基于物聯(lián)網(wǎng)的山地蘋果凍霜的多值閾防護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

[14]，使得ESP8266可以順利連到具有網(wǎng)絡(luò)功能的路由器，ESP8266連接到網(wǎng)絡(luò)的代碼為：char*wifi_name="wifiname";char*wifi_password="password";char*wifi_server_ip="83";char*wifi_server_port="8080";接著使用TCP協(xié)議進(jìn)行與同樣連接著該路由的電腦主機(jī)進(jìn)行對(duì)話，TCP是一種傳輸控制協(xié)議，定義了用于識(shí)別Internet上系統(tǒng)的IP地址，可以確保不同節(jié)點(diǎn)之間的端到端數(shù)據(jù)傳輸。設(shè)置電腦為TCP服務(wù)器，用ESP8266與服務(wù)器繼續(xù)連接，兩者便可成功通信，從而建立對(duì)話。4.2.1手機(jī)控制端設(shè)計(jì)keil5軟件對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程，控制單片機(jī)與wifi模塊進(jìn)行串口交互發(fā)送數(shù)據(jù)wifi模塊接受到數(shù)據(jù)后通過與手機(jī)建立的局域網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，完成后用戶實(shí)用手機(jī)打開WLAN與WiFi模塊設(shè)定好的用戶和密碼相連接之后，點(diǎn)擊配置輸入5050激活碼，最后在app就能達(dá)到用戶所需要的功能，如圖4.6所示。圖4.6app用戶界面上述為app頁面的軟件設(shè)計(jì)過程，其中具體的登錄界面和主界面功能為下表4.1所示。表4.1各模塊功能表菜單欄模塊功能實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)檢測(cè)實(shí)時(shí)溫度實(shí)時(shí)濕度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)光照數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)液位數(shù)據(jù)檢測(cè)實(shí)時(shí)濕度檢測(cè)實(shí)時(shí)光照檢測(cè)實(shí)時(shí)液位4.3本章小結(jié)本章在前一章對(duì)論文硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行相應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)，形成一個(gè)完備的智能控制系統(tǒng)。首先從系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)、防霜凍風(fēng)扇電機(jī)控制端和放熱反應(yīng)控制端以及防凍液噴射端四個(gè)方面進(jìn)行了軟件設(shè)計(jì)和繪制工作流程圖，然后對(duì)前端展示界面的設(shè)計(jì)過程進(jìn)行闡述，對(duì)可視化界面各模塊的具體功能做了詳細(xì)設(shè)計(jì)，并用表格將各模塊具體內(nèi)容進(jìn)行說明。第五章系統(tǒng)的調(diào)試與測(cè)試本章主要對(duì)山地蘋果霜凍防護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行了整體調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層的功能，形成了一個(gè)完整的物聯(lián)網(wǎng)體系。從智能控制裝置和可視化界面這兩個(gè)方面進(jìn)行了調(diào)試，并且對(duì)智能控制裝置進(jìn)行了實(shí)地測(cè)試，可視化界面主要設(shè)計(jì)為面向用戶的后臺(tái)管理系統(tǒng)，第四章對(duì)可視化界面做了詳細(xì)的軟件設(shè)計(jì)，根據(jù)設(shè)計(jì)測(cè)試了后臺(tái)管理系統(tǒng)的各個(gè)模塊，并用圖片了展示調(diào)試結(jié)果。