智慧農(nóng)業(yè)設(shè)計(jì)文檔

1、保存該文檔時(shí)，命名規(guī)則為*作品設(shè)計(jì)文檔2017年全國(guó)大學(xué)生“互聯(lián)網(wǎng)+”創(chuàng)新大賽暨第四屆“發(fā)現(xiàn)杯”全國(guó)大學(xué)生互聯(lián)網(wǎng)軟件設(shè)計(jì)大獎(jiǎng)賽小農(nóng)人，項(xiàng)目創(chuàng)意設(shè)計(jì)報(bào)告（2017年2月25日）目錄一、 創(chuàng)意介紹31.1項(xiàng)目介紹31. 2項(xiàng)目可行性分析41.3與同類(lèi)產(chǎn)品比較61.4項(xiàng)目應(yīng)用前景 錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。二、 功能介紹62. 1總體功能結(jié)構(gòu)圖72. 2模塊功能介紹7三、總體設(shè)計(jì)93. 1數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)93. 2界面設(shè)計(jì)103. 3架構(gòu)設(shè)計(jì)14四、 技術(shù)難點(diǎn)164.1藍(lán)牙連接不穩(wěn)定容易斷開(kāi)技術(shù)難點(diǎn) 164. 2安卓客戶(hù)端之間實(shí)時(shí)通信技術(shù)難點(diǎn) 16五、項(xiàng)目總結(jié)16-、創(chuàng)意介紹1.1項(xiàng)目介紹智能大棚的作用是將智能化控

2、制系統(tǒng)應(yīng)用到大棚種植上，用戶(hù) 通過(guò)安卓客戶(hù)端設(shè)定大棚內(nèi)的數(shù)據(jù)信息，由微機(jī)對(duì)棚內(nèi)的水簾、風(fēng) 機(jī)、遮陽(yáng)板等設(shè)施實(shí)施監(jiān)控，采用溫度、濕度、C02、光照度傳感 器等感知大棚的各項(xiàng)環(huán)境指標(biāo)，并通過(guò)微機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和調(diào)控， 從而改變大棚內(nèi)部的生物生長(zhǎng)環(huán)境。比較人工的控制來(lái)說(shuō)，智能控制最大的好處就是能夠相對(duì)恒定 的控制大棚內(nèi)部的環(huán)境，對(duì)于環(huán)境要求比較高的植物來(lái)說(shuō)，更能 避免因?yàn)槿藶橐蛩囟斐缮a(chǎn)損失。相對(duì)生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，將智能化控制系統(tǒng)應(yīng)用到大棚生產(chǎn)以后，產(chǎn) 量與質(zhì)量比人工控制的大棚都有極大的提高，對(duì)于不同的種植品 種而言，提高產(chǎn)量與質(zhì)量相對(duì)不同，對(duì)于檔次較高的經(jīng)濟(jì)作物來(lái) 說(shuō)，生產(chǎn)效率可以提高30%以上。相對(duì)運(yùn)行

3、成本來(lái)的核算，對(duì)于有一定規(guī)模的種植企業(yè)來(lái)說(shuō)，極大的降低了勞動(dòng)力成本，設(shè)備的投入與運(yùn)行，可以完全由節(jié)約 下來(lái) 的勞動(dòng)力成本中核算出來(lái)，使用時(shí)間越長(zhǎng)，光節(jié)約的勞動(dòng)力 成本就 是一筆巨大的利潤(rùn)。12項(xiàng)目可行性分析與應(yīng)用前景1.2. 1項(xiàng)目設(shè)計(jì)思路為促進(jìn)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，減輕農(nóng)民的負(fù)擔(dān)，提高農(nóng)業(yè)凈產(chǎn)值，本 項(xiàng) 目將智能的自動(dòng)控制和人工控制相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的自動(dòng)化生 產(chǎn)。項(xiàng)目的主要研究方向分為藍(lán)牙聯(lián)網(wǎng)、云端數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和安卓推 送數(shù)據(jù)。122采用技術(shù)及平臺(tái)122.1自動(dòng)控制大棚內(nèi)部安裝多種傳感設(shè)備獲取溫度、濕度和光照強(qiáng)度等基 本 的信息并通過(guò)藍(lán)牙無(wú)線(xiàn)通信和以太網(wǎng)技術(shù)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)中存 儲(chǔ)。系統(tǒng)實(shí)時(shí)的根據(jù)用戶(hù)設(shè)定

