基于智能控制和云平臺技術(shù)的遠程植物工廠系統(tǒng)研究.pdf

1、近年來，世界人口不斷增多，然而耕地面積卻不斷的減少，如何協(xié)調(diào)日益增加的物資需要和耕地面積不斷減少的矛盾是解決這一問題的關(guān)鍵。當下科學技術(shù)飛速發(fā)展，結(jié)合大數(shù)據(jù)、云平臺、智慧農(nóng)業(yè)等技術(shù)而產(chǎn)生的植物工廠可實現(xiàn)多層次立體栽培，大規(guī)模生產(chǎn)無污染農(nóng)作物及反季節(jié)綠色蔬菜，成為解決上述矛盾的重要途徑。為實現(xiàn)周年內(nèi)連續(xù)高品質(zhì)作物的量化和標準化生產(chǎn)，植物工廠管理系統(tǒng)的開發(fā)成為研究的重點。
　　溫濕度、光照、二氧化碳濃度是影響植物生長的關(guān)鍵因子，考慮到

2、植物工廠獨有的特點，本文結(jié)合嵌入式技術(shù)、無線通信技術(shù)、云平臺技術(shù)等，設(shè)計了一種植物工廠管理系統(tǒng)硬件平臺，實現(xiàn)了環(huán)境因子參數(shù)的采集、存儲及控制，并可通過PWM調(diào)光技術(shù)，結(jié)合PID控制算法實現(xiàn)系統(tǒng)的恒照度調(diào)光。同時開發(fā)了系統(tǒng)應(yīng)用軟件平臺，實現(xiàn)了通過遠程客戶端對植物工廠環(huán)境參數(shù)的實時監(jiān)測和控制功能。
　　論文主要的工作內(nèi)容包括:結(jié)合植物工廠智能化管理的實際需求，對系統(tǒng)的整體方案進行分析和部署。硬件電路主控芯片選用STM32，結(jié)合ESP8

3、266網(wǎng)絡(luò)通信模塊、傳感器模塊、LCD液晶顯示模塊、攝像頭模塊、LED驅(qū)動電源模塊等設(shè)計開發(fā)了硬件電路開發(fā)板，實現(xiàn)了整個系統(tǒng)的硬件集成。開發(fā)了底層硬件驅(qū)動軟件，結(jié)合TCP/IP協(xié)議實現(xiàn)了環(huán)境因子數(shù)據(jù)的采集、傳輸和調(diào)控，同時選用OV7670圖像傳感器開發(fā)了圖像采集系統(tǒng)，實現(xiàn)了植物工廠內(nèi)作物的生長狀態(tài)的實時視頻監(jiān)控。搭建了云平臺服務(wù)器，結(jié)合無線通信技術(shù)實現(xiàn)了對作物生長環(huán)境參數(shù)的遠程采集和調(diào)控，擺脫了傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)傳輸距離短的弊端。同時結(jié)合數(shù)據(jù)

4、庫開發(fā)將實時的監(jiān)控數(shù)據(jù)永久存儲于云端，方便農(nóng)業(yè)技術(shù)人員對數(shù)據(jù)進行查閱分析?；贏ndroid和C＃技術(shù)開發(fā)了系統(tǒng)應(yīng)用軟件平臺，實現(xiàn)了通過移動客戶端和PC客戶端隨時隨地的對植物工廠種植環(huán)境參數(shù)進行監(jiān)測和調(diào)控，結(jié)合種植環(huán)境監(jiān)控平臺初步實現(xiàn)了對植物工廠的無人化管理。
　　本文針對植物工廠的智能化管理需求，開發(fā)了較為完整的軟硬件平臺，實現(xiàn)了對植物工廠的智能化、集中化管理。整體測試表明，系統(tǒng)各項性能均達到了設(shè)計要求，且具有較高的可靠性和較低