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智能花卉管理系统设计与实现

来源:搜论文知识网位置:农业工程科学论文时间:2018-03-06 10:14

   随着人们对居住环境的要求越来越高,花卉种植成为主要的美化环境的方式之一,也是园林林建设的主要内容,本文主要探讨智能花卉管理系统设计与实现。

花卉

  《花卉》广东省园艺期刊投稿,1985年创刊,经国家新闻出版广电总局批准,变更为由广东省农业科学院环境园艺研究所主办、广东省农业科学院主管,并于2015年下半年起由月刊变更为半月刊(下半月刊自办发行)。

  无论是传统的手工业还是种植业,在信息化的时代下都在向智能化过渡,传统的花卉管理主要还停留在人为判断、手工操作的阶段,根本不能满足现在社会高效率、快节奏的社会需求,同时花卉植物也不能按需分配养料,往往影响植物的健康生长。针对这一现状,智能花卉管理系统实现了从数据采集、数据处理,到自动化浇水施肥等一系列智能化的过程,加快了花卉管理从传统向智能过渡的速度。

  1.引言

  随着信息时代的到来和生态文明的兴起[1],人们逐渐注重家庭环境的绿化问题,很多人会选择在家里培育一些花卉,一方面可以美化家中的环境,另一方面可以净化家中的空气[2]。但传统的花卉养护方式存在操作不方便,难于控制浇水和施肥用量等弊端,需要通过人工观测植物的生长情况作出判断方可进行水肥管理,会出现植物土壤的水分不均和施肥过量或不足的情况,严重制约了植物的健康生长。智能花卉管理系统是为方便用户管理花卉植物而开发的智能系统,此系统能够实现智能检测环境和土壤的温湿度,将数据返回的服务器,然后智能终端从服务器上获取到数据后进行相应处理并做出判断,提醒用户浇水或者施肥的数量,用户根据提醒和参照用量进行操作,达到了远程管理花卉的目的,方便用户对盆栽植物的管理,同时减少了因花卉养护对用户自由出行的制约程度。

  2.系统分析

  2.1信息获取模块

  花卉信息获取模块是养护过程中花卉管理知识和视野拓展的主要来源,此系统会及时更新页面信息,为用户提供与花卉养护方法以及各种花卉产地、分布、特性、生长环境等相关信息,同时能够询问和解答用户在花卉管理过程中遇到的问题。

  2.2花卉养护控制模块

  这是本系统最核心的一个模块,具有操控硬件和数据的控能,来自植物周围传感器的数据将会在此模块显示,同时用户对花卉浇水施肥也是在此模块进行。花卉的生长环境不适或者需要进行相应管理操作的时候,此模块页面会有相应的提醒,用户可根据提醒进行相关调整,为植物提供一个更适合的生长环境。

  2.3用户信息设置模块

  此模块主要包过用户个人信息的查看和修改,花卉养护方式的设置,以及更新版本、修改密码等辅助功能,个人信息设置模块是控制整个软件的模块,把主要的信息在同意地点进行控制,为用户管理整个软件提供了方便。

  3.系统设计

  智能花卉管理系统是经过DHT11传感器采集数据,STC15作为节点控制器,由微型电脑树莓派作为中心控制器,对每个家庭的数据进行集中处理后发送到服务器,服务器把数据处理后直接映射到移动终端,移动终端将采集的数据经过计算和判断,根据实际情况发送浇水或者施肥指令,该指令再次经过服务器和树莓派,最终传送到相应的继电器水泵或者施肥设施,完成整个浇水施肥操作,流程图如图1所示。

  3.1硬件设计

  3.1.1中心控制器本系统采用RaspberryPi作为中央控制器,RaspberryPi(中文名为“树莓派”,简写为RPi,(或者RasPi/RPI),是注册于英国的慈善组织“RaspberryPi基金会”开发的为学生计算机编程教育而设计的微型电脑,其系统基于linux,只有身份证大小。具有体积小、功能全、价格低等特点。由于树莓派功能强大,基本具有PC电脑的一切功能,所以采用它作为中心控制器[3]。它提供USB接口和GPIO针脚工外围设备使用,还有10/100以太网接口、无线网络接口,一方面可以实现对家庭中节点控制器控制,另一方面也能把来自数据采集部分的数据上传到远端服务器,起到了连接的桥梁作用。3.1.2数据采集部分数据采集部分主要分为两大模块,节点控制器和节点传感器。数据采集模块的控制器可采用STC15系列单片机作为控制器,传统的51单片机为8位机[4],具有价格便宜,程序实现简单,对于小范围普通家庭的花卉养护控制足够应用,满足了低成本的要求,为更大范围的推广提供了条件。节点传感器主要采用体积小、低能耗的DHT11温湿度传感器,它使用单线制串行接口,是一款含有已校准数字信号的温湿度复合传感器[4],如图2所示。3.1.3无线网络搭建本系统通过nRF24L01构建家庭无线网络,实现中心控制器与传感节点之间的无线通信,它可以将来自于数据采集部分的数据传送到中心控制器,把中心控制器看成一个家庭范围内的主模块,数据采集部分即为子模块,nRF24L01存在主模块到子模块之间一对多的分布关系,如图3所示。

  3.2软件设计

  3.2.1数据管理在服务器端的数据库部分主要采用简单易操作的数据库软件SQLSever进行数据处理和操作,根据实际需要,数据库部分采用关系模型,建立了用户信息表、养护日志表、植物状态记录表,植物百科表,植物养护方式表。用户信息表记录了用户的姓名,电话,邮箱等个人相关信息,养护日志表记录了养护时间,浇水量,施肥量,光照时长等养护植物的相关信息;植物状态记录表记录了植物周围的环境数据情况;植物百科表和植物养护方式表记录了植物的相关信息和植物养护方式的简单介绍。各个表之间通过主外键相互关联,为智能花卉管理系统的后台数据处理提供稳定的操作平台。

  3.2.2服务器本系统采用ApacheHTTP服务器,该服务器具有跨平台性和安全性的特点,采用MyEclipse作为处理数据的软件,将树莓派传到服务器的数据经过处理后存储到数据库,MyEclipse和数据库之间建立连接需要满足以下几点,第一步导入jar包(sqljdbc4.jar),这是服务器和数据库连接的关键,第二步通过以下两行代码动态连接数据库使用过程中把用户名和密码更改为对应的数据库用户名和密码,在对数据库的操作时需要调用这两行关键代码所在类的实例化对象,即可实现对数据库的操作。3.2.3终端页面控制本系统中用户界面接收服务器端的数据,需要和服务器建立连接,向服务器发送请求后才能得到服务器传递过来的数据,请求的方式分为get请求和post请求,get请求简单,但保密性差,post请求相对复杂,但数据不易被其他非法获取,目前大部分系统采用post请求,智能花卉管理系统也采用post请求,建立发送请求的代码。

  4.结束语

  随着科技的快速发展,人们的生活水平不断提[6],智能化已经成为社会的发展趋势,各个行业都在向智能化过渡。可以拓展到大型种植户对植物的智能化管理,甚至于城市绿化和花园花草的智能化管理也能参与其中,在互联网和智能化的大力推动下,智能花卉管理系统将会有很好的发展前景。

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