基于智能控制和云平臺(tái)技術(shù)的遠(yuǎn)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(dāng)下科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，結(jié)合大數(shù)據(jù)、云平臺(tái)、智慧農(nóng)業(yè)等技術(shù)而產(chǎn)生的植物工廠可實(shí)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(shí)現(xiàn)周年內(nèi)連續(xù)高品質(zhì)作物的量化和標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，植物工廠管理系統(tǒng)的開發(fā)成為研究的重點(diǎn)。
　　溫濕度、光照、二氧化碳濃度是影響植物生長(zhǎng)的關(guān)鍵因子，考慮到

2、植物工廠獨(dú)有的特點(diǎn)，本文結(jié)合嵌入式技術(shù)、無線通信技術(shù)、云平臺(tái)技術(shù)等，設(shè)計(jì)了一種植物工廠管理系統(tǒng)硬件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了環(huán)境因子參數(shù)的采集、存儲(chǔ)及控制，并可通過PWM調(diào)光技術(shù)，結(jié)合PID控制算法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的恒照度調(diào)光。同時(shí)開發(fā)了系統(tǒng)應(yīng)用軟件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了通過遠(yuǎn)程客戶端對(duì)植物工廠環(huán)境參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(shí)際需求，對(duì)系統(tǒng)的整體方案進(jìn)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(dòng)電源模塊等設(shè)計(jì)開發(fā)了硬件電路開發(fā)板，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)的硬件集成。開發(fā)了底層硬件驅(qū)動(dòng)軟件，結(jié)合TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)了環(huán)境因子數(shù)據(jù)的采集、傳輸和調(diào)控，同時(shí)選用OV7670圖像傳感器開發(fā)了圖像采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了植物工廠內(nèi)作物的生長(zhǎng)狀態(tài)的實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控。搭建了云平臺(tái)服務(wù)器，結(jié)合無線通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)作物生長(zhǎng)環(huán)境參數(shù)的遠(yuǎn)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(shí)結(jié)合數(shù)據(jù)

4、庫開發(fā)將實(shí)時(shí)的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)永久存儲(chǔ)于云端，方便農(nóng)業(yè)技術(shù)人員對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行查閱分析。基于Android和C＃技術(shù)開發(fā)了系統(tǒng)應(yīng)用軟件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了通過移動(dòng)客戶端和PC客戶端隨時(shí)隨地的對(duì)植物工廠種植環(huán)境參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和調(diào)控，結(jié)合種植環(huán)境監(jiān)控平臺(tái)初步實(shí)現(xiàn)了對(duì)植物工廠的無人化管理。
　　本文針對(duì)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(tái)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)植物工廠的智能化、集中化管理。整體測(cè)試表明，系統(tǒng)各項(xiàng)性能均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，且具有較高的可靠性和較低