智能农业大棚控制系统设计说明.docx

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智能农业大棚控制系统设计说明

毕业设计（论文）

题目：

智能农业大棚控制系统

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作与取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得与其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了意。

作者签名：

　日　期：

指导教师签名：

日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部容。

作者签名：

　日　期：

学位论文原创性声明

本人重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

日期：

年月日

学位论文使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年月日

导师签名：

日期：

年月日

注意事项

1.设计（论文）的容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）

2）原创性声明

3）中文摘要（300字左右）、关键词

4）外文摘要、关键词

5）目次页（附件不统一编入）

6）论文主体部分：

引言（或绪论）、正文、结论

7）参考文献

8）致

9）附录（对论文支持必要时）

2.论文字数要求：

理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：

任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体与大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：

按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

指导教师评阅书

指导教师评价：

一、撰写（设计）过程

1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神

□优□良□中□与格□不与格

2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度

□优□良□中□与格□不与格

3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力

□优□良□中□与格□不与格

4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性

□优□良□中□与格□不与格

5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况

□优□良□中□与格□不与格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规？

□优□良□中□与格□不与格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订与附件）？

□优□良□中□与格□不与格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□与格□不与格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□与格□不与格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□与格□不与格

建议成绩：

□优□良□中□与格□不与格

（在所选等级前的□画“√”）

指导教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

评阅教师评阅书

评阅教师评价：

一、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规？

□优□良□中□与格□不与格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订与附件）？

□优□良□中□与格□不与格

二、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□与格□不与格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□与格□不与格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□与格□不与格

建议成绩：

□优□良□中□与格□不与格

（在所选等级前的□画“√”）

评阅教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

教研室（或答辩小组）与教学系意见

教研室（或答辩小组）评价：

一、答辩过程

1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况

□优□良□中□与格□不与格

2、对答辩问题的反应、理解、表达情况

□优□良□中□与格□不与格

3、学生答辩过程中的精神状态

□优□良□中□与格□不与格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规？

□优□良□中□与格□不与格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订与附件）？

□优□良□中□与格□不与格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□与格□不与格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□与格□不与格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□与格□不与格

评定成绩：

□优□良□中□与格□不与格

教研室主任（或答辩小组组长）：

（签名）

年月日

教学系意见：

系主任：

（签名）

年月日

毕业设计（论文）中文摘要

随着社会经济的快速增长，人民生活水平不断提高，资源短缺、环境恶化与人口剧增的矛盾越来越突出。

传统农业大棚生产中，主要依靠人力、畜力和各种手工工具以与一些简单的机械动作，农业科技含量、装备水平相对滞后，浇水、灯光、施肥等控制全凭经验、靠感觉，导致农业大棚生产率低下、产量增长缓慢，从而阻碍了农业技术的进步以与生产工具的创新。

据此，特设计了智能化农业大棚控制系统。

设计目标指在实现对农业大棚的温度、适度、光照、二氧化碳浓度、土壤酸碱度等环境进行智能化的采集，并通过PC主机对大棚进行无人管理，达到节省资源、提高效率的目的。

该智能农业大棚主要包括：

智能通风控制、智能补光、智能灌溉、大棚空气质量（CO2）自动调整等组成部分。

关键词：

智能控制传感器无线节点

1绪论

1.1项目的背景与意义

1.2智能农业大棚的发展趋势

1.3智能农业大棚的组成

1.4智能农业大棚的特点

2智能农业大棚控制系统的总体方案设计

2.1设计总体思路

2.2

3智能农业大棚的硬件系统设计

3.1协调器模块

3.2光照度采集模块

3.3协调器模块

3.4模拟量输入模块

3.5二氧化碳气体检测传感器

4智能农业大棚的软件系统设计

1绪论

1.1项目的背景与意义

在我国智能农业大棚控制系统技术还处于发展阶段，特别是传统农业与现代自动化控制技术相结合的研究成果还不成熟。

在传统农业大棚生产中，浇水、灯光等控制全凭经验、靠感觉。

对农业大棚的温度、湿度、光照、二氧化碳浓度、土壤酸碱度等环境参数都是通过人工进行采集，而农业大棚的通风则是通过以上这些环境参数，由工作人员的生产经验来进行通风操作。

