基于嵌入式的智慧农业园区系统.pdf

2021年 3期 智慧农业 园区与系统 智慧农业导刊 JournalofSmartAgriculture 基于嵌入式的智慧农业园区系统 明立娟 攀枝花学院 四川攀枝花 617000 随着经济的快速增长 人们对智慧农业园区有越来 越高质量的需求 建立一个低成本 高效率的智慧农业 园区系统已成为当今世界的一个热点话题 目前越来越 多的智慧农业园区产品出现在市场上 其中以基于局域 网实现本地的智能安防系统居多 目前真正实现智慧农 业园区上网 构成一套完整的解决方案 达到真正的 物 联 网 结 构 体 系 还处 于 探索期 随着 无线 网 络技术 的成 熟 网 络覆盖范围 的 无缝化 广阔化 以 及手机 的 普遍化 和小程序 的 便捷化 为基于 无线 网 关 智慧园区 生活 系统 提供了巨大 的 应用空间 本 文采用树莓派 3B为系统 控 制核心 利用传感器 控制器等设备 通过无线技术 实现 了远程控制家电设备 智能防 盗 以 及采集室内温湿度 光照强度 甲醛及烟雾等数据信息 达到真正 意义 上的 园区 物联 网 监控和管理 1系统设计 总体设计包含硬件设备 本地 服务 器 云服务 器 数 据 库 小程序 客户端 总体 框图如图 1所示 2系统程序设计 系统 主要 程序 为 Python语言 和 node js以 及 少 量的 lua语言 包含 网 络 编 程 开发 硬件 开发 小程序 客户端 开发 主要 包 括 TCP通信 HTTP通信 串口 通信 PWM 控制 GPIO控制等 以 下 为 各 个 部分 的 程序 框图 2 1 服务器响应设计 采用 Python搭 建本地 服务 器 包含 四 大 功 能 其一 获取云端命令并转发给下位 机 其 二 处理 并 上 报 室内 环 境 数据和 防 盗数据 其 三 获取视频流 数据 推流给腾讯云 其四 获取语音命令 处理 后下发给下位 机 并 上 报云端 在 本地 搭 建 TCP服务 器 使得下位 机设备 得 以 接入服务 器 再创 建 三 个 线程 分别 实现 下发命令 上 报 数据 语音 控 制 下发命令使 用 Socket套 接字 通 讯 上 报 数据 使 用 HTTP协议 POST给指定 域 名 视频 监控 使 用 FFmpeg软 件 实现 推流 到 腾讯云 在 小程序 端使 用 live player组 件 实 现 播放视频流 语音 控制 则使 用 百 度提供 的 语音识别 STT 和 语音合 成 TTS 的 RESTAPI调 用 修改 数据 库命 令 实现 语音 控制 程序 流 程 图如图 2所示 2 2 下位机程序流程图 因 安 装位置限 制 本 文采用 两 个基于 NodeMCU的 下位 机 一个 主要功 能为 获取服务端命令 执行开 关电 灯 窗帘 门 等设备 的 操作 另 一个 主要功 能为上 报 当前 环境 数据 给服务 器 以 及 扫描红外触发装置 监 测 防 盗 信息 如图 3 3 硬件电路设计 下位 机硬件电 路 设计 采用 安 信 可公司 的基于 ESP8266的 NodeMCU测 试板 为 主 控 装置 添加 外 围硬 摘 要 智慧农业系统是当前农业最热门的定制系统 其有着市场需求量大 定制性高 应用场景丰富等特点 使得无数商 家在该领域的研发与投资逐年增加 文章 设计了一套定制的基于嵌入式的智慧农业园区系统 采用小程序为控制端 实现园区 生活联网与监控 关键词 智慧农业园区 物联网 无线传感网络 微信小程序 语 音 控制 视频 监控 中图分类号 TP311 13 文献标志码 A 文章编号 2096 9902 2021 03 0022 03 Abstract Smartagriculturalsystemisthemostpopularcustomizedsysteminagricultureatpresent whichhasthe characteristicsoflargemarketdemand highcustomizationandrichapplicationscenarios