基于STM32的草莓温室控制系统

发布时间：2020-05-07 13:48

【摘要】：伴随着物联网技术渗透到社会的众多领域,基于物联网的现代农业正日趋科技化、便捷化和高效化。高速发展的农业物联网技术,不仅促进了传统农业向智能农业、智能化生产的转型,也进一步提高了现代农业发展的总体效率。论文中对比分析国内外现有智能农业的发展现状,结合指定温室作物—草莓的生长习特性,基于STM32控制器和Android手机客户端技术设计研发了一套智能草莓温室控制系统。本系统以传感器为基础,搭载3G网络技术、信息处理平台以及手机Android客户端等搭建农业物联网体系架构。设计了一套具有数据采集、温室环境动态调控与远程控制等多功能的草莓温室智能化系统,该系统能实时监测草莓温室的环境参数和远程控制温室设备。同时,系统内添加植物生长参数拓展接口,能够灵活运用到多种植物的温室智能控制中去。草莓温室智能控制系统综合利用物联网相关技术,在草莓温室内布置传感器、控制器和通信模块等多种必需电子元件实现温室环境参数的精确采集、搭建信息传递通道;在AndroidStudio环境下开发Android手机客户端,该客户端实现了注册、登录、修改密码功能,温室环境参数实时显示功能、历史曲线功能、远程控制功能和视频监控功能等。运用Tomcat+MySQL搭建服务器端,将温室草莓的生长环境数据、用户数据和其他数据进行实时存储,便于用户随时随地通过手机客户端查询。温室环境是一个多因子强耦合多输入输出的复杂系统,温室环境控制的关键问题为建立环境动态数学模型以及功能强大的控制和优化算法。本文将基于混合策略的变异策略集应用到NSGA-II框架,结合局部搜索策略,提出基于混合策略的非支配排序进化算法MNSEA-II作为PID控制器的优化算法,将PID的3个参数作为MNSEA-II中的个体,将J1和J2作为优化目标,动态地调整PID参数,并进行在线优化,寻找更具多样性和均匀性绩效的Pareto最优解集,使系统获得良好的控制性能。本文首先讲述了农业物联网相关研究的背景意义和发展现状;其次综合相关理论知识和关键技术分析总结出系统总体设计方案并明确各模块的功能设计。继而确定了基于Socket通讯协议实现草莓温室环境参数在控制器与服务器及手机客户端三者之间的信息传输。最后对该草莓温室控制系统进行整体的硬件软件调试、运行与应用。测试结果表明:草莓温室智能控制系统在用户模块、视频监控模块、环境参数检测与动态调整模块和远程智能控制等各项功能上能正常稳定运行,达到了预期的效果。
【图文】：

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第 2 章草莓温室控制系统设计的总体方案核为基础，对进程、内存以及安全性等方面进行控制，只是提供系统的基本功通过 C++开发，包括函数库（Library）和虚拟机（VirtualMachine），其中包含通管理器、媒体库和 SQLite 数据库等核心部分。顶层为应用程序软件层，各软件户用 JAVA 编写程序自行开发，包括浏览器、日历、闹钟、联系人等[8]。图 2d 系统平台结构图。

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第 2 章草莓温室控制系统设计的总体方案网络状态等待连接；客户端请求是客户端的套接字给服务器端的套接字发出的连接请连接确认是指服务器端套接字接收或监听到来自于客户端套接字的连接请求，响应请建立一个新的线程，将服务器端套接字的描述信息发送至客户端，客户端确认描述后双方便建立好连接[11]。与此同时，服务器端套接字将继续监听或者接收连接请求。5、Tomcat 服务器Tomcat 是由 Sun、Apache 和其他公司共同开发而成的小型轻量级而且开放源代码的应用型服务器[12]。它性能稳定、软件免费、技术先进。简单的说，将 Apache 服务器配置在机器上，开发者便能够利用它响应 HTML 页面的请求[13]。Tomcat 来自于 Apache 服务器的拓展，它独立运行 Servlet 和 JSP 页面。.2 系统整体结构与功能设计基于 STM32 的草莓温室控制系统主要由草莓温室、WEB 服务器和手机 APP 客户端三组成，，系统方案原理图如下图 2.2 所示。
【学位授予单位】：曲阜师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP311.52;S628;S668.4

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