5.1 裝置的調(diào)試和實(shí)地測(cè)試智能控制裝置的調(diào)試內(nèi)容主要為溫濕度傳感器實(shí)驗(yàn)、單片機(jī)智能控制各模塊的調(diào)試，同時(shí)根據(jù)搭建好的裝置進(jìn)行了實(shí)地測(cè)試。在進(jìn)行硬件調(diào)試時(shí)，首先需要檢查好電路連接，保證線路的連接正確并且沒有短路、開路的問題，同時(shí)需要檢查各模塊供電是否正常，一系列檢查無誤后方可進(jìn)行正常調(diào)試。首先需要對(duì)傳感器模塊進(jìn)行調(diào)試，將傳感器和單片機(jī)按電路圖連接線路，為圖5.1所示，串口選擇COM3端口，使用調(diào)試助手進(jìn)行下載程序和查看數(shù)據(jù)，圖5.2 和5.3為調(diào)試結(jié)果，溫濕度數(shù)據(jù)可以持續(xù)獲得，將獲取的數(shù)值與實(shí)際情況進(jìn)行對(duì)比確認(rèn)測(cè)試結(jié)果與外界環(huán)境溫度值一樣，表明溫濕度傳感器模塊正常運(yùn)行。圖5.1單片機(jī)與傳感器接線圖5.1.1WiFi連接調(diào)試當(dāng)給設(shè)備通電之后，按下WiFi模塊開關(guān)，等待藍(lán)色指示燈閃爍一次即為WiFi模塊打開，如圖5.2所示圖5.2WiFi模塊開啟WiFi模塊開啟之后用戶的手機(jī)在無線連接的應(yīng)用里會(huì)搜索到WiFi模塊所發(fā)出WiFi信號(hào)，此系統(tǒng)設(shè)置的WiFi賬號(hào)和密碼都是12345678，方便用戶連接，設(shè)備正常運(yùn)行如圖5.3所示圖5.3WiFi連接顯示5.1.2防凍霜風(fēng)機(jī)調(diào)試裝置檢測(cè)溫度低于4℃且高于0℃時(shí)，在自動(dòng)模式下將自動(dòng)控制風(fēng)機(jī)運(yùn)行直至溫度是上升置4℃以上，手動(dòng)模式下用戶在app的指令框中輸入“1”即為打開防凍風(fēng)扇模塊，圖5.3為防凍風(fēng)扇運(yùn)行實(shí)況圖。圖5.3防凍風(fēng)扇運(yùn)行實(shí)況如輸入數(shù)字“2”或者外界溫度不在4℃—0℃的區(qū)間內(nèi)即為關(guān)閉風(fēng)扇運(yùn)行，如圖5.4所示圖5.4防凍風(fēng)扇關(guān)閉運(yùn)行5.1.3化學(xué)反應(yīng)放熱端調(diào)試裝置檢測(cè)溫度低于0℃且高于-4℃時(shí)，在自動(dòng)模式下將控制打開水泵出水與石灰石反應(yīng)放熱，在手動(dòng)模式下在指令框內(nèi)輸入“3”即為打開水泵出水，圖5.5為反應(yīng)放熱出水端運(yùn)行實(shí)況圖。圖5.5反應(yīng)放熱出水端實(shí)況輸入指令“4”，或者溫度不在0℃—-4℃的區(qū)間內(nèi)則水泵關(guān)閉，圖5.6為水泵關(guān)閉狀態(tài)圖5.6水泵關(guān)閉狀態(tài)5.1.4防凍液噴射端調(diào)試裝置檢測(cè)溫度低于-4℃時(shí)，在自動(dòng)模式下將自動(dòng)噴射防凍液進(jìn)行防凍，并且進(jìn)行有時(shí)間限制的噴射活動(dòng)，時(shí)長(zhǎng)由正常情況況下噴射藥物直至全部覆蓋果樹的時(shí)間決定，本設(shè)計(jì)設(shè)置的時(shí)間為三秒。在手動(dòng)模式下，用戶在app指令框內(nèi)輸入“5”即為打開噴射裝置圖5.7為防凍液噴射裝置運(yùn)行實(shí)況圖。并且在用戶app中可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)防凍液的缺失情況，如有缺失裝置會(huì)在app中提示用戶及時(shí)更換.圖5.7防凍液噴射運(yùn)行實(shí)況輸入“6”即為關(guān)閉裝置,水泵停止噴射如圖5.8所示圖5.8噴射停止運(yùn)行當(dāng)防凍液充足液位檢測(cè)模塊檢測(cè)正常時(shí)會(huì)在用戶app上顯示如圖5.9所示圖5.9液位檢測(cè)正常當(dāng)防凍液缺失沒有達(dá)到正常噴射要求時(shí)液位檢測(cè)模塊會(huì)在用戶app上顯示如圖5.10所示圖5.10液位檢測(cè)低5.1.5自動(dòng)模式溫度設(shè)定調(diào)試本設(shè)計(jì)在自動(dòng)模式的溫度設(shè)定中設(shè)置了按鍵設(shè)計(jì)，每個(gè)按鍵有不同的調(diào)節(jié)指令如圖5.11所示圖5.11按鍵介紹在不調(diào)節(jié)溫度時(shí)顯示屏最頂端數(shù)字欄將顯示0，若顯示1時(shí)即為正在調(diào)節(jié)最低溫度，若顯示2時(shí)即為調(diào)節(jié)中間溫度，若顯示3時(shí)即為調(diào)節(jié)最高溫度并且最高溫度旁邊有“MAX”字樣提示，如需調(diào)節(jié)先按下手動(dòng)開關(guān)按鈕在進(jìn)行代號(hào)調(diào)節(jié)之后進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，為防止調(diào)節(jié)溫度一樣會(huì)出現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行錯(cuò)誤的情況設(shè)計(jì)在程序?qū)懭霑r(shí)默認(rèn)最低溫度不可超過中間溫度，且中間溫度不可超過最高溫度，如圖5.12所示為按鍵設(shè)定溫度實(shí)況。圖5.12溫度調(diào)節(jié)實(shí)況傳感器調(diào)試成功后對(duì)防霜凍風(fēng)扇電機(jī)和放熱反應(yīng)裝置以及防凍液噴射端進(jìn)行了模擬測(cè)試，裝置測(cè)試在河北省張家口市的山地果園進(jìn)行，測(cè)試時(shí)間為凌晨3:00到中午11:00，測(cè)試結(jié)果為表5.1所示，當(dāng)溫度達(dá)到4℃時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇開始轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)溫度達(dá)到0℃時(shí)，電機(jī)控制水泵進(jìn)行放水，當(dāng)溫度達(dá)到-4℃時(shí)，防凍液噴射端進(jìn)行防凍液噴射，測(cè)試結(jié)果表明各模塊均能正常運(yùn)行。表5.1裝置實(shí)地測(cè)試表測(cè)試時(shí)間天氣預(yù)報(bào)溫度裝置檢測(cè)溫度風(fēng)扇啟動(dòng)閾值風(fēng)扇電機(jī)放熱反應(yīng)閾值放熱反應(yīng)噴射閾值噴射電機(jī)3:00-2℃-3℃4℃關(guān)0℃開-4℃關(guān)5:00-4℃-5℃4℃關(guān)0℃關(guān)-4℃開7:00-1℃-1℃4℃關(guān)0℃開-4℃關(guān)9:003℃2℃4℃開0℃關(guān)-4℃關(guān)11:005℃6℃4℃關(guān)0℃關(guān)-4℃關(guān)5.2本章小結(jié)本章介紹了基于物聯(lián)網(wǎng)的山地蘋果霜凍防護(hù)系統(tǒng)的整體調(diào)試過程，系統(tǒng)從智能控制裝置和可視化界面兩個(gè)方面進(jìn)行了調(diào)試，并進(jìn)行了實(shí)地測(cè)試。首先對(duì)傳感器模塊、防霜凍風(fēng)扇電機(jī)和加熱反應(yīng)微型水泵控制裝置以及防凍液噴射裝置和液位檢測(cè)裝置進(jìn)行測(cè)試，同時(shí)搭出系統(tǒng)整體裝置圖，對(duì)裝置進(jìn)行實(shí)地測(cè)試，最后對(duì)可視化界面的各個(gè)功能模塊進(jìn)行了展示，調(diào)試結(jié)果表明，論文研究設(shè)計(jì)的山地蘋果霜凍防護(hù)系統(tǒng)整體功能完整，便于維護(hù)和改進(jìn)。第六章總結(jié)論文在研究了國(guó)內(nèi)外有關(guān)霜凍災(zāi)害天氣防護(hù)情況的基礎(chǔ)上，以山地為例，闡述了論文的研究背景和意義，提出了基于先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)，研究設(shè)計(jì)一種山地蘋果智能霜凍防護(hù)系統(tǒng)，系統(tǒng)包含了智能控制裝置的設(shè)計(jì)、山地蘋果霜凍防護(hù)模型的構(gòu)建和可視化頁面構(gòu)建三部分。從果農(nóng)實(shí)際需求角度出發(fā)，在研究初期搜集了大量有關(guān)山地蘋果的霜凍災(zāi)害信息，以及現(xiàn)有防霜措施，根據(jù)現(xiàn)有的防霜措施，針對(duì)山地地勢(shì)設(shè)計(jì)出智能防霜系統(tǒng)，并對(duì)系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的各個(gè)模塊進(jìn)行了仿真測(cè)試。