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標(biāo)題: 太陽能追蹤智能農(nóng)業(yè)設(shè)計(jì)思路 [打印本頁]

作者: Orlog 時(shí)間: 2018-11-28 18:25
標(biāo)題: 太陽能追蹤智能農(nóng)業(yè)設(shè)計(jì)思路
摘要
智能農(nóng)業(yè)產(chǎn)品通過實(shí)時(shí)采集溫室內(nèi)溫度、土壤溫度、濕度信號(hào)以及光照、葉面濕度、露點(diǎn)溫度等環(huán)境參數(shù)，自動(dòng)開啟或者關(guān)閉指定設(shè)備�？梢愿鶕�(jù)用戶需求，隨時(shí)進(jìn)行處理，為設(shè)施農(nóng)業(yè)綜合生態(tài)信息自動(dòng)監(jiān)測、對環(huán)境進(jìn)行自動(dòng)控制和智能化管理提供科學(xué)依據(jù)。通過模塊采集溫度傳感器等信號(hào)，經(jīng)由無線信號(hào)收發(fā)模塊傳輸數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對大棚溫濕度的遠(yuǎn)程控制。智能農(nóng)業(yè)還包括智能糧庫系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過將糧庫內(nèi)溫濕度變化的感知與計(jì)算機(jī)或手機(jī)的連接進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察，記錄現(xiàn)場情況以保證量糧庫的溫濕度平衡。

目錄
1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
11硬件電路設(shè)計(jì)總框圖
1251單片機(jī)4
131286液晶屏4
14 ESP82664
15pcf8591芯片4
2視頻監(jiān)控以及太陽能跟蹤設(shè)計(jì)5
21無線WFi路由模塊5
22攝像頭模塊5
23太陽能追蹤5
24基礎(chǔ)組件6
3軟件設(shè)計(jì)6
31軟件設(shè)計(jì)6

1.硬件設(shè)計(jì)

1.1光強(qiáng)傳感器

光傳感器是一種傳感裝置，主要由光敏元件組成，主要分為環(huán)境光傳感器、紅外光傳感器、太陽光傳感器、紫外光傳感器四類，主要應(yīng)用在改變車身電子應(yīng)用和智能照明系統(tǒng)等領(lǐng)域�，F(xiàn)代電測技術(shù)日趨成熟，由于具有精度高、便于微機(jī)相連實(shí)現(xiàn)自動(dòng)實(shí)時(shí)處理等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用在電氣量和非電氣量的測量中。然而電測法容易受到干擾，在交流測量時(shí)，頻率響應(yīng)不夠?qū)捈皩δ蛪�、絕緣方面有一定要求，在激光技術(shù)迅速發(fā)展的今天，已經(jīng)能夠解決上述的問題。

1.2溫濕度傳感器

溫濕度傳感器只是傳感器其中的一種而已，只是把空氣中的溫濕度通過一定檢測裝置，測量到溫濕度后，按一定的規(guī)律變換成電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，用以滿足用戶需求。由于溫度與濕度不管是從物理量本身還是在實(shí)際人們的生活中都有著密切的關(guān)系，所以溫濕度一體的傳感器就會(huì)相應(yīng)產(chǎn)生。溫濕度傳感器是指能將溫度量和濕度量轉(zhuǎn)換成容易被測量處理的電信號(hào)的設(shè)備或裝置。市場上的溫濕度傳感器一般是測量溫度量和相對濕度量。

1.3阿里云平臺(tái)

飛天（Apsara）誕生于2009年2月，是由阿里云自主研發(fā)、服務(wù)全球的超大規(guī)模通用計(jì)算操作系統(tǒng)，目前為全球200多個(gè)國家和地區(qū)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)企業(yè)、政府、機(jī)構(gòu)等提供服務(wù)。飛天希望解決人類計(jì)算的規(guī)模、效率和安全問題。它可以將遍布全球的百萬級(jí)服務(wù)器連成一臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)，以在線公共服務(wù)的方式為社會(huì)提供計(jì)算能力。飛天的革命性在于將云計(jì)算的三個(gè)方向整合起來：提供足夠強(qiáng)大的計(jì)算能力，提供通用的計(jì)算能力，提供普惠的計(jì)算能力，可以利用WiFi模塊連接上阿里云平臺(tái)。

1.4ESP8266

ESP8266是一款超低功耗的UART-WiFi 透傳模塊，可將用戶的物理設(shè)備連接到Wi-Fi 無線網(wǎng)絡(luò)上，進(jìn)行互聯(lián)網(wǎng)或局域網(wǎng)通信，實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能

