟件編程直到完成設計。 期間，查找資料，老師指導，隊員之間的交流，反復完 善，每一個過程都是對自己能力的一次檢驗和充實。最 后，在經過兩個多月的不斷學習和努力下，我們終于完 成了我們的大賽作品一基于單片機的智能大棚

15、控制系 統。本文介紹了在高科技的當下智能大棚的實現方法。 該系統的實現基于現代電子高速發(fā)展的現況，使大棚更 加方便快捷。該系統采用的工作方式主要是，用戶手機 控制，將控制指令傳輸給服務器模塊，之后服務器模塊 將數據命令傳遞到STC60C51單片機，單片機內部進行 運算，控制工作器，進而調節(jié)大棚環(huán)境。在整個設計期間，我接觸到了很多不同的問題，也 遇到了很多難題。通過這次實踐，我了解了傳感器的用 途及工作原理，熟悉了其設計步驟，鍛煉了工程設計實 踐能力，培養(yǎng)了自己獨立設計能力。此次大賽設計是對 我專業(yè)知識和專業(yè)基礎知識一次實際檢驗和鞏固，同時 也是走向工作崗位前的一次熱身。參加齊魯軟件大賽收獲很多，比如學會了