智慧農(nóng)業(yè)大棚系統(tǒng)設(shè)計(jì)2

1、. 從天空俯瞰荷蘭，你會發(fā)現(xiàn)奇跡般的景觀地面被一塊塊不同的田地拼湊著，由于荷蘭的農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，其多數(shù)的田地都非常小，并且還會被喧鬧的城市與郊區(qū)分割開。在荷蘭核心的農(nóng)業(yè)種植地，摩天大樓和制造業(yè)工廠的附近，就是馬鈴薯地、蔬菜大棚和豬舍?？梢哉f，荷蘭超過一半的國土都被用于了農(nóng)業(yè)與園藝。當(dāng)然，最顯著的就是蔬菜大棚建筑群，有的大棚建筑群占地面積高達(dá)175公頃2625畝。他們就像巨型鏡子一樣蔓延在荷蘭國土上，在的照耀下閃閃發(fā)光，到了夜晚則會從部發(fā)出光輝。. 目錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc9495 1需求分析說明 PAGEREF _Toc9495 1 HYPERLINK l _

2、Toc7902 1.1設(shè)計(jì)背景 PAGEREF _Toc7902 1 HYPERLINK l _Toc22150 1.2組成局部 PAGEREF _Toc22150 1 HYPERLINK l _Toc12485 1.3功能需求 PAGEREF _Toc12485 1 HYPERLINK l _Toc3543 2概要設(shè)計(jì)說明 PAGEREF _Toc3543 2 HYPERLINK l _Toc9439 2.1各模塊功能描述 PAGEREF _Toc9439 2 HYPERLINK l _Toc16382 2.2模塊調(diào)用圖 PAGEREF _Toc16382 2 HYPERLINK l _To

3、c19758 2.3系統(tǒng)執(zhí)行流程圖 PAGEREF _Toc19758 3 HYPERLINK l _Toc19556 3詳細(xì)設(shè)計(jì)說明 PAGEREF _Toc19556 5 HYPERLINK l _Toc21280 3.1溫濕亮度檢測模塊 PAGEREF _Toc21280 5 HYPERLINK l _Toc1990 3.2棚頂異物檢測模塊 PAGEREF _Toc1990 6 HYPERLINK l _Toc19831 3.3危險(xiǎn)區(qū)域保護(hù)模塊 PAGEREF _Toc19831 6 HYPERLINK l _Toc22252 3.4防盜監(jiān)控模塊 PAGEREF _Toc22252 7

4、HYPERLINK l _Toc23202 3.5蓄水罐液面高度監(jiān)測模塊 PAGEREF _Toc23202 8 HYPERLINK l _Toc8234 3.6火災(zāi)監(jiān)控模塊 PAGEREF _Toc8234 8 HYPERLINK l _Toc2760 3.7串口控制模塊 PAGEREF _Toc2760 9 HYPERLINK l _Toc20931 3.8燈光控制模塊 PAGEREF _Toc20931 10 HYPERLINK l _Toc32510 3.9遮陽網(wǎng)控制模塊 PAGEREF _Toc32510 14 HYPERLINK l _Toc27828 3.10灌溉模塊 PAGER

5、EF _Toc27828 15 HYPERLINK l _Toc3987 4調(diào)試分析 PAGEREF _Toc3987 17 HYPERLINK l _Toc15971 4.1終端節(jié)點(diǎn)與協(xié)調(diào)器之間通信測試 PAGEREF _Toc15971 17 HYPERLINK l _Toc6484 4.2協(xié)調(diào)器與開發(fā)板之間通信測試 PAGEREF _Toc6484 18 HYPERLINK l _Toc2383 5用戶使用說明 PAGEREF _Toc2383 19 HYPERLINK l _Toc21032 6課程設(shè)計(jì)總結(jié) PAGEREF _Toc21032 19. 1需求分析說明1.1設(shè)計(jì)背景智能化