农业大棚一系列作物在不同生长周期都是不同程度的被忽视了，只能凭借感觉来对农业大棚进行判断、改变农业大棚的部环境。

因此研究一种智能农业大棚控制系统对现在和将来都有重大的意义。

1.2智能农业大棚的发展趋势

目前国大棚环境自动控制、智能化管理等方面的研究未能结合作物的生长状态和过程，对大棚作物生长与温室环境之间的相互作用缺乏有机结合，同时对大棚作物生长发育的机理和产量形成没有进行深入而有实质性的研究，使这些研究成果在实用性上受到不同程度的影响，大棚环境无法实现高产高效的综合控制，控制的精度和稳定性比较差。

大棚作物生长到一定时期，一方面对温室环境进行调控会影响作物的生长，另一方面作物光合作用、蒸腾作用的改变又对室环境因子产生新的影响，从而产生了一种反馈作用机制，而在现有的大棚环境控制系统并没有考虑到这种反馈作用机制。

如果能同时对没施的温度、光照、二氧化碳浓度等进行智能调控，并能考虑到作物反馈作用机制，这种调控方式既节约资源又提高生产效率。

研究智能农业大棚现状与发展趋势，不仅可以提高作物的产量和降低温室能耗，而且对未来农业发展也具有重要作用。

1.3智能农业大棚的组成

智能农业大棚主要包括：

智能通风控制、智能补光、智能灌溉、大棚空气质量（CO2）自动调整等组成部分。

1.4智能农业大棚的特点

通过使用智能无线节点CC2530模块形成小型局域网（如图1-1所示）.蓝色为协调器模块（小型无线网络的网关），红色为功能模块（子节点包括：

温湿度采集模块、数字量输出\输入模块等）。

图1-1

上位机通过协调器模块（网关）将功能模块（子节点）所连接的传感器数据信息采集分析，最终通过程序将用户所需的数据显示，并智能的控制农业大棚的环境，包括：

环境温度、环境湿度、光照、通风等。

2智能农业大棚控制系统的总体方案设计

2.1设计总体思路

通过使用智能无线节点Zigbee通信协议进行小型局域网络的组建，无线节点的控制、数据的接收都是通过这个局域网络。

控制系统使用农业大棚中的二氧化碳、土壤湿度、空气温湿度、光照强度等传感器对大棚的空气、环境参数进行采集，以达到远程监控的目的。

系统将采集数据进行分析、处理，实现自动控制温室湿帘风机、喷淋滴灌、外遮阳、顶窗侧窗、加温补光等设备。

上位机通过虚拟串口对智能节点协调器模块进行控制，达到上位机控制采集子节点、采集子节点所连接的传感器数据的目的。

同时，智能农业大棚控制系统还可以通过计算机等信息终端向管理者推送实时监测信息、报警信息，实现温室大棚信息化、智能化远程管理，充分发挥物联网技术在设施农业生产中的作用保证温室大棚环境最适宜作物生长实现精细化的管理,为作物的高产、优质、高效、生态、安全创造条件.

智能农业大棚较佳实施方式的流程图

协调器模块

USB串口输出，底层无线节点通过协调器将数据获取并向上位机转发，为小型局域网的网关。

光照度采集模块

数字量输出模块

共四路，控制四路继电器来实现相应控制单元的控制，可实现单路或多路的同时控制。

模拟量输入模块

模拟量采集模块，连接对应的传感器。

可采集两路电流（20MA-200MA），两路电压（0-3.3V），采集到的数据通过协调器上传到上位机中，传感器有土壤湿度传感器、CO2传感器等。

土壤湿度传感器

测量区域：

以中央探针为中心，围绕中央探针的直径7cm、高7cm的圆柱体。

适用于节水农业灌溉、温室大棚、花卉蔬菜、草地牧场、土壤速测、植物培养科学实验等领域。

土壤酸碱度检测器

CO2浓度传感器

太阳能发电系统

发电板充电电流最大可以达350MA，电瓶充满电可以使系统工作5-10个小时。

太阳能发电系统包含：

8V/3W单晶硅高效太阳能发电板一块，纯A++制作。

6V/4.5AH免维护18片铅蓄电瓶一块。

遮光部分。

当光照度达到一定强度时，遮光板会自动落下。

通风采光

当大棚的CO2浓度过高时，通风口会自动开启。

3智能农业大棚的硬件系统设计

3.1