4、的閾值，進(jìn)行設(shè)備（水泵、燈、排風(fēng) 扇和卷簾機(jī)等設(shè)備）的開(kāi)關(guān)控制進(jìn)而調(diào)控溫度、濕度和光照強(qiáng)度等 保持在一個(gè)穩(wěn)定的范圍之內(nèi)，給予植物適宜的生長(zhǎng)環(huán)境。1. 2. 2. 2人工控制用戶(hù)可以通過(guò)手機(jī)客戶(hù)端查看大棚當(dāng)前時(shí)刻和最近一周的溫度、濕度和光照強(qiáng)度等信息，并根據(jù)數(shù)據(jù)信息判斷當(dāng)前需要設(shè)定的 閾值進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置。用戶(hù)可以通過(guò)手機(jī)客戶(hù)端通過(guò)控制大 棚客戶(hù)端拍攝大棚內(nèi)部的環(huán)境信息進(jìn)行拍照回傳查看大棚的植物的生長(zhǎng)情 況，從而能夠更加和合理的管理大棚植物生長(zhǎng)。1. 2. 2. 3藍(lán)牙控制每個(gè)大棚內(nèi)部安裝帶有傳感器的主控制芯片，主控制芯片通過(guò)傳感器獲 取大棚內(nèi)部的環(huán)境信息（溫濕度、二氧化碳濃度和光 照強(qiáng)度等），并

5、通 過(guò)藍(lán)牙裝置將數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)较到y(tǒng)控制中心（安卓系統(tǒng)）。122. 4云端數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)控制中心（安卓系統(tǒng)）連入以太網(wǎng)，實(shí)時(shí)的將每個(gè)大棚 中的環(huán)境信息傳遞到遠(yuǎn)程服務(wù)器并保存。1. 2. 2. 5安卓點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信系統(tǒng)控制中心（安卓系統(tǒng)）向用戶(hù)的安卓端發(fā)送大棚內(nèi)部的 環(huán)境信息超過(guò)用于設(shè)定的閾值的警告和某個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障的警 告。用戶(hù)的安卓端向系統(tǒng)控制中心（安卓系統(tǒng)）發(fā)送設(shè)置大棚內(nèi)部 環(huán)境信息的命令和發(fā)送請(qǐng)求獲取大棚內(nèi)部實(shí)時(shí)的狀態(tài)（拍照后將照片回傳給用戶(hù)）1. 2. 3投資及效益分析總投資額（元）150000投資收益率（第一年）13 %預(yù)期凈利潤(rùn)（稅后利潤(rùn)）第一年第二年第三年年增長(zhǎng)率17%年增長(zhǎng)率8%1.

6、2. 4市場(chǎng)預(yù)測(cè)市場(chǎng)機(jī)會(huì)中投顧問(wèn)在2016-2020年中國(guó)智慧農(nóng)業(yè)深度調(diào)研 及投資前景預(yù)測(cè)報(bào)告中提到，智慧農(nóng)業(yè)市場(chǎng)有望從2016年的90.2億美元達(dá)到2022年的184.5億美元的規(guī)模，年均復(fù)合增長(zhǎng) 率13. 8%o智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展仍然前景廣闊。在廣泛的農(nóng)村仍然有很多農(nóng)戶(hù)并沒(méi)有了解和使用智慧農(nóng)業(yè)（大棚）的生產(chǎn)模式，而土地的聯(lián)合承包正在進(jìn)行，規(guī)模化生產(chǎn)是必然的趨勢(shì)，針對(duì)農(nóng)村的這種變化，智慧農(nóng)業(yè)仍然很有前景。125實(shí)施計(jì)劃及保障措施初期在本地區(qū)預(yù)實(shí)施產(chǎn)品的使用，在這過(guò)程中檢驗(yàn)產(chǎn)品的缺 陷和不足并彌補(bǔ)，產(chǎn)品步入穩(wěn)定期后逐漸推廣使用。1.3與同類(lèi)產(chǎn)品比較同物聯(lián)網(wǎng)智能管理大棚環(huán)境無(wú)線(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)相比較1.3.

