基于物联网技术的水肥一体化服务云平台
发布时间：2021-10-07 09:18
农业种植的浇灌施肥方式随着科学技术的发展越来越趋向于自动化、标准化、集成化,传统农业的浇灌施肥已无法满足现代农业的需求,利用物联网技术支撑水肥一体化的实现是现代农产业发展的趋势。针对水肥一体机的自动控制、农田区域环境数据采集等问题,本文以物联网技术与水肥一体化技术作为切入点,设计了基于物联网技术的水肥一体化服务云平台。主要研究工作如下:1)水肥一体机的设计。本文从实际问题出发,利用物联网技术设计了一套水肥一体机。其中包括远程灌溉控制技术、灌溉控制系统、电磁阀门控制系统、农田灌溉管网系统。系统完成了硬件的选型设计和实现,实现农田间水肥量供应的自动控制及分配,从而实现了水肥的精准控制及浇灌。2)区域环境数据监测采集设备的设计。通过对农田环境的分析并结合作物对生长环境的需求要素,对环境监测采集设备进行了详细的选型及设计,从而设计实现了一套区域环境数据监测采集设备,实时获取并记录农田间环境数据,为水肥一体机和平台的精细运作提供依据。3)数据处理、分析及预测。本文采用基于多元线性回归的土壤墒情含水率预测模型,首先对农田环境样本数据进行处理,其次根据各影响因子与土壤墒情含水率相关程度构建模型,最后...
【文章来源】：河北科技大学河北省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
水肥一
各种
12表2-3命令控制指令协议字段内容FarmlandID设备所属农田IDTerminalID终端设备IDTime下发时间Command{“01”:“开启”,“02”:“关闭”,“03”:“提取设备信息”}Check校验和2.3.3水肥一体机LoRa无线通信的设计实现水肥一体机LoRa无线通信主要完成的是对灌溉设备的控制。其原理是水肥一体机中的LoRa模块利用无线通信驱动电磁阀门及水泵，实现无线控制。本文中网络协议采用LoRaWAN通信协议。LoRaWAN[29]是LoRa物理层传输技术基础之上，使用LoRa的MAC层规范，其协议定义有ClassA、ClassB、ClassC三种终端类型，其中ClassA所属的终端设备在应用时功耗最低，其收发方式为：ClassA只有在上行发送了数据传输信号后，服务器很迅速地打开下行接收窗口，进行下行通信。即无论何时，上行通信无限制，下行通信服务器只有在上行通信发送后终端才可以接收。所以本系统的LoRa无线通信协议选用ClassA。2.3.4水肥一体机主控板实物原型经过设计后，实现了水肥一体机主控板的原型，能够进行对灌溉设备的控制。主控板以及肥料、水源输送控制板的实现是通过水肥一体机的结构图，如图2-6所示。其中，水肥一体机控制板采用电机驱动模块来驱动电机及水泵，选择LoRa模块实现无线控制，由电磁阀控制继电器进行压力调节实现水肥以及混合液的输送，同时水流传感器采集器通过水流流过转子后转子转的圈数来进行流量的监测。图2-6控制板实物原型STM32单片机通电开机以后进入初始工作状态，然后接收到控制指令后，STM32单片机与被控制模块之间通过串口进行通信，然后依据本文规定的协议实现数据的收发，就能实现模块的控制。当SX1276在非休眠状态下，会将MCU经外部中断的
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于物联网技术的农场环境检测与控制系统[J]. 齐晓松,赵铭,宋志硕,左现刚. 河南科技学院学报(自然科学版). 2019(04)
[2]Effect of intercropping on maize grain yield and yield components[J]. HUANG Cheng-dong,LIU Quan-qing,LI Xiao-lin,ZHANG Chao-chun. Journal of Integrative Agriculture. 2019(08)
[3]林泉灌区农业水价形成机制分析——以高效节水灌溉工程为例[J]. 李学荣,王小宝. 南昌工程学院学报. 2019(03)
[4]Effect of low-nitrogen stress on photosynthesis and chlorophyll fluorescence characteristics of maize cultivars with different low-nitrogen tolerances[J]. WU Ya-wei,LI Qiang,JIN Rong,CHEN Wei,LIU Xiao-lin,KONG Fan-lei,KE Yong-pei,SHI Hai-chun,YUAN Ji-chao. Journal of Integrative Agriculture. 2019(06)