6、控制系統(tǒng)應(yīng)用到大棚種植上，利用最先進(jìn)的生物模擬技術(shù)，模擬出最適合棚植物生長的環(huán)境，采用溫度、濕度、CO2、光照度傳感器等感知大棚的各項(xiàng)環(huán)境指標(biāo)，并通過微機(jī)進(jìn)展數(shù)據(jù)分析，由微機(jī)對棚的水簾、風(fēng)機(jī)、遮陽板等設(shè)施實(shí)施監(jiān)控，從而改變大棚部的生物生長環(huán)境。 智能大棚是自動化控制程序用于在溫室大棚智能控制的結(jié)果： 比擬人工的控制來說，智能控制最大的好處就是能夠相對恒定的控制大棚部的環(huán)境，對于環(huán)境要求比擬高的植物來說，更能防止因?yàn)槿藶橐蛩囟斐缮a(chǎn)損失。 相對生產(chǎn)來說，將智能化控制系統(tǒng)應(yīng)用到大棚生產(chǎn)以后，產(chǎn)量與質(zhì)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，提高產(chǎn)量與質(zhì)量相對不同，對于檔次較高的經(jīng)

7、濟(jì)作物來說，生產(chǎn)效率可以提高30%以上。 相對運(yùn)行本錢來的核算，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本錢，設(shè)備的投入與運(yùn)行，可以完全由節(jié)約下來的勞動力本錢中核算出來，使用時間越長，光節(jié)約的勞動力本錢就是一筆巨大的利潤。1.2組成局部現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)的迅速開展，促使了人們對機(jī)械智能化的強(qiáng)烈認(rèn)知?，F(xiàn)代化智能溫 室也稱作自動化溫室，是指配備了由計(jì)算機(jī)控制的可移動天窗、遮陽系統(tǒng)、保溫、濕窗簾/風(fēng)扇降溫系統(tǒng)、噴滴灌系統(tǒng)或滴灌系統(tǒng)、移動苗床等自動化設(shè)施，基于農(nóng)業(yè)溫室環(huán)境的高科技智能溫室。智能溫室的控制一般由信號采集系統(tǒng)、中心計(jì)算機(jī)、控制系統(tǒng)三大局部組成。1.3功能需求對大棚溫度、濕度、光照情況等根本

8、信息的采集并顯示。實(shí)現(xiàn)灌溉遠(yuǎn)程化、自動化，大大節(jié)省人力本錢。對大棚整體構(gòu)造情況的監(jiān)測、火災(zāi)等突發(fā)事件的檢測并發(fā)出警報(bào)。實(shí)現(xiàn)大棚燈等根本電器的遠(yuǎn)程化、自動化控制，使系統(tǒng)更加智能，用戶體驗(yàn)感更好。實(shí)現(xiàn)遮陽網(wǎng)等蔬菜保護(hù)機(jī)制的遠(yuǎn)程化、自動化控制。6對于監(jiān)測到的大棚的各種信息輸出到客戶端的顯示屏上。2概要設(shè)計(jì)說明2.1各模塊功能描述主函數(shù)模塊：初始化系統(tǒng)界面，調(diào)用各個模塊實(shí)現(xiàn)各種功能。協(xié)調(diào)器模塊：接收各個節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)并通過串口進(jìn)展轉(zhuǎn)發(fā)到客戶端，通過串口接收客戶端發(fā)送的指令并轉(zhuǎn)發(fā)給各個節(jié)點(diǎn)。溫、濕、亮度監(jiān)測模塊：使用溫濕度光電傳感模塊對智慧農(nóng)業(yè)大棚的溫度、濕度、亮度進(jìn)展監(jiān)測并實(shí)時顯示到控制系統(tǒng)界面上。棚