7、1利用云端進(jìn)行信息的存儲(chǔ)，使信息的傳輸，上傳，下載 變得更為快捷和方便1.3.2利用藍(lán)牙傳輸技術(shù)，大棚硬件設(shè)施和控制基站之間的連 接更為穩(wěn)固1. 3. 3手機(jī)端使用app輕松實(shí)現(xiàn)對(duì)大棚實(shí)況進(jìn)行 監(jiān)控1.3. 4系統(tǒng)可擴(kuò)充多種記錄數(shù)據(jù)分析處理軟件，能進(jìn)行繪制 棒 圖、餅圖，進(jìn)行曲線(xiàn)擬合等處理，可按EXCEL電子表格式輸出進(jìn)行數(shù)據(jù)處理1.3.5系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)留有接口，可隨時(shí)增加減硬軟件設(shè)備，系 統(tǒng)只要做少量的改動(dòng)即可，可以在很短的時(shí)間內(nèi)完成?？筛鶕?jù)現(xiàn)場(chǎng)的需要和客戶(hù)的需求改變隨時(shí)增加新的內(nèi)容。工作中心主要由滴灌設(shè)備、智能燈和排氣扇組成，負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)大 棚的濕度、光照、溫度與二氧化碳濃度。工作過(guò)程：傳感中心

8、獲取大棚內(nèi)的模擬信息傳遞給控制中心， 控制中心根據(jù)用戶(hù)設(shè)定的數(shù)據(jù)的閾值控制工作中心進(jìn)而調(diào)控 大棚內(nèi) 部的環(huán)境趨近于用戶(hù)設(shè)定的值。222服務(wù)器模塊本模塊是搭載在An droid上的，作為數(shù)據(jù)與控制的中轉(zhuǎn)站， 同時(shí)起到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大棚環(huán)境的作用。主要由攝像頭和服務(wù)器程序組 成。數(shù)據(jù)信息中轉(zhuǎn)站：每五分鐘通過(guò)藍(lán)牙無(wú)線(xiàn)設(shè)備獲取大棚控制模 塊的數(shù)據(jù)信息并向云端服務(wù)器傳遞并存儲(chǔ)。接收客戶(hù)端模塊傳遞來(lái)的控制信息，并通過(guò)無(wú)線(xiàn)藍(lán)牙模塊將設(shè)置信息傳遞給大棚控制 模塊。實(shí)時(shí)監(jiān)控大棚環(huán)境：接收到客戶(hù)端模塊發(fā)來(lái)的查看大棚實(shí)時(shí)情 況的信息，自動(dòng)進(jìn)入拍照模式，聚焦成功后拍照存儲(chǔ)到本地并將最 新的照片傳遞給客戶(hù)端模塊顯示。2. 2

9、. 3客戶(hù)端模塊2. 2. 3. 1農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)：提供最新的農(nóng)業(yè)信息，給農(nóng)戶(hù)提供目前 最暢銷(xiāo)的農(nóng)產(chǎn)品，為種植植物的品種提供信息和提供相關(guān)的技術(shù)支 持。223.2控制與顯示：顯示當(dāng)前大棚環(huán)境中的內(nèi)部數(shù)據(jù)信息（空氣溫濕度、土壤溫濕度、二氧化碳濃度和光照強(qiáng)度。設(shè)置大 棚內(nèi)部理想的環(huán)境數(shù)據(jù)信息，設(shè)置成功會(huì)有彈窗提示信息。2. 2. 3. 3查看歷史數(shù)據(jù)：將空氣溫濕度、土壤溫濕度、二氧 化碳濃度和光照強(qiáng)度每日和每周的數(shù)據(jù)信息以折線(xiàn)的形式顯示 給用 戶(hù)，增加用戶(hù)對(duì)大棚內(nèi)環(huán)境的宏觀(guān)了解和調(diào)控。223. 4觀(guān)看實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)：客戶(hù)端向服務(wù)器模塊發(fā)送請(qǐng)求信息，服 務(wù)器端拍照回傳到客戶(hù)端，客戶(hù)端接收照片信息后顯示并保存到