[5]基于物联网智慧农业的作物水肥一体化系统设计与应用[J]. 李志然,潘鹤立,尚春雨,潘东明. 福建农业科技. 2019(03)
[6]传感数据通信协议及高并发服务的设计与实现——以微环境监测平台为例[J]. 张永强,刘帅,高鸿斌. 河北科技大学学报. 2018(04)
[7]Problems and Development Countermeasures of Agricultural Water-Saving Irrigation[J]. Zhang Dan. Meteorological and Environmental Research. 2018(03)
[8]铁路桥梁监测中基于短签名方案的数据传输协议[J]. 左黎明,胡凯雨,张梦丽,陈兰兰. 计算机应用. 2018(08)
[9]大数据下的MySQL数据库的效率优化[J]. 刘阳娜. 信息通信. 2017(12)
[10]基于PLC的城市园林水肥智能化灌溉系统[J]. 罗剑杰,齐家敏,刘伯圣,李艳龙. 科学技术创新. 2017(30)
博士论文
[1]节水灌溉技术补贴政策研究：全成本收益与农户偏好[D]. 徐涛.西北农林科技大学 2018
[2]西北地区灌溉方式的节水效果与农户选择研究[D]. 于智媛.中国农业科学院 2017
[3]番茄叶绿体DnaJ蛋白SlCDJ2的功能分析[D]. 王国栋.山东农业大学 2016
[4]农田土壤墒情监测与智能灌溉云服务平台构建关键技术研究[D]. 李淑华.中国农业科学院 2016
硕士论文
[1]农田尺度土壤水肥盐时空分布与棉花生长特征研究[D]. 周英霞.西安理工大学 2019
[2]供给侧结构性改革视阈下的关中县域农业产业发展研究[D]. 杨晓彤.西安理工大学 2019
[3]无线多模网关中数据分类传输系统设计与实现[D]. 宋烨承.北京邮电大学 2019
[4]基于STM32的脉冲激光器智能控制系统设计[D]. 苏锐.中国科学技术大学 2019
[5]微环境监测平台存储系统的设计与实现[D]. 李秋晓.河北科技大学 2019
[6]微环境检测平台通信协议的设计与实现[D]. 刘帅.河北科技大学 2019
[7]基于物联网技术的智能水肥一体机控制系统[D]. 姜岩.青岛理工大学 2018
[8]基于农业物联网的水肥一体化系统设计与实现[D]. 李凤芝.郑州大学 2018
[9]适合温室大棚的水肥一体化控制系统研究与实现[D]. 丁怡然.安徽农业大学 2018
[10]习近平“三农”思想研究[D]. 田茂.兰州理工大学 2017
本文编号：3421773
【文章来源】：河北科技大学河北省
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
水肥一
各种
12表2-3命令控制指令协议字段内容FarmlandID设备所属农田IDTerminalID终端设备IDTime下发时间Command{“01”:“开启”,“02”:“关闭”,“03”:“提取设备信息”}Check校验和2.3.3水肥一体机LoRa无线通信的设计实现水肥一体机LoRa无线通信主要完成的是对灌溉设备的控制。其原理是水肥一体机中的LoRa模块利用无线通信驱动电磁阀门及水泵，实现无线控制。本文中网络协议采用LoRaWAN通信协议。LoRaWAN[29]是LoRa物理层传输技术基础之上，使用LoRa的MAC层规范，其协议定义有ClassA、ClassB、ClassC三种终端类型，其中ClassA所属的终端设备在应用时功耗最低，其收发方式为：ClassA只有在上行发送了数据传输信号后，服务器很迅速地打开下行接收窗口，进行下行通信。即无论何时，上行通信无限制，下行通信服务器只有在上行通信发送后终端才可以接收。所以本系统的LoRa无线通信协议选用ClassA。2.3.4水肥一体机主控板实物原型经过设计后，实现了水肥一体机主控板的原型，能够进行对灌溉设备的控制。主控板以及肥料、水源输送控制板的实现是通过水肥一体机的结构图，如图2-6所示。其中，水肥一体机控制板采用电机驱动模块来驱动电机及水泵，选择LoRa模块实现无线控制，由电磁阀控制继电器进行压力调节实现水肥以及混合液的输送，同时水流传感器采集器通过水流流过转子后转子转的圈数来进行流量的监测。图2-6控制板实物原型STM32单片机通电开机以后进入初始工作状态，然后接收到控制指令后，STM32单片机与被控制模块之间通过串口进行通信，然后依据本文规定的协议实现数据的收发，就能实现模块的控制。当SX1276在非休眠状态下，会将MCU经外部中断的
