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第九章农业物联网系统平台设计，9.1节阐述了背景与目的，9.3节列出了详细设计目录，即“”，9.2节则专注于系统设计。本章以博创智联的智能农业实训系统为案例，详细介绍了农业物联网系统平台的设计细节。该系统主要通过整合嵌入式技术以及传感器等手段进行构建，使读者能够深入掌握物联网在农业大棚等实际场景中的运用，并熟悉物联网系统的设计流程，进而激发读者对物联网学习的兴趣和积极性。在背景与目的方面，近年来，农业温室的基础设施得到了快速发展，然而在自动监控领域仍面临众多挑战。温室的监控范围宽广，因此必须部署众多传感器节点，构建起一个庞大的监控网络。该网络通过不同类型的传感器，广泛收集包括温度、空气的湿度、光照的强度以及土壤的湿度等在内的多种数据。

实现自动化监控是关键。在传统温室的监测与控制系统中，普遍采用有线连接方式，这种布线方式复杂，常常导致温室内线缆错综复杂，使用起来不便，安装和维护也较为困难，而且可靠性相对较低。因此，无线传感器技术被广泛认为是最能满足温室应用需求，且能有效替代有线连接的理想选择。博创智联研发的UP-CUP IOT-IAS智能农业实训系统，基于无线技术，将各类传感器融入无线传输网络。该系统在农业大棚内安装了温度、湿度、光照等传感器，用以监测棚内环境。通过这些监测数据，系统实现对棚内温湿度、光照等条件的自动化调节。系统采用更为精确和实时的监控手段，对农作物实施管理，更深入地把握农作物所处的环境状况，进而实现智能化管理，提升资源使用效率和生产效能。北京博创智联，背景与目的在此提示。

博创智联科技有限公司不仅集生产、研发和销售于一身，而且在嵌入式、物联网、大数据、机器人教学、培训产品领域享有盛誉，是国内知名的知名品牌。这家公司，作为北京市的高新技术和创新企业，在嵌入式与机器人技术领域拥有众多发明专利、实用新型专利以及软件著作权。博创智联是一家在物联网及嵌入式技术领域内享有盛誉的企业，该公司与NXP、Wind、Qt以及IAR等国际知名合作伙伴建立了合作关系，共同在华推广了他们的大学计划，并在国内成功设立了超过千家的嵌入式物联网机器人实验室。本系统主要服务于农业生产的智能化管理，并支持相关的教学实验。系统在模拟农业大棚的真实环境时，运用了当下流行的物联网技术、嵌入式技术以及无线传感器网络技术。

采用综合技术手段，对温室大棚在种植过程中的关键参数进行高精度检测，并实现对温室内部温度、湿度以及通风情况的智能调控。博创智联UP-CUP IOT-IAS智能农业实训系统，其外观如图9.2所示，系统设计部分中，硬件架构部分由上位机负责控制终端设备的状态，并实时收集终端设备反馈的数据信息；同时，系统还能够根据预设参数自动对终端设备进行控制。上位机与终端设备间实行无线数据传输。在硬件架构图中，上位机与协调器间运用串行端口进行信息交流，协调器与各个节点间则依赖无线通信技术，而节点与终端设备间则通过串行端口或其他输入输出接口实现数据互通。在系统设计的第二部分，软件架构方面，本系统采纳了由节点、协调器和主控器构成的三层结构，旨在提供人性化的操作界面和稳定、精确的实时数据传输功能。特别是，主控器选用了三星的产品。

4412嵌入式微处理器、协调器以及节点均选用TI的产品。在软件方面，上层用户界面是基于Qt框架进行开发的，而底层通信则采用了协议栈技术。这一系统软件构建了三层架构，自下而上分别为节点层、协调器层和用户界面层，旨在实现农业的多功能自动化控制，涵盖数据监测、自动控制和视频监控等多项功能。软件架构的9.1节阐述了背景与目标，其中节点层承担着设备操控的核心任务，包括但不限于传感器数据的收集与电机控制等，它依据上层传来的指令来执行相应的动作。协调器层则承担着接收来自下层的各类数据，并通过串口将这些数据传输至上层用户界面，同时，它也负责将上层用户界面发出的指令传递给下层的各个节点。至于用户界面层，它主要负责对协调器层进行管理。

对获取的数据进行解析，并向底层设备发送控制指令；同时，向用户呈现一个直观的图形操作界面，以便于用户进行操作。系统设计部分，其总体架构中，功能涵盖实时监测与控制植物光合作用、气象监测、室内及土壤温湿度控制、节点信息浏览以及视频监控。其中，实时监测与控制是软件的核心模块，它能够实时收集并展示各传感器数据，同时支持通过参数设定激活自动调节功能，如风速过高或遇雨雪天气自动关闭窗户，土壤干旱时自动进行灌溉等自动化控制操作。运行界面9.2的系统设计参数设置，针对9.2系统设计中的植物光合作用控制部分，主要功能是调整植物光合作用所需的各种关键参数，以确保植物能够健康地生长。在植物育苗阶段，通常需要补充光照，当夜晚缺乏阳光时，便需开启植物生长灯来为植物提供光照；同时，温室内的二氧化碳浓度也可以通过调节换气扇来控制。光合作用控制界面9.2的系统设计中，气象监测环节负责实时采集室外环境信息，并执行对温室大棚门窗开关的控制。在气象监测界面9.2的系统设计中，室内及土壤温湿度控制部分涵盖了温控系统和灌溉系统，操作人员能够依据室内及土壤的实时温湿度数据，手动调节温室内的环境条件。温湿度控制界面，9.2版本的系统设计中，5节点信息浏览功能，能够使操作者轻松查阅。