基于云平台的智能温室大棚的设计与研究

• 花匠小妙招
• 2025-12-29 20:06

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基于云平台的智能温室大棚的设计与研究

摘要

第一章 绪论

1.1温室大棚的背景

1.2国内外研究现状

1.2.1国外研究现状

大约在二十世纪四十年代初，在美国的加利福尼亚州的亚帕萨迪纳研究中心，开始有科学家团队研发了世界上第一

在二十一世纪初，美国华盛顿周丽大学的桑切斯和他的研究团队在一个示范园葡萄园中开启了利用无线网络传感器

2007年，LEA—COx等人采用了基于IEEE802.15.4标准协议的无线网络传感器进行温室大棚

在2008年初，美国科学家又把智能无线网络技术应用在了温室环境下的农业水灌溉上。通过不断采集灌溉时候

在2010年时候，加利福尼亚州的Hwang等人研究了基于FRID技术的番茄的生长监控的研究。通过多传

在2010年时候，韩国的PARK团队开发出了一款基于无线网络传感器的智能温控系统，主要是针对冬暖式大

在当前，国外的温室发展也是慢慢变得更加成熟起来，西方的很多国家自动化程度已经很高了，对温室的控制已经

1.2.2国内研究现状

主要是依靠长期人工经验判断，同时结合室内的仪表仪器进行简单的操作，这符合我国传统农业的发展方式，按时

(2)半自动化控制阶段

该时期主要发生在二战以后，随着自动化仪表仪器慢慢的推广传播，与农作物发展相关的仪器仪表不断的涌现产生

(3)计算机控制阶段

通过整理、分析当前农业环境下的相应技术和农作物知识，辅助计算机大数据云平台、物联网等环境，最终搭建好

1.3研究目的与意义

同时RFID射频技术的发展也是十分的迅速。在国内外研究中，我们可以在研究报告中发现，2015年度，全

随着工业4.0的崛起和物联互通技术的蓬勃发展，有关IOT方面的技术进入了朝阳发展时期。在我国国内的物

1.4 课题来源、论文主要研究内容及组织架构

1.5 本章小结

第二章 智能温室系统总体设计

2.1 智能温室大棚系统框图

2.1.1 传统智能温室解决方案

2.1.2 本文系统的总框架

2.2 无线传输方案设计

(3)ZigBee组网网络的分类

2.3传感器模块选型

2.3 控制端方案设计

本系统主要是通过ZigBee的星型结构采集，采用了TI公司生产的的CC2530芯片，通过星型结构中协

上面STM32的资源可以看出，就本系统而言 GPIO，I2C，UART，SPI，USB，触摸屏支持等

图2.13 串口屏设计界面

2.4 软件系统分析

2.5 本章小结

第三章温室环境的多传感器融合技术

3.1 多传感器融合技术的介绍

3.2 改进型自适应加权融合算法的实现

3.2.1多传感器预处理

3.2.2多传感器的分批估计

3.2.3多传感器的自适应加权融合

3.3 算法仿真分析

3.4本章总结

第四章 系统的硬件设计

4.1 硬件整体框图

4.2底层数据端的采集和传输

4.2.1 采集端电源电路的设计

图4.4 +5V电源转化为3.3V

图4.5 稳压芯片的外围电路

4.2.2节点电路的整体设计

4.2.3节点电路的滤波设计

4.3传感器节点的设计

4.4 主控电路硬件设计

4.5 串口屏显示模块

图4.13显示端系统框图

最终的实物图如图4.14所示：

4.6本章小结

第五章 系统软件设计

5.1人机交互界面设计

5.1.1 串口屏界面设计概述

5.1.2 串口屏界面控制

同时针对各个时期的温室环境变化情况在每隔24H都会有相应的历史记录保存，最终保存在EEPROM中。

5.2 软件架构设计

节点的发送端主要是ZigBee中CC2530的星型网络通信，在终端节点主要是各个模块中传感器的信号采

通过终端节点的采集，最终发送数据到协调器，刚开始通过码字地址发送应答信号检验对应地址码的正确性，当校

5.2.2 主控程序结构分析