therebymakescountlessmerchants increasetheirresearch developmentandinvestmentinthisfieldyearbyyear Thispaperdesignsasetofcustomizedsmart agriculturalparksystembasedonembeddedsystem whichusesMiniProgramsasthecontrolterminaltorealizethelife networkingandmonitoringofthepark Keywords smartagriculturalpark InternetofThings wirelesssensornetwork WeChatMiniPrograms voicecontrol video surveillance 作者简介 明立娟 1981 女 工 程 硕士 研 究 生 智 能 制 造学院讲师 研 究方向 电类课 程的 理论及 实 验教学 22 2021年 3期 智慧农业导刊 JournalofSmartAgriculture 智慧农业 园区与系统 件 实现 无线 对 接 及远程 遥 控 门 禁 系统 采用电 磁锁 一 头连 接 在 继 电器 的 COM端 一 头 接 地 继 电器 的 DC 端 接三 极 管 的 发 射极 DC 接 地 三 极 管 的基 极连 接 在 NodeMCU的 D0管 脚 口 灯 光 调 节 系统 使 用 PWM进 行 调 节 两 盏 LED灯 的正 极 分别接 D2口 和 D3口 负极 接 地 通过设 置 D1 D2口 为 PWM输 出 调 节 PWM改 变 LED1和 LED2灯 光 的 明暗 窗帘 的 伸缩 则使 用 直 流 电 机 转 动齿轮带动链条 实现 窗帘 伸缩 电机 驱动 使 用 TB6612fng模块 模块 的 STBY接 VCC VM接 12V电 源 VCC接 5V电 源 GND接 地 PWMA接 NodeMCU的 D4 图 1系统设计 总体框图 图 2 服务器流 程 图 23 2021年 3期 智慧农业 园区与系统 智慧农业导刊 JournalofSmartAgriculture 口 AIN1和 AIN2接 NodeMCU的 D5和 D6口 AO1和 AO2接 电机 的 两 个 脚 园区 生活 环境 系统 则使 用 串口获 取 传感器数据 传感器 的 TXD和 RXD接 NodeMCU的 RXD和 TXD VCC接 5V电 源 GND接 地 安 全 防 护 系 统 是 使 用 红外测 距原 理 分别 安 装 在 大 门 和 窗户 一 侧 当 测 试距离减 小 到 预 设 值 则 传感器 的 COM口接 NodeMCU的 D1管 脚变 为高 电 平 从而 在 程序 读 取后发 送 给 本地 服务 器 报 警 并触发 蜂鸣 器 警 示 闯 入 者 具 体电 路 设计 如图 4 4结束语 本 文设计了 一 种 基于 无线 网 关 服务 的智慧农业园区 系统 其 是 以园区 生活 为 平台 利用 综 合 布 线技术 网 络 通信技术 安 全 防 范技术 自动 控制技术 音视频 技术 将 园区 生活 有 关 的 设备集 成 与 本地 服务 器 形 成一套完 善 的智能园区 生活 系统 可 通过小程序 查看 及控制 现场 执 行 机 构 完成对园区 生活 的实 时掌 控 真正 意义 上实现 园区 生活 的安 全 舒适 信息 交互与 通信 能 力 参考文献 1 印度 鲁什 贾 加 树莓派 传感 器 M 北京 机械工 业 出版社 2016 2 美 埃里克 马瑟斯 Python编 程 从 入门 到 实 践 M 北京 人民邮电 出版社 2016 3 美 麦克 坎 特 伦 Node js实 战 M 北京 人民邮电出版社 2014 4 雷磊 微信小程序 开 发入门与实 战 M 北京 清华 大 学出版社 2017 图 3下位机 程序 流 程 图 图 4下位机硬件电路图 24