10、本地。二、總體設(shè)計(jì)3. 1數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)3. 1. 1數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)計(jì)系統(tǒng)控制中心（安卓系統(tǒng)）連入以太網(wǎng)，實(shí)時(shí)的將每個(gè)大棚 中的環(huán)境信息傳遞到遠(yuǎn)程服務(wù)器并保存，遠(yuǎn)程服務(wù)器端根據(jù)不同 的數(shù)據(jù)來(lái)源將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中。3. 1.2數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)設(shè)計(jì)客戶(hù)端將設(shè)置大棚內(nèi)部環(huán)境參數(shù)信息存儲(chǔ)到遠(yuǎn)端的服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)中，大棚控制系統(tǒng)讀取服務(wù)器中的設(shè)置參數(shù)并通過(guò)藍(lán)牙技術(shù)反饋到單片機(jī)控制系統(tǒng)中?？蛻?hù)端讀取服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)中大棚內(nèi)部 環(huán)境近期（每日，每周）的參數(shù)信息并通過(guò)折線(xiàn)圖顯示。3. 2界面設(shè)計(jì)321注冊(cè)登錄界面322農(nóng)業(yè)信息網(wǎng)界面/ Sii中BikttB網(wǎng)衣息申心主辦323控制和顯示上竹 O 0M5 0 0 4 4&40* 山 *

11、rfl 1 &IH1 controlIMS 斗 1SV 0 0曲 40 斛 :10（川1門(mén)|uiwaft光烏二毗SnafliiM 4JUlflA丸廉耳二化匕bU?130JF童土仗溫度:當(dāng)祠土增遇愿：31也- ACT *controlenuiBJU xoaaim比二化31.04LX光照強(qiáng)度：當(dāng)前光奧*度：二氧化破濃度:.豈誼乂筑化*濃:324歷史數(shù)據(jù)顯示匕牛什擄 “237XP13*廉妙4G+譎擺#請(qǐng)空naSU3度ZMit環(huán)境變化顯示折線(xiàn)更改時(shí)間跨度11顯示本周變化折線(xiàn)圖 顯示今天變化折線(xiàn)圖325實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控界面3. 3架構(gòu)設(shè)計(jì)3. 31項(xiàng)目目錄文件結(jié)構(gòu)v Agricultural-at Andr

12、oid 4, 0. 3J M Android Private LibrariesAndroid Dependenciesv 勢(shì) src.3 com. example agri出 com. examplriHConstValue出 com-exampl ri. Data占 comB B xampi 巳總 gLMy:B com. exampl e. ag ri. MyView壬 com. exampl e. g ri.Util s習(xí) gen Generated Java Fi s assets 匪 binlibs)闿 res t AndroidManifest. xmlim 2auncher-we

13、bpngi ； proguard-project-txt pro|ecLpropertiesCom .example .agri 包含所有的 MainAc tivityCom. example, agri. Co nstValue包含所有的靜態(tài)全局變量Com. example, agri. Data 包含所有的數(shù)據(jù)庫(kù)處理程序Com. example, agri. My (MyView)包含所有的自定義控件Com. example, agri. Utils包含所有的實(shí)體工具類(lèi)332項(xiàng)目層次結(jié)構(gòu)M 層 Com. example, agri. Utils 包中的實(shí)體類(lèi)C 層 Com. example

14、, agri. Data 包中的控制類(lèi)V層Com. example, agri包中的顯示類(lèi)四、技術(shù)難點(diǎn)本項(xiàng)目開(kāi)發(fā)過(guò)程中，主要遇到2個(gè)技術(shù)難點(diǎn)，具體技術(shù)難點(diǎn)及解 決方法如下：4. 1藍(lán)牙連接不穩(wěn)定容易斷開(kāi)技術(shù)難點(diǎn)藍(lán)牙技術(shù)規(guī)定每一對(duì)設(shè)備之間進(jìn)行藍(lán)牙通訊時(shí)，必須一個(gè)為主角色,另一為從角色，才能進(jìn)行通信，通信時(shí),必須由主端進(jìn)行查找,起配對(duì)，建鏈成功后，雙方即可收發(fā)數(shù)據(jù)。理論上，一個(gè)藍(lán)牙主端 設(shè) 備，可同時(shí)與7個(gè)藍(lán)牙從端設(shè)備進(jìn)行通訊。一個(gè)具備藍(lán)牙通訊功能的設(shè)備，可以在兩個(gè)角色間切換，平時(shí)工作在從模式，等待其它主設(shè)備來(lái)連 接，需要時(shí)，轉(zhuǎn)換為主模式，向其它設(shè)備發(fā)起呼叫。一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備以主 模式發(fā)起呼叫時(shí)，需要