根据之前的系统的需求和硬件资源的分配以及串口屏控制界面的设计和搭建，可以整理出基本的程序的架构图，如

5.3 系统移植和驱动函数设计

5.3.1 μC/OS-II系统移植简介

5.3.2 μC/OS-II移植的步骤

5.4 系统应用程序设计

5.5 本章小结

本章是这一篇论文的主要的设计内容，即详细分析了软件系统的设计，主要分为串口屏界面设计，应用程序结构整

第六章 系统云平台的搭建

6.1 One Net设备云平台架构

针对智能农业监控平台建设中存在的问题，提出了以运营商建设的智能农业监控平台建设模式。结合物联网技术和

2017年是物联网蓬勃发展的元年，采用物联网开发的最大好处是能够实现物和物之间的信息互通，采用One

在我们的设计中，我们采用了中移物联网开发出的一款One Net云平台，该平台具有很大的二次开发功能，

One Net下云平台资源管理系统如下图所示：

图6.1 One Net 设备云资源管理层次结构图

通过上图发现，它以分支树的形式存在，每个用户存在的数据是通过项目分配的任务进行管理的，一个用户能够承

6.1.1 One Net设备云平台事件触发机制

中移物联网设备云平推出的One Net在设计规划时候就制定好了相应的事件触发机制，它能够在我们的底层

表6.1 触发器有三种触发模式

6.1.2 One Net设备云平台多层网络协同技术

中移物联网下的云平台One Net应用了多个层次的协同互联方式，包括纵向互联协同和横向互联协同

6.1.3 One Net设备云平台的网络通信方式

One Net物联网开放云平台在我们的智能农业温室大棚的设计上提供了很多的方案设计和数据库终端连接端

图6.2 网络通信方式

通过上图分析得到，One Net 设备云平台支持多个通信模块，包括以太网口、WiFi 无线模块、GP

6.2 基于云平台的终端设备的接入

图6.3项目的流程

根据上图分析能够看出，采用ONE NET云平台设计简单，方便快捷，我们在接入好云平台之后，建立

6.3通信终端主程序设计

该平台下下通过ESP8266实现和设备端的数据互通，同时我们可以通过开发的APP手机端也可以自动控制

图6.4 Wifi 主函数的流程图

采用该模块能够很好的做到远程监控的目的，对温室大棚中的各个环境信息实时采集，算法清晰明了，当系统上电

图6.5 解析URL流程图

当无线发射模块的WiFi信号和ONE NET平台连接好后，我们要根据中移物联网提供的开发平台的标准打

图6.6 数据流的格式

同时采用的GET方式提高了信号的传输效率，通过自行设置用户的ID号，HTTP的地址，用户的网络密码，

图6.6云端数据流

6.3.1终端设备与云平台

图6.7端设备与One Net云平台的TCP连接

6.3.2终端数据打包上传

在综合了我们的One Net云平台搭建以后，我们的智能温室需要对底层的数据进行最终的打包上传，但是在

图6.8 终端数据打包上传流程图

6.4 本章小结

本章主要介绍了中移物联网的云平台的搭建机制，主要包括对One Net数据库中触发器的分配、多层网络

第七章 系统平台的测试

7.1 硬件模块调试

7.2 软件模块调试

最终打开PC端的调试助手，经过设定好对应的IP地址我们发现，该方式有效可行，能够做到WiFi模块和P

7.3 本章小结

第八章 总结与展望

8.1 论文总结

8.2 论文展望

致谢

参考文献

附录

攻读硕士期间发表学术论文：

相关知识

基于物联网智能温室大棚控制系统的设计
基于STM32的温室大棚智能控制系统设计
温室大棚花卉智能监控系统设计
基于物联网的智慧温室大棚光热系统设计.pdf
基于ZigBee的花卉温室环境智能监控系统研究与实现
基于云平台的智能养花装置设计与实现
基于plc玫瑰温室大棚控制系统设计
黄瓜温室大棚环境检测系统的设计与实现
基于物联网的智能花卉栽培系统设计研究.pdf
基于物联网技术的日光智能温室设计

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