基于Arduino%2BBlinker云平台的物联网大棚监控系统设计.pdf
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1、信息记录材料 年 月 第 卷第 期基于 云平台的物联网大棚监控系统设计张 莹,李景景,代志豪(郑州工业应用技术学院信息工程学院 河南 郑州)【摘摘要要】目前市场上农用物联网产品大多开发难度较大、周期长,投入的成本高,缺少一款轻量化物联网的产品。为解决这一难题,本文设计了基于 模块的物联网大棚监控系统,硬件部分采用模块化的设计方法,采集大棚内空气温湿度、土壤温湿度、光照强度、浓度等参数,软件部分基于 云平台通过 进行数据的在线传输,实现了用户通过手机 实时对系统参数进行远程监测与控制。【关关键键词词】平平台台;大大棚棚;物物联联网网【中中图图分分类类号号】【文文献献标标识识码码】【文文章章编编号
2、号】()基金项目:本文系大学生创新创业训练项目“基于 云 平 台 的 农 业 物 联 网 系 统 研 究”()。作者简介:张莹(),女,河南三门峡,硕士,研究方向:单片机应用。引言随着科学技术的不断进步,物联网技术正迅速崛起,为各行各业生产提供了新的可能性和机遇,实现了从实时数据收集到生产过程智能化控制的跨越式发展。本设计是基于 云平台的物联网大棚监控系统,能够实现大棚内环境数据的采集与整合并且上传到云端的功能,设计内容主要是以 模块为主控,进行组网和控制,采用 物联网平台进行数据的接收和存储,实现大棚环境参数的采集上传、手机 远程控制、远程监控的功能。环境参数的采集主要包括大棚内空气温湿度、
3、土壤温湿度、光照强度、浓度。使用 进行数据的在线传输,用户可在手机 上实时查看。本设计具有简单可靠、开发周期短、功能强大等特点,解决了小规模农户对大棚的使用需求。系统总体设计物联网大棚设计以乐鑫公司出品的 物联网最小系统为基础,采用光照强度传感器模块、传感器模块、实时监控模块、环境温湿度模块、土壤温湿度模块、光照强度模块等作为大棚环境参数检测模块,采用四路继电器、显示模块、蜂鸣器模块作为输出控制显示模块。电源模块采用 主电源分别转 、向各个模块进行供电。本设计将各模块采集的大棚环境温湿度、土壤温湿度、浓度、光照强度等数据打包,通过 物联网协议上传到 物联网云端,同时使用点灯科技的手机,根据用户
4、需求配置理想的 界面,通过独立模块 实时查看大棚环境参数信息,实现远程控制。系统总体结构图如图 所示。硬件设计 主控模块目前在市场上比较传统的 微控制芯片有国产宏晶公司出品的 系列、意法半导体公司的 系列、公司出品的 系列、飞思卡尔公司的,在传统的微控制领域已经很成熟,但在物联网方面的开发比较繁琐,需要搭载其他物联网模块实现组网功能,开发过程较麻烦,产品的成本较高,对开发者技术水平要求较高。本设计实现了大棚内环境数据到云端的收发,有较多的 口需求,对数据传输稳定性以及处理能力要求较高,故采用 作为物联网最小系统,因其具有出色的稳定性、节能特性和数据传输等功能,既可以单独执行应用程序,也可以与其
5、他 相连,还支持、接口,提供 服务。图 系统总体结构框图 温湿度检测模块大棚内温湿度参数的采集使用价格便宜、工作性能稳定的 温湿度模块。传感器仅仅需要一个 口就能够使用极其简单的单总线协议与单片机之间进行通信。位二进制的数据通过通信引脚一次性传输给主控模块,在 位数据中有 位是环境数据,有 位数据用于检测环境数据的有效性,将 位数据以 位相加的方式,判断是否等于校验位,验证数据是否有误。在 电源电压下,工作时功耗低,工作平均最大电流为 。的引脚从上至下分别是、,其中 连接 电压,口不需其他冗余功能,可随时更改信息记录材料 年 月 第 卷第 期输入输出模式,引脚连接单片机 口,引脚不需要连接,连
6、接电源的负极。检测模块 模块用于实现大棚内 浓度检测。是一款单一芯片,内集成 个气体传感元件,具有完全校准的空气质量输出信号,主要用于甲醛的检测和二氧化碳的检测,可以输出 浓度等数据,以此判断空气质量。采用微机电系统制造工艺(,)技术来检测金属氧化物()纳米颗粒的温度。当 表面的氧原子和其他元素结合时,会产生一种特殊的化学反应,通过该反应来检测 表面的温度。当还原性气体存在时,会使气敏材料的表层氧含量显著下降,从而影响其电阻或电导率,利用 数字高程模拟技术来实时监控、处理和传输这些数据,从而得知待测气体含量。浓度检测模块通过集成电路总线(,)通信协议与主控模块进行通信,主控模块接受采集的 位数
7、据格式的 浓度数据,经过主控模块对数据的整合最终输出精确度为两位的浓度值。穿行时钟 引脚接 模块的,串行地址和数据输入引脚 接主控模块的,和 引脚分别接系统供电网络的 电源和。显示模块显示模块采用型号为 的 寸 屏幕,可呈现 个像素,采用 通信方式。具备许多优势,无须像传统的 屏幕那样需要背光层和控制输入输出的液晶层,而是通过内置的无数个微型 灯来实现自动发光,其外观更加精致,而且具备更好的分辨率、更强的亮度和更小的重量。模块中 连接主控模块的 引脚,用于数据和命令的收发,连接主控模块的,用于同步时钟的接收。模块的程序开发使用 平台开源的 集成库,可以调用 的中文字库来显示汉字,并且可以设置字
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