物联网应用的大棚系统【字数：13079】
近几年，我国物联网技术快速发展。基于物联网应用的大棚系统采用当前热门的物联网技术、嵌入式技术和无线传感网技术，搭载了无线通信模块和各种传感器，包括温湿度传感器、光照强度传感器、CO2传感等等。物联网大棚最终实现了对大棚生产过程中各项环境参数的精准测量，并智能控制大棚内各项环境状况，进而实现大棚环境的自动保温、保湿和实时检测等功能。管理人员使用终端控制器可以远程监测大棚内的相关数据，实时观察作物的生长态势，还可以远程控制大棚内部的执行器件来改变大棚内部的环境。物联网大棚有利于提高农业发展质量和效益，促进农村经济社会进步。
目 录
1.绪论 1
1.1 课题研究的基础 1
1.2课题研究的现状和趋势 1
1.3课题研究的目的和意义 2
2.系统所需要的技术及使用工具 4
2.1实现技术 4
2.1.1 STM32 的USART技术 4
2.1.2 STM32 的IIC技术 6
2.1.3 ESP8266无线模块技术 7
2.1.4 Socket通讯技术 9
2.2使用工具 10
2.2.1 Keil5 10
2.2.2 Qt5.7 13
3.大棚的总体方案设计 16
3.1系统方案设计总体思路 16
3.2 功能设计 16
3.3大棚总体框架图以及模块流程图 17
3.3.1大棚总体设计图 17
3.3.2硬件控制流程图 18
4.硬件系统设计与实现 20
4.1温湿度传感器模块 20
4.2光照强度传感器模块 21
4.3灯泡和水泵模块 22
5.软件系统设计与实现 25
5.1 大棚上位机界面 25
5.2 大棚上位机流程 25
6.物联网大棚系统对社会的影响 29
7.总结与展望 30
7.1总结 30
7.2改进和期望 31
参考文献 32
致 谢 33
1.绪论
1.1 课题研 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
究的基础
智能大棚控制系统最近几年来发展迅速，它是在传统的农业大棚上结合了智能系统而产生的。它结合了计算机的自动控制技术、智能传感技术和网络通信技术等等一系列高科技手段。
中国农业想要改变传统，进入现代化农业的新阶段，实现自动化控制技术的广泛应用是一个重要标准。当前，我国的大棚种植作物大部分仍然是人工操作，严重的影响了农业生产的质量和数量，这种现象让我国农业停滞不前。因此，为了给植物创造最佳的环境条件，提高种植作物所产生的效益和社会经济价值，为了降低人工种植的成本，需要使用先进的智能系统来控制温室环境尤为重要。
本课题是将中国农业从传统化转向现代化的实验，并开发出智能大棚控制系统。该系统可以自动测试大棚中各种设备的环境参数和自动操作。这使管理人员能够及时准确地掌握大棚内各种环境参数的变化，并且可以根据报警信息及时的采取相应的措施，能够给大棚内的作物提供最佳的生长条件，使作物处于最佳的状态。这对促进中国农业发展具有深远的经济和社会意义。
1.2课题研究的现状和趋势
国外现状和趋势：
到今天为止，美国已经成功将许多智能技术应用于大棚的研究上，包括了计算机智能控制技术，全球定位控制系统和无线传输技术。此外，许多发达国家对大棚的智能化进行了深入研究。目前，世界制造业的快速发展给温控系统带来了巨大的创新，但是人们对传统的半自动化控制系统不满意，想要进一步追求完全自动化和无人控制的大棚系统。日本无人大棚的研究的发现，给温室控制和现代农业的发展带来了全新的启示。以色列国家正处于现代高产大棚农业技术发展的前沿，其先进的综合智能技术，配套的监测软件系统和开发人员均处在世界的领先水平[1]。总体上来说，国外对智能大棚控制系统的研究已经极为成熟，包括环境数据采集，智能模式升级，以及无人值守的实现。但是，温控系统在农业生产中的应用还存在许多亟待解决的问题。由于作物生长中存在许多经验因素，因此需要更多的模拟数据和实际研究来实现完全自动化生产。
国内现状和趋势：
中国对智能大棚方面的研究起步较晚。20世纪中期，简单的温室大棚才出现雏形。 从20世纪80年代到如今，新型的节能智能大棚技术渐渐的开始得到了普及。直到最近几年，智能化大棚栽培技术才开始普及到农业生产中。智能大棚控制系统的出现代表了中国农业迈出了一大步，它为中国现代农业的发展带来了便利，展望未来，为了改进和加强智能温室控制系统技术，还有许多方面需要研究。但是，由于我国起步较晚，技术不先进，导致了农业现代化水平较低，农业生产的效益相对而言较低，相关的成型配套技术和实际较少的温室大量一次性投入，对运营商的质量要求较高，限制中国的温室控制技术。为了推进现代化农业的发展，还将有越来越多的高科技产品推动农业和自动化产业的发展，我们需要从这几个方面来控制：（1）我们需要检测更多的环境参数，除了常见的温湿度，二氧化碳浓度，光照强度，还需要控制诸如有害气体的浓度。 （2）从劳动者方面看，开发人员需要研究出容易上手的终端设备，设备的操作和通俗易懂的用户界面非常重要。 （3）便于大棚设备的维护和修理。（4）系统易于升级。智能大棚将会增加更多的功能，因此智能温室控制系统的进一步开发需要大力研究。
1.3课题研究的目的和意义
