基于物联网的大豆生长环境监测系统的设计

1.系统设计

近年来,随着科学技术水平不断提升,智能化的技术被应用于农业生产活动中去,改变了传统的种植模式,提高了农业种植效率和发展水平。为了实现大豆种植的智能化设计要求,展开基于物联网的大豆生长环境监测系统设计。

在大豆生长环境监测系统设计中,采用STM32单片机作为系统主控模块,结合传感器和通信模块构成整个硬件电路。系统设计利用DHT11温湿度传感器、DS18B20温度传感器、YL-69土壤湿度传感器、MQ传感器、土壤多参数传感器实现大豆生长环境温湿度、土壤温度、土壤湿度、CO2浓度以及土壤氮磷钾的数据检测,并通过WiFi模块实现数据无线传输,用户可以在云端和PC端进行数据查看。在上位机端可以设置检测数据的阈值范围,当系统检测到环境温湿度以及土壤温湿度数据异常时,LED灯亮红灯进行提示,当检测到土壤氮磷钾或CO2浓度异常,激发蜂鸣器进行报警提示。系统利用MYSQL数据库存储和管理系统监测数据,可保存历史数据并生成数据曲线方便分析。

2.功能设计

在基于物联网的大豆生长环境监测系统设计中,为了实现生长环境智能化的监测要求,为大豆生长提供数据化的技术支持,系统主要设计功能如下:

(1)利用传感器采集大豆生长环境的温湿度、土壤温度,土壤湿度,CO2浓度、土壤氮磷钾数据;

(2)系统监测数据通过WiFi模块可与上位机进行连接,在云端或PC端可以实时显示;

(3)系统可以根据实际情况对检测数据进行阈值设定,包括高温阈值、湿度超标阈值、CO2阈值、氮磷钾阈值;

(4)当系统检测到环境温湿度以及土壤温湿度数据异常时,LED灯亮红灯进行提示,当检测到土壤氮磷钾或CO2浓度异常,激发蜂鸣器进行报警提示;

(5)系统监测数据可以保存历史数据,可生成数据曲线方便分析。

3.系统方案设计

基于物联网的大豆生长环境监测系统的设计_第1张图片

4.主程序设计

基于物联网的大豆生长环境监测系统的设计_第2张图片

5.实物调试

在完成系统软硬件的功能调试后,需要对系统设计的各项功能逐一进行测试。硬件电路设计之后,为了测试系统设计的各项应用功能,需要对实物功能进行测试,如图1所示为大豆生长环境监测系统的实物图。如图2所示为Web端登录界面。

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图1 实物图

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图2 Web端登录界面

如图3所示为系统云端Web的控制界面。在控制界面中,能够实现用户管理、监测控制、历史记录查看以及动态曲线的分析。

基于物联网的大豆生长环境监测系统的设计_第5张图片图3云端Web的控制界面

如图4所示为系统检测到的温湿度、土壤温度、土壤湿度、CO2浓度、氮磷钾等环境数据信息可以通过云端Web进行实时查看。

基于物联网的大豆生长环境监测系统的设计_第6张图片图4 系统检测数据监测

如图5所示,在Web端可以根据实际情况设定检测数据的超标阈值,实现环境智能化的检测要求。

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图5 阈值设定

如图6所示,当环境温湿度以及土壤温湿度数据超出阈值范围时,LED灯亮红灯进行提示,当检测到土壤氮磷钾或CO2浓度异常,激发蜂鸣器进行报警提示。

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图6 异常提示

如图7所示系统监测数据保存历史数据,生成数据曲线方便分析。

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图7 动态曲线分析

通过对实物功能进行测试,表明系统设计能够完成预期设计要求,实现大豆生长环境智能化监测的设计目的,检测数据无线传输稳定,能够实现异常数据提示、数据分析等应用目的,具有重要的应用价值。

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