9、頂異物監(jiān)測模塊：使用震動傳感器模塊對智慧農(nóng)業(yè)大棚的棚頂進(jìn)展實(shí)時監(jiān)測并實(shí)時顯示到控制系統(tǒng)界面上。危險(xiǎn)區(qū)域保護(hù)模塊：使用觸摸傳感器模塊對存放藥品等危險(xiǎn)區(qū)域、倉庫進(jìn)展監(jiān)測，一旦監(jiān)測到有人觸摸門把手，立刻在控制系統(tǒng)界面上給出警報(bào)。防盜監(jiān)控模塊：使用紅外熱釋電傳感器模塊對智慧農(nóng)業(yè)大棚進(jìn)展實(shí)時監(jiān)測，有人進(jìn)入，控制系統(tǒng)界面立刻顯示警報(bào)。蓄水罐液面高度監(jiān)測模塊：使用超聲波測距模塊對智慧農(nóng)業(yè)大棚的蓄水罐中水的剩余量進(jìn)展監(jiān)測，實(shí)時顯示在控制系統(tǒng)界面上?；馂?zāi)監(jiān)控模塊：使用煙霧傳感器模塊對智慧農(nóng)業(yè)大棚進(jìn)展實(shí)時監(jiān)測，一旦檢測到煙霧，控制系統(tǒng)界面上立刻給出警報(bào)。串口控制模塊：控制1串口的開啟和關(guān)閉。遮陽網(wǎng)控制模塊：使用電

10、機(jī)控制模塊實(shí)現(xiàn)智慧農(nóng)業(yè)大棚遮陽網(wǎng)的收起、放下、緊急停頓功能。灌溉模塊：使用繼電器控制模塊實(shí)現(xiàn)開場智慧農(nóng)業(yè)大棚的開場灌溉和停頓灌溉功能。燈光控制模塊：使用電機(jī)控制模塊的燈光局部實(shí)現(xiàn)對智慧農(nóng)業(yè)大棚A、B、C、D四個區(qū)的燈光控制。2.2模塊調(diào)用圖圖1.1 模塊調(diào)用圖2.3系統(tǒng)執(zhí)行流程圖圖1.2 系統(tǒng)執(zhí)行流程圖3詳細(xì)設(shè)計(jì)說明3.1溫濕亮度檢測模塊/*mainwindow.c*/void MainWindow:updateTempHumiLig()/溫濕亮度 ui-lcd_temp-display(temp_humi_light-getTemperature(); ui-lcd_humi-display

11、(temp_humi_light-getHumidity(); ui-lcd_lig-display(QString:number(temp_humi_light-getLight(), f, 1);void MainWindow:processMsgFromSerial(QByteArray msg)/協(xié)調(diào)器消息解析 if(msg.length() setValue(msg); updateTempHumiLig(); /*temp_humi_light*/void Temp_Humi_Light:setValue(QByteArray& byte) unsigned char adc_va

12、lue2; temperature = (byte5 8) + byte6; humidity = (byte7 2; light = (adc_value1*256 + adc_value0) * 3.3 / 8192; light = light / 4; light = light * 913;使用溫濕度光電傳感模塊對智慧農(nóng)業(yè)大棚的溫度、濕度、亮度進(jìn)展實(shí)時監(jiān)測，溫濕度光電傳感模塊把監(jiān)測的信息發(fā)送給協(xié)調(diào)器，協(xié)調(diào)器把信息通過串口發(fā)送到運(yùn)行著智慧農(nóng)業(yè)大棚監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)板，監(jiān)控系統(tǒng)void MainWindow:processMsgFromSerial(QByteArray msg)對接收到的信

13、息進(jìn)展解析并實(shí)時顯示在監(jiān)控系統(tǒng)的界面上。3.2棚頂異物檢測模塊/*mainwindow.c*/振動事件 else if(msg3 = 0*03 & msg4 = 0*01) if(msg5 = 0*01) shake-setState(1); ui-label_shake-setPalette(pe_red); ui-label_shake-setTe*t(棚頂有異物); else if(msg5 = 0*00) shake-setState(0); ui-label_shake-setPalette(pe_black); ui-label_shake-setTe*t(棚頂平安); 使用震動傳