15、知道對(duì)方的藍(lán)牙地址，配對(duì)密碼等信 息，配對(duì)完 成后，可直接發(fā)起呼叫。檢測(cè)斷線(xiàn)機(jī)制，在系統(tǒng)控制中心（安卓端）開(kāi) 啟一個(gè)service定時(shí)檢測(cè)每個(gè)大棚的藍(lán)牙連接情況，發(fā) 現(xiàn)藍(lán)牙某個(gè)藍(lán)牙 斷線(xiàn)后，執(zhí)行重新連接藍(lán)牙程序，連續(xù)測(cè)試十次失敗 之后將此設(shè)備視為 損壞，并向用戶(hù)發(fā)送某個(gè)設(shè)備損壞的警告。4. 2安卓客戶(hù)端之間實(shí)時(shí)通信技術(shù)難點(diǎn)421安卓客戶(hù)端和服務(wù)器之間建立TCP的長(zhǎng)連接。安卓客戶(hù)端首先向服務(wù)器發(fā)送連接請(qǐng)求，建立連接之后，將安卓客戶(hù)端的標(biāo)志存儲(chǔ)到服務(wù)器中用于標(biāo)志安卓客戶(hù)端程序。422在服務(wù)器中設(shè)定兩個(gè)互相通信的安卓客戶(hù)端（安卓客戶(hù)端 和系 統(tǒng)控制中心），服務(wù)器接收到一個(gè)客戶(hù)端發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)信息后根據(jù)服

16、務(wù)器 設(shè)定的兩個(gè)互相通信的客戶(hù)端和系統(tǒng)控制中心進(jìn)行信息的轉(zhuǎn)發(fā)。五、項(xiàng)目總結(jié)此次參加大賽是我們從大學(xué)生走向工作崗位重要的一步。從最初的選題硬件選擇、軟件編程直到完成設(shè)計(jì)。期間，查找資料， 老師指導(dǎo)，隊(duì)員之間的交流，反復(fù)完善，每一個(gè)過(guò)程都是對(duì)自己能 力的一次檢驗(yàn)和充實(shí)。最后，在經(jīng)過(guò)兩個(gè)多月的不斷學(xué)習(xí)和努力 下，我們終于完成了我們的大賽作品一一基于單片機(jī)的智能大棚控 制系統(tǒng)。本文介紹了在高科技的當(dāng)下智能大棚的實(shí)現(xiàn)方法。該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)基于現(xiàn)代電子高速發(fā)展的現(xiàn)況，使大棚更加方便快捷。該系 統(tǒng)釆用的工作方式主要是，用戶(hù)手機(jī)控制，將控制指令傳輸給服務(wù) 器模塊，之后服務(wù)器模塊將數(shù)據(jù)命令傳遞到STC60C51單片機(jī)，單 片機(jī)內(nèi)部進(jìn)行運(yùn)算，控制工作器，進(jìn)而調(diào)節(jié)大棚環(huán)境。在整個(gè)設(shè)計(jì)期間，我接觸到了很多不同的問(wèn)題，也遇到了很多 難題。通過(guò)這次實(shí)踐，我了解了傳感器的用途及工作原理，熟 悉了 其設(shè)計(jì)步驟，鍛煉了工程設(shè)計(jì)實(shí)踐能力，培養(yǎng)了自己獨(dú)立設(shè)計(jì)能 力。此次大賽設(shè)計(jì)是對(duì)我專(zhuān)業(yè)知識(shí)和專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)一次實(shí)