【摘 要】
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随着国民经济水平的不断提升,人们对于农产品的质量要求逐渐提高,使得对于农业精细化生产的需求不断升高。在智慧农业的大背景下,农业温室的智能化监测、控制设备应运而生。这类设备使得生产厂商、农户及科研生产过程中对于温室的远程监测过程与电气化控制的效率显著提高,同时也对农业生产效率及人工成本产生了显著的优化作用。在此背景下,本文描述了一种以Raspberry Pi(树莓派)作为核心控制节点的智能温室监控系
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随着国民经济水平的不断提升,人们对于农产品的质量要求逐渐提高,使得对于农业精细化生产的需求不断升高。在智慧农业的大背景下,农业温室的智能化监测、控制设备应运而生。这类设备使得生产厂商、农户及科研生产过程中对于温室的远程监测过程与电气化控制的效率显著提高,同时也对农业生产效率及人工成本产生了显著的优化作用。在此背景下,本文描述了一种以Raspberry Pi(树莓派)作为核心控制节点的智能温室监控系统。通过本系统实现了农业温室大棚的远程环境监测与管理,监测内容包括温度、湿度、光照强度及二氧化碳含量等对于农作物生长的必要影响因素。同时实现了对农作物的科学化管理、对环境数据的统计与分析。对于提升我国农业温室大棚的生产能力与智能农业的发展水平有一定的意义。本文的主要研究内容如下:此系统参照物联网技术体系架构搭建了应用层、网络层、感知层三层结构,并通过分析实际应用需求确定了采集参数、软硬件设计、整体部署设计,设计了客户端等实际功能的实现。主控部分利用树莓派作为核心控制器,搭载各传感器模块进行数据采集,通过Wi-Fi+5G技术进行无线部分的通讯,同时设计由HTML5语言编写的客户端操作界面实现远程监测管理。(1)感知层部分:遵循在合理的成本范围内最大程度增大测量范围、提高数据精度的原则,硬件采用绿深SGP30二氧化碳传感器、BH1750光照传感器与DHT22温湿度传感器实现环境参数的精确测量与采集。通过树莓派上40pin输入/输出双向通信的GPIO接口,利用一线制通讯协议、二线制同步串行总线(I2C)进行传感器与主机间的数据通信。(2)网络层部分:利用5G+Wi-Fi的双路无线通讯技术实现数据向服务器端的远程传输。采用HTTP协议中的POST方法实时上传数据至远端服务器中,通过数据库实现数据的远程存储与管理。(3)应用层部分:利用兼容性较强的HTML5语言设计而成的用户交互界面,添加Java Script脚本实现动态响应。当用户选择查看数据时,系统向节点或云端服务器发起请求,数据返回至网页中,经过图形化处理以可视化形式反馈给用户。在云端服务器中,通过对数据的分析比对实现预警反馈。通过实际部署测试,结果表明,本系统能够实现对温室内温湿度、光照、二氧化碳浓度等数据进行精准采集;数据能够通过无线网络安全、完整的进行实时传输;客户端与服务器端运行稳定,能够实现存储、调取、显示数据。且系统的整体设计达到了高稳定、低延时、准传输的特性,完全满足现实生产、科研过程中对于远程监测温室内各项数据的需求。
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