目前，中国的农业发展处于瓶颈期，通过人力基本可以完成必要的种植需求，但是同时，人力种植暴露出来的问题也越来越多，比如作物质量差，单位田亩生产数量少，防害防灾预警速度慢等等问题都逐渐暴露出来。我国作为传统的农业大国，发展农业是重中之重，是我国建设社会主义新农村的重要目标，农业的好与坏关系着我国社会发展的各个方面。
目 录
1.绪论 1
1.1 课题研究的基础 1
1.2课题研究的现状和趋势 1
1.3课题研究的目的和意义 2
2.系统所需要的技术及使用工具 4
2.1实现技术 4
2.1.1 STM32 的USART技术 4
2.1.2 STM32 的IIC技术 6
2.1.3 ESP8266无线模块技术 7
2.1.4 Socket通讯技术 9
2.2使用工具 10
2.2.1 Keil5 10
2.2.2 Qt5.7 13
3.大棚的总体方案设计 16
3.1系统方案设计总体思路 16
3.2 功能设计 16
3.3大棚总体框架图以及模块流程图 17
3.3.1大棚总体设计图 17
3.3.2硬件控制流程图 18
4.硬件系统设计与实现 20
4.1温湿度传感器模块 20
4.2光照强度传感器模块 21
4.3灯泡和水泵模块 22
5.软件系统设计与实现 25
5.1 大棚上位机界面 25
5.2 大棚上位机流程 25
6.物联网大棚系统对社会的影响 29
7.总结与展望 30
7.1总结 30
7.2改进和期望 31
参考文献 32
致 谢 33
1.绪论
1.1 课题研 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
究的基础
智能大棚控制系统最近几年来发展迅速，它是在传统的农业大棚上结合了智能系统而产生的。它结合了计算机的自动控制技术、智能传感技术和网络通信技术等等一系列高科技手段。
中国农业想要改变传统，进入现代化农业的新阶段，实现自动化控制技术的广泛应用是一个重要标准。当前，我国的大棚种植作物大部分仍然是人工操作，严重的影响了农业生产的质量和数量，这种现象让我国农业停滞不前。因此，为了给植物创造最佳的环境条件，提高种植作物所产生的效益和社会经济价值，为了降低人工种植的成本，需要使用先进的智能系统来控制温室环境尤为重要。
本课题是将中国农业从传统化转向现代化的实验，并开发出智能大棚控制系统。该系统可以自动测试大棚中各种设备的环境参数和自动操作。这使管理人员能够及时准确地掌握大棚内各种环境参数的变化，并且可以根据报警信息及时的采取相应的措施，能够给大棚内的作物提供最佳的生长条件，使作物处于最佳的状态。这对促进中国农业发展具有深远的经济和社会意义。
1.2课题研究的现状和趋势
国外现状和趋势：
到今天为止，美国已经成功将许多智能技术应用于大棚的研究上，包括了计算机智能控制技术，全球定位控制系统和无线传输技术。此外，许多发达国家对大棚的智能化进行了深入研究。目前，世界制造业的快速发展给温控系统带来了巨大的创新，但是人们对传统的半自动化控制系统不满意，想要进一步追求完全自动化和无人控制的大棚系统。日本无人大棚的研究的发现，给温室控制和现代农业的发展带来了全新的启示。以色列国家正处于现代高产大棚农业技术发展的前沿，其先进的综合智能技术，配套的监测软件系统和开发人员均处在世界的领先水平[1]。总体上来说，国外对智能大棚控制系统的研究已经极为成熟，包括环境数据采集，智能模式升级，以及无人值守的实现。但是，温控系统在农业生产中的应用还存在许多亟待解决的问题。由于作物生长中存在许多经验因素，因此需要更多的模拟数据和实际研究来实现完全自动化生产。
国内现状和趋势：
中国对智能大棚方面的研究起步较晚。20世纪中期，简单的温室大棚才出现雏形。 从20世纪80年代到如今，新型的节能智能大棚技术渐渐的开始得到了普及。直到最近几年，智能化大棚栽培技术才开始普及到农业生产中。智能大棚控制系统的出现代表了中国农业迈出了一大步，它为中国现代农业的发展带来了便利，展望未来，为了改进和加强智能温室控制系统技术，还有许多方面需要研究。但是，由于我国起步较晚，技术不先进，导致了农业现代化水平较低，农业生产的效益相对而言较低，相关的成型配套技术和实际较少的温室大量一次性投入，对运营商的质量要求较高，限制中国的温室控制技术。为了推进现代化农业的发展，还将有越来越多的高科技产品推动农业和自动化产业的发展，我们需要从这几个方面来控制：（1）我们需要检测更多的环境参数，除了常见的温湿度，二氧化碳浓度，光照强度，还需要控制诸如有害气体的浓度。 （2）从劳动者方面看，开发人员需要研究出容易上手的终端设备，设备的操作和通俗易懂的用户界面非常重要。 （3）便于大棚设备的维护和修理。（4）系统易于升级。智能大棚将会增加更多的功能，因此智能温室控制系统的进一步开发需要大力研究。
1.3课题研究的目的和意义
目前，中国的农业发展处于瓶颈期，通过人力基本可以完成必要的种植需求，但是同时，人力种植暴露出来的问题也越来越多，比如作物质量差，单位田亩生产数量少，防害防灾预警速度慢等等问题都逐渐暴露出来。我国作为传统的农业大国，发展农业是重中之重，是我国建设社会主义新农村的重要目标，农业的好与坏关系着我国社会发展的各个方面。
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