14、感模快對智慧農(nóng)業(yè)大棚的棚頂進(jìn)展異物檢測，震動傳感模塊不斷向協(xié)調(diào)器發(fā)送消息，協(xié)調(diào)器通過串口向運(yùn)行著智慧農(nóng)業(yè)大棚監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)板發(fā)送消息，監(jiān)控系統(tǒng)對消息進(jìn)展解析。未檢測到震動，在監(jiān)控系統(tǒng)界面上顯示棚頂平安；檢測到震動，在監(jiān)控系統(tǒng)界面上顯示棚頂有異物。3.3危險(xiǎn)區(qū)域保護(hù)模塊/*mainwindow.c*/觸摸模塊else if(msg3 = 0*07 & msg4 = 0*01) if(msg5 = 0*01) touch-setState(1); ui-label_touch-setPalette(pe_red); ui-label_touch-setTe*t(有人進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域); else if

15、(msg5 = 0*00) touch-setState(0); ui-label_touch-setPalette(pe_black); ui-label_touch-setTe*t(無人進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域); 使用觸摸傳感模塊對存放藥品等危險(xiǎn)房間進(jìn)展保護(hù)，觸摸模塊可安裝在房間門把手上。一旦有人觸碰該模塊，監(jiān)控系統(tǒng)會立刻從協(xié)調(diào)器發(fā)送的消息中解析出，并顯示有人進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域在監(jiān)控系統(tǒng)的界面上；沒有人觸碰該模塊，監(jiān)控系統(tǒng)界面上顯示無人進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域。3.4防盜監(jiān)控模塊/*mainwindow.c*/熱釋紅外傳感模塊 else if(msg3 = 0*05 & msg4 = 0*01) if(msg5 =

16、0*01) infray-setState(1); ui-label_inf_ray-setPalette(pe_red); ui-label_inf_ray-setTe*t(者進(jìn)入); else if(msg5 = 0*00) infray-setState(0); ui-label_inf_ray-setPalette(pe_black); ui-label_inf_ray-setTe*t(平安); 使用熱釋紅外傳感模塊對智慧農(nóng)業(yè)大棚進(jìn)展防盜監(jiān)控，熱釋紅外傳感模塊通過協(xié)調(diào)器不斷向智慧農(nóng)業(yè)大棚監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送消息，當(dāng)監(jiān)測到有人進(jìn)入大棚時，監(jiān)控系統(tǒng)界面上顯示者進(jìn)入；沒有檢測到周圍有人時，監(jiān)控系統(tǒng)界

17、面上顯示平安。3.5蓄水罐液面高度監(jiān)測模塊/*mainwindow.c*/超聲波測距模塊 else if(msg3 = 0*08 & msg4 = 0*01) int len = 1000 - msg5 * 256 + msg6;/應(yīng)用于液面檢測 ui-label_ultra-setTe*t(QString:number(len); ultra-setState(len); emit addLog(msg.toHe*();使用超聲波測距模塊對智慧農(nóng)業(yè)大棚蓄水罐液面高度進(jìn)展監(jiān)測，假定蓄水罐高度1000mm10m，液面高度即為1000mm減去安裝在蓄水罐頂部的超聲波測距模塊測出的距離，并實(shí)時顯示在

18、監(jiān)控系統(tǒng)的界面上。3.6火災(zāi)監(jiān)控模塊/*mainwindow.c*/煙霧模塊 else if(msg3 = 0*04 & msg4 = 0*01) if(msg5 = 0*01) smoke-setState(1); ui-label_fire-setPalette(pe_red); ui-label_fire-setTe*t(發(fā)生火災(zāi)); else if(msg5 = 0*00) smoke-setState(0); ui-label_fire-setPalette(pe_black); ui-label_fire-setTe*t(沒有火災(zāi)); 使用煙霧模塊對智慧農(nóng)業(yè)大棚的火災(zāi)情況進(jìn)展監(jiān)測，

