基于物联网的农田智能灌溉系统研究和设计
这是一篇关于物联网,智能灌溉,无线传感,云平台的论文, 主要内容为农业灌溉是农业种植和生产过程的重要环节,对提高粮食产量起到决定性作用。我国人均水资源匮乏,但是大面积的漫灌浇地现象使得资源浪费问题更加严重。虽然近年来管道浇灌技术的应用在一定程度上缓解了水资源浪费程度,但是大面积农田模式的出现,对灌溉技术提出了精确性、自动化和智能化的要求。针对农田灌溉存在的关键问题,实现灌溉的低成本、高节能和智能化的目的,本文设计研究出基于物联网的农田智能灌溉系统,从物联网架构感知层、网络层和应用层三个技术层面出发,讨论了系统的技术和功能需求。智能灌溉系统通过传感器技术能够精确检测土壤温湿度、环境温湿度、二氧化碳浓度、光照强度等环境参数。应用无线传感技术包括GPRS和Lora技术,完成采集信息的上传和上位机操控指令的下达。通过设计的控制电路和单片机程序结合,能够精确控制灌溉机、尾枪和施肥泵等电气设备的运行模式。在云端服务技术支持下,搭建了后台收发软件和数据库,同时数据经由WEB端和手机移动端进行显示。系统的三个架构层是双向传输,工作人员也可以根据显示采集信息快速作出有效决策,然后设置指令后可以远程遥控农田侧设备。基于物联网的农田智能灌溉系统通过无线技术将传感器、农田设备、控制端和云服务有机整合成为一体,有效增强了灌溉的现代化和自动化程度,减少了劳动力投入,提高水资源利用率,避免农肥过度投入造成污染。本文设计的基于物联网的智能灌溉系统,在天津静海经济开发区沃达尔试验田进行了长期运行和测试,在农田浇灌、施肥和环境监测等方面取得良好的应用效果,远程精确遥控也得到客户的青睐。项目实施结果表明,本文设计的智能农田灌溉系统,具有良好的适应性和稳定性,已经进行了小批量量产。
基于JFinal的枸杞智能灌溉系统的开发设计与实现
这是一篇关于JFinal,智能灌溉,Java Web,WebSocket的论文, 主要内容为目前我国水资源缺失严重,与世界上其他国家相比,人均水资源占有量重不足,西北地区更是干旱频繁。农业的发展离不开水,但大部分地区由于灌溉技术落后,导致水资源开发利用率低,只有40%50%,灌溉用水的有效利用系数仅为0.4。宁夏枸杞作为当地特产,是当地不可或缺的经济来源之一。宁夏地处我国西北内陆,降雨稀少,气候干旱,而枸杞的生长又需要适宜的水分。如今智能灌溉系统的应用对提高农业水资源的利用率和增加作物产量具有重大作用。针对上述问题,本文对宁夏枸杞展开设计,并基于JFinal框架设计了一套枸杞智能灌溉系统。灌溉系统的整体结构是基于物联网的三层体系架构建立的。传感器采集到的环境数据通过无线网络发送到服务端,并存储在数据库中,用户在浏览器中登录灌溉中心系统后,便可以实现对枸杞的远程监测和灌溉控制。其中灌溉中心系统处于物联网三层架构中的应用层,是灌溉系统的控制中心,也是本文的主要研究内容。灌溉中心系统采用B/S架构,选用MySql数据库与Undertow服务器,整合了Java Web的相关技术,是以JFinal框架为核心进行的全方位扩展开发。本文根据系统的功能需求对各个功能模块进行了详细设计,包括用户登录模块、信息查询模块、数据显示模块和灌溉控制模块。系统在Web前后端的数据交互上,主要采用AJAX和WebSocket两种方式。其中系统的数据监测利用WebSocket协议可以使客户端与服务端之间保持长久通信,实现由服务端发起数据更新并向客户端推送更新的数据。系统的智能灌溉是基于模糊控制理论,根据枸杞生长时期的最佳土壤湿度,以土壤湿度偏差和土壤湿度偏差变化率作为输入,得到对枸杞的灌溉时间。最后对系统进行测试,结果表明JFinal框架功能强大,基于JFinal的枸杞智能灌溉系统能够稳定运行,且具有良好的扩展性和兼容性,适用于对枸杞的远程监测和灌溉控制。