論文完成的主要工作總結(jié)如下：（1）研究了基于物聯(lián)網(wǎng)的山地蘋果霜凍防護(hù)系統(tǒng)的整體架構(gòu)。論文研究主要針對(duì)山地蘋果，查閱了山地蘋果防霜凍的背景，分析了傳統(tǒng)化防霜凍措施的優(yōu)缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)出基于物聯(lián)網(wǎng)的霜凍防護(hù)總體方案。（2）設(shè)計(jì)智能控制裝置對(duì)山地蘋果進(jìn)行防霜凍作業(yè)。論文所設(shè)計(jì)的控制裝置主要分為防霜風(fēng)機(jī)控制端和放熱反應(yīng)控制端還有防凍液噴射端，提前設(shè)置好不同的溫度閾值，由主控芯片STM32F103C8T6接收到傳感器DHT11采集到的溫度值，當(dāng)達(dá)到不同的溫度閾值時(shí)啟動(dòng)不同的控制裝置，使用驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)模塊運(yùn)轉(zhuǎn)和水泵的開關(guān)，提升果樹周圍溫度以及藥物防凍，避免受到低溫凍害的影響。同時(shí)，將主控芯片接收到的溫濕度數(shù)據(jù)通過ESP8266無線通信模塊與手機(jī)進(jìn)行通信。（3）設(shè)計(jì)出可視化展示界面。管理人員可以登錄蘋果防霜凍后臺(tái)管理系統(tǒng)來查看信息，同時(shí)經(jīng)過測(cè)試系統(tǒng)也實(shí)現(xiàn)了登錄、實(shí)時(shí)監(jiān)控、圖表展示等各個(gè)模塊的功能、app控制功能以及單片機(jī)控制功能。參考文獻(xiàn)劉小艷.推進(jìn)蘋果產(chǎn)業(yè)后整理,促進(jìn)產(chǎn)業(yè)綜合效益和農(nóng)民收入持續(xù)增長(zhǎng)[N].延安日?qǐng)?bào),2019-09-25.楊愛琴,孫智輝,李桂英,楊麗,賀芬芬.蘋果花期凍害決策氣象服務(wù)及防御措施探討[J].農(nóng)業(yè)災(zāi)害研究,2020,10(09):46-48.潘換來,潘小剛,范婷.蘋果樹花期霜凍預(yù)防與挽救措施[J].果樹實(shí)用技術(shù)與信息,2019(03):35-37.任玲,夏俊,翟旭軍,劉政委,戚玉強(qiáng).基于農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能溫室系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)[J].南方農(nóng)機(jī),2022,53(03):5-10.李輝.蘋果樹凍害預(yù)防措施[J].中國(guó)果菜,2020,40(06):143-145.李瑞君.陜北地區(qū)蘋果樹栽培及凍害預(yù)防技術(shù)[J].農(nóng)業(yè)工程技術(shù),2021,41(29):77+79.劉娟.淺析蘋果樹的凍害預(yù)防技術(shù)[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè),2020(02):65-66.L.Shkurti,X.Bajrami,E.Canhasi.Developmentofambientenvironmentalmonitoringsystemthroughwirelesssensornetwork(WSN)usingNodeMCUand“WSNmonitoring”[J].EmbeddedComputing.IEEE,2017:1-5.R.N.Sonawane,A.S.Ghule,A.P.Bowlekar,A.H.Zakane.DesignandDevelopmentofTemperatureandHumidityMonitoringSystem[J].AgriculturalScienceDigest-AResearchJournal,2019,39(2).G.Mois,S.Folea,T.Sanislav.AnalysisofThreeIoT-BasedWirelessSensorsforEnvironmentalMonitoring[J].IEEETransactionsonInstrumention&Measurement,2017,66(8):2057-2064.王金舉.淺談蘋果樹栽培及凍害預(yù)防技術(shù)[J].農(nóng)業(yè)開發(fā)與裝備,2020(02):226-227.汪景彥,夏峰,譚宴賓.采取綜合措施,防止晚霜危害[J].果樹實(shí)用技術(shù)與信息,20