19、并通過協(xié)調(diào)器向智慧農(nóng)業(yè)大棚監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送消息。沒有檢測到煙霧時，監(jiān)控系統(tǒng)界面上顯示沒有火災(zāi)；當(dāng)檢測到煙霧時，監(jiān)控系統(tǒng)界面上顯示發(fā)生火災(zāi)。3.7串口控制模塊/*mainwindow.c*/void MainWindow:changeSerial(int state)/串口翻開關(guān)閉操作 /對傳入的參數(shù)取反操作 if(1 = state) if(serial_server-close() ui-btn_serial-setTe*t(翻開); ui-btn_serial-setStyleSheet(BACKGROUND_COLOR_WHITE); emit addLog(closesuccess); e

20、lse emit addLog(warning!closefailed); else if(0 = state) if(serial_server-open() ui-btn_serial-setTe*t(關(guān)閉); ui-btn_serial-setStyleSheet(BACKGROUND_COLOR_GREEN); emit addLog(opensuccess); else emit addLog(warning!openfailed); 控制協(xié)調(diào)器與運(yùn)行智慧農(nóng)業(yè)大棚監(jiān)控系統(tǒng)間的通信，只有在翻開串口的狀態(tài)下，用戶才可以通過監(jiān)控系統(tǒng)控制各個模塊。3.8燈光控制模塊/*mainwindow.

21、c*/void MainWindow:on_btn_light_1_clicked()/A區(qū)燈光翻開 if(-1 = serial_server-writeToSerial(Motor:MSG_LIGHT_AON) emit addLog(warning!lightA onfailed); return; ui-btn_light_1-setStyleSheet(BACKGROUND_COLOR_GREEN); emit addLog(lightA onsuccess); lighta=1;void MainWindow:on_btn_light_5_clicked()/A區(qū)燈光關(guān)閉 if(l

22、ighta = 0) emit addLog(warning!lightA offalready); return; if(-1 = serial_server-writeToSerial(Motor:MSG_LIGHT_AOFF) emit addLog(warning!lightA offfailed); return; ui-btn_light_1-setStyleSheet(BACKGROUND_COLOR_GREEN); emit addLog(lightA offsuccess); lighta = 0;void MainWindow:on_btn_light_2_clicked(

23、)/B區(qū)燈翻開 if(-1 = serial_server-writeToSerial(Motor:MSG_LIGHT_BON) emit addLog(warning!lightB onfailed); return;ui-btn_light_2-setStyleSheet(BACKGROUND_COLOR_GREEN);emit addLog(lightB onsuccess);lightb=1;void MainWindow:on_btn_light_6_clicked()/B區(qū)燈關(guān)閉 if(lightb = 0) emit addLog(warning!lightB offalread

24、y); return; if(-1 = serial_server-writeToSerial(Motor:MSG_LIGHT_BOFF) emit addLog(warning!lightB offfailed); return; ui-btn_light_6-setStyleSheet(BACKGROUND_COLOR_GREEN); emit addLog(lightB offsuccess); lightb = 0;void MainWindow:on_btn_light_3_clicked()/c區(qū)燈翻開 if(-1 = serial_server-writeToSerial(Mot

25、or:MSG_LIGHT_CON) emit addLog(warning!lightC onfailed); return;ui-btn_light_3-setStyleSheet(BACKGROUND_COLOR_GREEN);emit addLog(lightC onsuccess);lightc=1;void MainWindow:on_btn_light_7_clicked()/c區(qū)燈關(guān)閉 if(lightc = 0) emit addLog(warning!lightC offalready); return; if(-1 = serial_server-writeToSerial

26、(Motor:MSG_LIGHT_COFF) emit addLog(warning!lightC offfailed); return; ui-btn_light_7-setStyleSheet(BACKGROUND_COLOR_GREEN);emit addLog(lightC offsuccess);lightc = 0;void MainWindow:on_btn_light_4_clicked()/D區(qū)燈翻開 if(-1 = serial_server-writeToSerial(Motor:MSG_LIGHT_DON) emit addLog(warning!lightD onfa