大田智能灌溉控制云服务平台设计与开发
这是一篇关于LoRa,智能灌溉,STM32F103芯片,云平台技术的论文, 主要内容为随着农业和科技的不断发展,水资源的消耗正与日俱增,合理利用水资源成为一个广受关注的话题。智能灌溉是一种基于物联网技术的新型灌溉方式,通过数控系统实现了对农田的精准、自动化管理,既实现了农作物的增产增收,又有效节约了水资源的消耗。因此,本文将物联网技术和云平台技术相结合,设计出一种基于物联网的大田智能灌溉控制云服务平台。论文主要研究成果如下:(1)基于嵌入式计算机系统研发出了一款硬件产品—智能灌溉控制器。将嵌入式技术与阀门控制系统相结合,从最初的只能实现阀门电机的正反转控制到不断改进其功能和算法,最后可对阀门实现0-100%的开合度精准控制。阀门控制系统设计为一个能控制2路电机的控制器,选取STM32F103芯片作为嵌入式阀门控制系统的主控芯片。(2)构建了一个以智能灌溉可视化分析管理云平台为中心,以双模智能灌溉控制器为终端节点,既可远程控制又可本地操作的智能灌溉控制系统。双模智能灌溉控制器可以通过两种方式与云平台建立连接,一种是搭载Lo Ra无线模块,与Lo Ra专网网关组成一个无线局域网,Lo Ra专网网关通过基地局域网接入云平台从而实现远程控制;另一种是搭载4G CAT.1低成本通信模块,直接通过附近的移动通信基站接入互联网,进而与云平台建立连接实现远程通信。(3)开发了基于Saa S技术的智能灌溉控制云服务平台,作为用户和设备通信之间的桥梁。当设备脱网运行时,用户操作的接口是本地边缘计算网关或灌溉小助手小程序。云平台提供的服务包含智能灌溉控制器,远程视频监控设备,应用服务、数据库、手机端APP或小程序、WEB端用户接口等。(4)完成系统和平台的主要功能开发测试后,在苏北某大型国有农场投入了实际应用。根据用户需求,对农场的多个泵站进行了智能化升级,实现了包含多种类别的多台水泵远程控制功能。用户可以足不出户通过控制室的电脑对整个灌区的所有泵房内的任一台水泵进行控制。本文针对市面上现有的智能灌溉控制系统所存在的控制、供电、通信等方面出现的不足做出了改善,从而实现从自动化灌溉向智能化灌溉的转变。
基于物联网的农田智能灌溉系统研究和设计
这是一篇关于物联网,智能灌溉,无线传感,云平台的论文, 主要内容为农业灌溉是农业种植和生产过程的重要环节,对提高粮食产量起到决定性作用。我国人均水资源匮乏,但是大面积的漫灌浇地现象使得资源浪费问题更加严重。虽然近年来管道浇灌技术的应用在一定程度上缓解了水资源浪费程度,但是大面积农田模式的出现,对灌溉技术提出了精确性、自动化和智能化的要求。针对农田灌溉存在的关键问题,实现灌溉的低成本、高节能和智能化的目的,本文设计研究出基于物联网的农田智能灌溉系统,从物联网架构感知层、网络层和应用层三个技术层面出发,讨论了系统的技术和功能需求。智能灌溉系统通过传感器技术能够精确检测土壤温湿度、环境温湿度、二氧化碳浓度、光照强度等环境参数。应用无线传感技术包括GPRS和Lora技术,完成采集信息的上传和上位机操控指令的下达。通过设计的控制电路和单片机程序结合,能够精确控制灌溉机、尾枪和施肥泵等电气设备的运行模式。在云端服务技术支持下,搭建了后台收发软件和数据库,同时数据经由WEB端和手机移动端进行显示。