1.5pcf8591芯片

12C總線是 Philips公司推出的串行總線，整個(gè)系統(tǒng)僅靠數(shù)據(jù)線(SDA)和時(shí)鐘線(SCL)實(shí)現(xiàn)完善的全雙工數(shù)據(jù)傳輸，即CPU與各個(gè)外圍器件僅靠這兩條線實(shí)現(xiàn)信息交換。12C總線系統(tǒng)與傳統(tǒng)的并行總線系統(tǒng)相比具有結(jié)構(gòu)簡單、可維護(hù)性好、易實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)展、易實(shí)現(xiàn)模塊化標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。在一個(gè)完整的單片機(jī)系統(tǒng)中，AD轉(zhuǎn)換芯片往往是必不可少的。PCF8591是一種具有|2C總線接囗的AD轉(zhuǎn)換芯片。在與CPU的信息傳輸過程中僅靠時(shí)鐘線SCL和數(shù)據(jù)線SDA就可以實(shí)現(xiàn)。

2.視頻監(jiān)控以及太陽能跟蹤設(shè)計(jì)

2.1無線WFi路由模塊

無線WiFi路由模塊采用的是DB120路由器，此路由器需要刷機(jī)升級(jí)成Openwrt系統(tǒng)。在同一網(wǎng)段內(nèi)通過瀏覽器登錄192.168.1.1，選擇"0829 openwrt-rc6-RG100ADB120- squashfs-cfe。bin"版本的固件進(jìn)行燒錄。固化后，該路由模塊可作為轉(zhuǎn)發(fā)站，實(shí)現(xiàn)USB攝像頭的加載及與單片機(jī)的串行通信。

2.2攝像頭模塊

本項(xiàng)目選用 openwrt攝像頭 Wooya30W像素免驅(qū)高清MT7688USB攝像頭模塊，通過路由器的ip地址傳輸就能快速實(shí)現(xiàn)攝像頭的掛載。掛載成功后，可通過路由器的wFi轉(zhuǎn)發(fā)攝像頭的動(dòng)態(tài)視頻至手機(jī)或者電腦控制端。

2.3太陽能追蹤

自動(dòng)跟蹤裝置由單片機(jī)、方位角跟蹤機(jī)構(gòu)、和自動(dòng)控制裝置組成。單片機(jī)作為太陽能跟蹤裝置的判斷機(jī)構(gòu)；方位角跟蹤機(jī)構(gòu)由4個(gè)光敏電阻組成作為太陽角度的采集機(jī)構(gòu)；執(zhí)行器包括電機(jī)和傳動(dòng)齒條�？刂茊卧蓡纹瑱C(jī)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)組成，并與照度傳感器、方位角和驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接。改變以往太陽能板固定不變，通過實(shí)時(shí)追蹤太陽提高發(fā)電效率。

2.4基礎(chǔ)組件

1個(gè)雙軸太陽控制板+1個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)板+2個(gè)減速電機(jī)+1電機(jī)外殼+2塊小太陽能板5V0.5W

3.軟件設(shè)計(jì)

3.1軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)運(yùn)用阿里云平臺(tái)，阿里云是全球領(lǐng)先的云計(jì)算及人工智能科技公司，致力于以在線公共服務(wù)的方式，提供安全、可靠的計(jì)算和數(shù)據(jù)處理能力，讓計(jì)算和人工智能成為普惠科技。

在項(xiàng)目中，用戶通過阿里云平臺(tái)開放源為用戶提供基礎(chǔ)代碼，團(tuán)隊(duì)通過系統(tǒng)要求，編寫了環(huán)境數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)記錄，環(huán)境預(yù)測以及微信通知功能。

用戶監(jiān)控端通過WiFi路由器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，因此開發(fā)人員在軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過程中需要對監(jiān)控視頻動(dòng)態(tài)顯示，控制界面GUI設(shè)計(jì)及網(wǎng)絡(luò)編程（Socket）。

項(xiàng)目研發(fā)過程中，太陽能跟蹤系統(tǒng)及傳感器基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集選用Keic51開發(fā)環(huán)境進(jìn)行軟件編程，控制選用編程簡單靈活、可移植性強(qiáng)的QT開發(fā)環(huán)境，進(jìn)行 Wind ows控制端的GUI設(shè)計(jì)、 Socket編程及視頻動(dòng)態(tài)顯示。此外，還選用了單片機(jī)多功能調(diào)試助手軟件、 TCPUDP- Debug軟件進(jìn)行單片機(jī)的通信測試。

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太陽能追蹤智能農(nóng)業(yè)論文.doc (137.61 KB, 下載次數(shù): 28)

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