27、iled); return;ui-btn_light_4-setStyleSheet(BACKGROUND_COLOR_GREEN);emit addLog(lightD onsuccess);lightc=1;void MainWindow:on_btn_light_8_clicked()/D區(qū)燈關(guān)閉 if(lightd = 0) emit addLog(warning!lightD offalready); return; if(-1 = serial_server-writeToSerial(Motor:MSG_LIGHT_DOFF) emit addLog(warning!lightD

28、 offfailed); return; ui-btn_light_8-setStyleSheet(BACKGROUND_COLOR_GREEN);emit addLog(lightD offsuccess);lightd = 0;void MainWindow:on_btn_light_9_clicked()/一鍵翻開 on_btn_light_1_clicked(); on_btn_light_2_clicked(); on_btn_light_3_clicked(); on_btn_light_4_clicked();void MainWindow:on_btn_light_10_cli

29、cked()/一鍵關(guān)閉 on_btn_light_5_clicked(); on_btn_light_6_clicked(); on_btn_light_7_clicked(); on_btn_light_8_clicked();3.9遮陽網(wǎng)控制模塊/*mainwindow.c*/void MainWindow:changeMotor(int state) if(0 = state)/電機(jī)停頓 if(-1 = serial_server-writeToSerial(Motor:MSG_MOTOR_STOP) emit addLog(warning!emergency stopfailed);

30、return; motor-setState(0); ui-btn_motor_stop-setStyleSheet(BACKGROUND_COLOR_GREEN); ui-btn_motor_b-setStyleSheet(BACKGROUND_COLOR_WHITE); ui-btn_motor_f-setStyleSheet(BACKGROUND_COLOR_WHITE); emit addLog(emergency stopsuccess); else if(1 = state)/電機(jī)正轉(zhuǎn) if(-1 = serial_server-writeToSerial(Motor:MSG_MO

31、TOR_FORE) emit addLog(warning!light cover pack upfailed); return; motor-setState(1); ui-btn_motor_f-setStyleSheet(BACKGROUND_COLOR_GREEN); ui-btn_motor_b-setStyleSheet(BACKGROUND_COLOR_WHITE); ui-btn_motor_stop-setStyleSheet(BACKGROUND_COLOR_WHITE); emit addLog(light cover pack upsuccess); else if(2

32、 = state)/電機(jī)反轉(zhuǎn) if(-1 = serial_server-writeToSerial(Motor:MSG_MOTOR_BACK) emit addLog(warning!light cover put downfailed); return; motor-setState(2); ui-btn_motor_b-setStyleSheet(BACKGROUND_COLOR_GREEN); ui-btn_motor_f-setStyleSheet(BACKGROUND_COLOR_WHITE); ui-btn_motor_stop-setStyleSheet(BACKGROUND_

33、COLOR_WHITE); emit addLog(light cover put downsuccess); 使用電機(jī)控制模塊的燈光局部對智慧農(nóng)業(yè)大棚的A、B、C、D四個區(qū)進(jìn)展燈光控制，用戶在智慧農(nóng)業(yè)大棚監(jiān)控系統(tǒng)界面上的燈光控制區(qū)通過點(diǎn)擊開啟、關(guān)閉等按鈕發(fā)送控制指令，指令通過串口發(fā)送到協(xié)調(diào)器并由協(xié)調(diào)器進(jìn)展播送。添加一鍵開燈、一件關(guān)燈按鈕。3.10灌溉模塊/*mainwindow.c*/void MainWindow:changeRelay(int state)/繼電器模塊操作 /對傳入的參數(shù)取反操作 if(1 = state) if(-1 = serial_server-writeToSerial(Relays:MSG_RELAY_CLOSE) emit addLog(warning!stop irrigatefailed); return; relays-setState(0); ui-btn_relay-setStyleSheet(BACKGROUND_COLOR_WHITE); ui-btn_relay-setTe*t(開場灌