系统的三个架构层是双向传输,工作人员也可以根据显示采集信息快速作出有效决策,然后设置指令后可以远程遥控农田侧设备。基于物联网的农田智能灌溉系统通过无线技术将传感器、农田设备、控制端和云服务有机整合成为一体,有效增强了灌溉的现代化和自动化程度,减少了劳动力投入,提高水资源利用率,避免农肥过度投入造成污染。本文设计的基于物联网的智能灌溉系统,在天津静海经济开发区沃达尔试验田进行了长期运行和测试,在农田浇灌、施肥和环境监测等方面取得良好的应用效果,远程精确遥控也得到客户的青睐。项目实施结果表明,本文设计的智能农田灌溉系统,具有良好的适应性和稳定性,已经进行了小批量量产。
水分胁迫下川黄柏幼苗对智能给水的响应研究
这是一篇关于川黄柏幼苗,种源,智能灌溉,水分胁迫的论文, 主要内容为在林业苗木生产中,灌溉自动化程度低和给水不精准是影响苗木生产的重要因素,是造成水分利用效率低的重要原因。因此,本论文以3个川黄柏种源幼苗为试验材料,通过自研的智能灌溉系统开展川黄柏种源幼苗水分胁迫试验,研究川黄柏幼苗生长、抗氧化酶活性、渗透调节能力及光合特性等对水分胁迫的响应规律,综合评价川黄柏种源的需水性和抗旱性。探究川黄柏幼苗智能精准给水阈值,提高川黄柏育苗过程中的水分利用效率。研究结果在智慧苗圃建设和苗圃节水灌溉等方面具有重要的理论意义,在促进川黄柏苗木生产效率和产业化种植等方面具有重要现实意义。研究结果表明:1.构建了智能精准灌溉系统的架构方案,包括现场监测模块、数据解析与传输模块、远程控制与可视化模块。搭建了以esp32模块为核心的硬件系统,以C语言为基础编写智能控制程序的软件系统,借助点灯科技平台开发出移动端APP,实现了智能灌溉系统的远程实时可视化与控制。2.在智能精准灌溉系统控制条件下,3个川黄柏种源苗高和地径净生长量均随给水量的降低呈先升后降的变化趋势,精准给水使土壤含水量维持在土壤最大持水量的60-70%时,川黄柏幼苗苗高和地径的净生长量最大;随着给水量减少,苗高和地径净生长量逐渐减小,但湖南湘西种源的净生长量减小幅度低于重庆江津和湖北恩施种源。3.给水过多(给水使土壤含水量超过土壤最大持水量70%)和给水不足(给水使土壤含水量低于土壤最大持水量60%),均会引起川黄柏幼苗体内抗氧化酶活性、丙二醛含量、导电率等升高。给水过多导致川黄柏幼苗丙二醛含量高,给水不足导致川黄柏幼苗渗透调节物质含量高,且湖南种源幼苗抗氧化酶活性和渗透调节物质含量均高于湖北恩施和重庆江津种源。精准给水使土壤含水量维持在土壤最大持水量的60-70%是智能精准灌溉系统的灌溉阈值,湖南湘西种源较湖北恩施和重庆江津种源更耐旱。4.给水过多或给水不足下,川黄柏幼苗光合作用效率显著低于精准给水使土壤含水量维持在土壤最大持水量的60-70%时的光合效率;随着给水量减少,净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、电子传递速率、光化学猝灭系数、实际光化学量子效率以及光合色素含量等参数值均显著减小。在给水不足下,湖南湘西种源的光合效率明显高于湖北恩施种源和重庆江津种源。5.综上所述,维持土壤含水量在土壤最大持水量的60-70%时的给水量是智能精准灌溉系统下川黄柏育苗的最佳灌溉阀值。重庆江津、湖南湘西、湖北恩施种源的综合评价值分别为0.457、0.637、0.448,故3个种源的抗旱能力依次为湖南湘西>重庆江津>湖北恩施。
大田智能灌溉控制云服务平台设计与开发