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于物联网技术的农场环境检测与控制系统[J]. 齐晓松,赵铭,宋志硕,左现刚. 河南科技学院学报(自然科学版). 2019(04)
[2]Effect of intercropping on maize grain yield and yield components[J]. HUANG Cheng-dong,LIU Quan-qing,LI Xiao-lin,ZHANG Chao-chun. Journal of Integrative Agriculture. 2019(08)
[3]林泉灌区农业水价形成机制分析——以高效节水灌溉工程为例[J]. 李学荣,王小宝. 南昌工程学院学报. 2019(03)
[4]Effect of low-nitrogen stress on photosynthesis and chlorophyll fluorescence characteristics of maize cultivars with different low-nitrogen tolerances[J]. WU Ya-wei,LI Qiang,JIN Rong,CHEN Wei,LIU Xiao-lin,KONG Fan-lei,KE Yong-pei,SHI Hai-chun,YUAN Ji-chao. Journal of Integrative Agriculture. 2019(06)
[5]基于物联网智慧农业的作物水肥一体化系统设计与应用[J]. 李志然,潘鹤立,尚春雨,潘东明. 福建农业科技. 2019(03)
[6]传感数据通信协议及高并发服务的设计与实现——以微环境监测平台为例[J]. 张永强,刘帅,高鸿斌. 河北科技大学学报. 2018(04)
[7]Problems and Development Countermeasures of Agricultural Water-Saving Irrigation[J]. Zhang Dan. Meteorological and Environmental Research. 2018(03)
[8]铁路桥梁监测中基于短签名方案的数据传输协议[J]. 左黎明,胡凯雨,张梦丽,陈兰兰. 计算机应用. 2018(08)
[9]大数据下的MySQL数据库的效率优化[J]. 刘阳娜. 信息通信. 2017(12)
[10]基于PLC的城市园林水肥智能化灌溉系统[J]. 罗剑杰,齐家敏,刘伯圣,李艳龙. 科学技术创新. 2017(30)
博士论文
[1]节水灌溉技术补贴政策研究：全成本收益与农户偏好[D]. 徐涛.西北农林科技大学 2018
[2]西北地区灌溉方式的节水效果与农户选择研究[D]. 于智媛.中国农业科学院 2017
[3]番茄叶绿体DnaJ蛋白SlCDJ2的功能分析[D]. 王国栋.山东农业大学 2016
[4]农田土壤墒情监测与智能灌溉云服务平台构建关键技术研究[D]. 李淑华.中国农业科学院 2016
硕士论文
[1]农田尺度土壤水肥盐时空分布与棉花生长特征研究[D]. 周英霞.西安理工大学 2019
[2]供给侧结构性改革视阈下的关中县域农业产业发展研究[D]. 杨晓彤.西安理工大学 2019
[3]无线多模网关中数据分类传输系统设计与实现[D]. 宋烨承.北京邮电大学 2019
[4]基于STM32的脉冲激光器智能控制系统设计[D]. 苏锐.中国科学技术大学 2019
[5]微环境监测平台存储系统的设计与实现[D]. 李秋晓.河北科技大学 2019
[6]微环境检测平台通信协议的设计与实现[D]. 刘帅.河北科技大学 2019
[7]基于物联网技术的智能水肥一体机控制系统[D]. 姜岩.青岛理工大学 2018
[8]基于农业物联网的水肥一体化系统设计与实现[D]. 李凤芝.郑州大学 2018
[9]适合温室大棚的水肥一体化控制系统研究与实现[D]. 丁怡然.安徽农业大学 2018
[10]习近平“三农”思想研究[D]. 田茂.兰州理工大学 2017
本文编号：3421773
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