这是一篇关于LoRa,智能灌溉,STM32F103芯片,云平台技术的论文, 主要内容为随着农业和科技的不断发展,水资源的消耗正与日俱增,合理利用水资源成为一个广受关注的话题。智能灌溉是一种基于物联网技术的新型灌溉方式,通过数控系统实现了对农田的精准、自动化管理,既实现了农作物的增产增收,又有效节约了水资源的消耗。因此,本文将物联网技术和云平台技术相结合,设计出一种基于物联网的大田智能灌溉控制云服务平台。论文主要研究成果如下:(1)基于嵌入式计算机系统研发出了一款硬件产品—智能灌溉控制器。将嵌入式技术与阀门控制系统相结合,从最初的只能实现阀门电机的正反转控制到不断改进其功能和算法,最后可对阀门实现0-100%的开合度精准控制。阀门控制系统设计为一个能控制2路电机的控制器,选取STM32F103芯片作为嵌入式阀门控制系统的主控芯片。(2)构建了一个以智能灌溉可视化分析管理云平台为中心,以双模智能灌溉控制器为终端节点,既可远程控制又可本地操作的智能灌溉控制系统。双模智能灌溉控制器可以通过两种方式与云平台建立连接,一种是搭载Lo Ra无线模块,与Lo Ra专网网关组成一个无线局域网,Lo Ra专网网关通过基地局域网接入云平台从而实现远程控制;另一种是搭载4G CAT.1低成本通信模块,直接通过附近的移动通信基站接入互联网,进而与云平台建立连接实现远程通信。(3)开发了基于Saa S技术的智能灌溉控制云服务平台,作为用户和设备通信之间的桥梁。当设备脱网运行时,用户操作的接口是本地边缘计算网关或灌溉小助手小程序。云平台提供的服务包含智能灌溉控制器,远程视频监控设备,应用服务、数据库、手机端APP或小程序、WEB端用户接口等。(4)完成系统和平台的主要功能开发测试后,在苏北某大型国有农场投入了实际应用。根据用户需求,对农场的多个泵站进行了智能化升级,实现了包含多种类别的多台水泵远程控制功能。用户可以足不出户通过控制室的电脑对整个灌区的所有泵房内的任一台水泵进行控制。本文针对市面上现有的智能灌溉控制系统所存在的控制、供电、通信等方面出现的不足做出了改善,从而实现从自动化灌溉向智能化灌溉的转变。
水分胁迫下川黄柏幼苗对智能给水的响应研究
这是一篇关于川黄柏幼苗,种源,智能灌溉,水分胁迫的论文, 主要内容为在林业苗木生产中,灌溉自动化程度低和给水不精准是影响苗木生产的重要因素,是造成水分利用效率低的重要原因。因此,本论文以3个川黄柏种源幼苗为试验材料,通过自研的智能灌溉系统开展川黄柏种源幼苗水分胁迫试验,研究川黄柏幼苗生长、抗氧化酶活性、渗透调节能力及光合特性等对水分胁迫的响应规律,综合评价川黄柏种源的需水性和抗旱性。探究川黄柏幼苗智能精准给水阈值,提高川黄柏育苗过程中的水分利用效率。研究结果在智慧苗圃建设和苗圃节水灌溉等方面具有重要的理论意义,在促进川黄柏苗木生产效率和产业化种植等方面具有重要现实意义。研究结果表明:1.构建了智能精准灌溉系统的架构方案,包括现场监测模块、数据解析与传输模块、远程控制与可视化模块。搭建了以esp32模块为核心的硬件系统,以C语言为基础编写智能控制程序的软件系统,借助点灯科技平台开发出移动端APP,实现了智能灌溉系统的远程实时可视化与控制。2.在智能精准灌溉系统控制条件下,3个川黄柏种源苗高和地径净生长量均随给水量的降低呈先升后降的变化趋势,精准给水使土壤含水量维持在土壤最大持水量的60-70%时,川黄柏幼苗苗高和地径的净生长量最大;随着给水量减少,苗高和地径净生长量逐渐减小,但湖南湘西种源的净生长量减小幅度低于重庆江津和湖北恩施种源。3.给水过多(给水使土壤含水量超过土壤最大持水量70%)和给水不足(给水使土壤含水量低于土壤最大持水量60%),均会引起川黄柏幼苗体内抗氧化酶活性、丙二醛含量、导电率等升高。给水过多导致川黄柏幼苗丙二醛含量高,给水不足导致川黄柏幼苗渗透调节物质含量高,且湖南种源幼苗抗氧化酶活性和渗透调节物质含量均高于湖北恩施和重庆江津种源。精准给水使土壤含水量维持在土壤最大持水量的60-70%是智能精准灌溉系统的灌溉阈值,湖南湘西种源较湖北恩施和重庆江津种源更耐旱。4.给水过多或给水不足下,川黄柏幼苗光合作用效率显著低于精准给水使土壤含水量维持在土壤最大持水量的60-70%时的光合效率;随着给水量减少,净光合速率、气孔导度、蒸腾速率、电子传递速率、光化学猝灭系数、实际光化学量子效率以及光合色素含量等参数值均显著减小。在给水不足下,湖南湘西种源的光合效率明显高于湖北恩施种源和重庆江津种源。5.综上所述,维持土壤含水量在土壤最大持水量的60-70%时的给水量是智能精准灌溉系统下川黄柏育苗的最佳灌溉阀值。重庆江津、湖南湘西、湖北恩施种源的综合评价值分别为0.457、0.637、0.448,故3个种源的抗旱能力依次为湖南湘西>重庆江津>湖北恩施。
大田智能灌溉控制云服务平台设计与开发
这是一篇关于LoRa,智能灌溉,STM32F103芯片,云平台技术的论文, 主要内容为随着农业和科技的不断发展,水资源的消耗正与日俱增,合理利用水资源成为一个广受关注的话题。智能灌溉是一种基于物联网技术的新型灌溉方式,通过数控系统实现了对农田的精准、自动化管理,既实现了农作物的增产增收,又有效节约了水资源的消耗。因此,本文将物联网技术和云平台技术相结合,设计出一种基于物联网的大田智能灌溉控制云服务平台。论文主要研究成果如下:(1)基于嵌入式计算机系统研发出了一款硬件产品—智能灌溉控制器。将嵌入式技术与阀门控制系统相结合,从最初的只能实现阀门电机的正反转控制到不断改进其功能和算法,最后可对阀门实现0-100%的开合度精准控制。阀门控制系统设计为一个能控制2路电机的控制器,选取STM32F103芯片作为嵌入式阀门控制系统的主控芯片。(2)构建了一个以智能灌溉可视化分析管理云平台为中心,以双模智能灌溉控制器为终端节点,既可远程控制又可本地操作的智能灌溉控制系统。双模智能灌溉控制器可以通过两种方式与云平台建立连接,一种是搭载Lo Ra无线模块,与Lo Ra专网网关组成一个无线局域网,Lo Ra专网网关通过基地局域网接入云平台从而实现远程控制;另一种是搭载4G CAT.1低成本通信模块,直接通过附近的移动通信基站接入互联网,进而与云平台建立连接实现远程通信。(3)开发了基于Saa S技术的智能灌溉控制云服务平台,作为用户和设备通信之间的桥梁。当设备脱网运行时,用户操作的接口是本地边缘计算网关或灌溉小助手小程序。云平台提供的服务包含智能灌溉控制器,远程视频监控设备,应用服务、数据库、手机端APP或小程序、WEB端用户接口等。(4)完成系统和平台的主要功能开发测试后,在苏北某大型国有农场投入了实际应用。根据用户需求,对农场的多个泵站进行了智能化升级,实现了包含多种类别的多台水泵远程控制功能。用户可以足不出户通过控制室的电脑对整个灌区的所有泵房内的任一台水泵进行控制。本文针对市面上现有的智能灌溉控制系统所存在的控制、供电、通信等方面出现的不足做出了改善,从而实现从自动化灌溉向智能化灌溉的转变。
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