隨著社會(huì)的發(fā)展土地變得越來(lái)越稀缺，能吃上一點(diǎn)綠色食品將成為一種奢侈。 社會(huì)在不斷的進(jìn)步,工業(yè)生產(chǎn)在走精細(xì)化、數(shù)字化道路。未來(lái)農(nóng)業(yè)發(fā)展應(yīng)該也離不開(kāi)這條道路。本控制系統(tǒng)就是提供一種無(wú)土栽培過(guò)程中能實(shí)時(shí)測(cè)量環(huán)境溫濕度、水溫、光照強(qiáng)度等參數(shù)并開(kāi)啟各種執(zhí)行元件對(duì)蔬菜生長(zhǎng)過(guò)程的精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)與控制，并通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)云端大數(shù)據(jù)讓種植變得簡(jiǎn)單。

     一種無(wú)土栽培控制系統(tǒng)包括： 栽培機(jī)構(gòu)與控制系統(tǒng)兩部分組成，其中栽培機(jī)構(gòu)部分只是為了說(shuō)明控制系統(tǒng)的工作流程。

  一、栽培機(jī)構(gòu)部分：

  機(jī)構(gòu)連接部分：

 

二、控制系統(tǒng)控制部分:

          2.1 ?  MCU主控

              采用意法半導(dǎo)體提供的NUCLEO-F401RE開(kāi)發(fā)板。

       

          2.2  ?  無(wú)線通信模塊

       采用慶科提供的EMW3080無(wú)線模塊, EMW3080是單3.3V供電的、集成Wi-Fi和Cortex-M4F MCU的嵌入式Wi-Fi模塊，最高支持133M主頻和256K RAM

          2.3  ?溫度水位傳感器

溫度水位傳感采用常用的太陽(yáng)能溫度水位傳感器.NTC R25為10K 歐,水位傳感器空為60K歐。

            2.4  ?光線強(qiáng)度傳感器

               5528光敏電阻光敏電阻。

  

         2.5  ?溫度濕度傳感器

           采用DHT11溫濕度傳感器。

    1.傳感器采用DHT11

    2．濕度測(cè)量范圍：20%-95%（0 度-50 度范圍）濕度測(cè)量誤差：+-5%

    3.溫度測(cè)量范圍：0 度-50 度溫度測(cè)量誤差：+-2 度

    4.工作電壓3.3V-5V

    5.輸出形式：數(shù)字輸出

 2.6  ?溫水位傳感器

  水溫傳感器 R25=10K

  水位傳感器 30K+10K+10K+10K=60K

          2.7  ?控制輸出端

4路5V繼電器模塊X2

1.       繼電器輸出觸點(diǎn)最大250V 10A

2.       輸入IN1 IN2 IN3 IN4信號(hào)線低電平有效VCC

  

 

       5. 連接器板

       6.連接總成

 

 說(shuō)明

一、首先在慶科云端建立產(chǎn)品、屬性點(diǎn)。

二、軟件采用Mbed在線開(kāi)發(fā)平臺(tái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。

2.2  //讀取傳感器數(shù)據(jù)

void ReadInputData(void)

{

    wait(1.0); // 1 second

    Air_sensor.DHT11_Read_Data(&dht11_temp_data, &dht11_hum_data);  //數(shù)據(jù)要與FOG3上對(duì)應(yīng)

    InputData[0]=NTC_sensor.getTemperature();           //讀取水溫

    InputData[1]=LightRes_sensor.getLightRes();         //讀取光強(qiáng)度

    InputData[2]=WaterLevel_sensor.getWaterLevel();     //讀取水位

    InputData[3]=(float)dht11_temp_data;                //讀取環(huán)境溫度

    InputData[4]=(float)dht11_hum_data;                 //讀取濕度

}

2.3   //FramePackage類(lèi)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行組包并檢驗(yàn)

void FramePackage::FrameData(float *FD,bool *bsd,unsigned char *SendData)

{

unsigned char DataHex[48];

    SendData[0]=0xAA;

    SendData[1]=0xBB;

     /**/

        DataHex[0]=0x0A;

        DataHex[1]=0x00;

        DataHex[2]=0x2D;

    for(int i=0; i<5; i++) {

        LongToHex(FD[i],FloatHext);

        DataHex[3+i*6]=i+1;

        DataHex[4+i*6]=0x03;

        DataHex[5+i*6]=FloatHext[0];

        DataHex[6+i*6]=FloatHext[1];

        DataHex[7+i*6]=FloatHext[2];

        DataHex[8+i*6]=FloatHext[3];

    }

    for(int i=0; i<5; i++) {

        DataHex[33+i*3]=i+6;

        DataHex[34+i*3]=0x00;

        DataHex[35+i*3]=bsd[i];

    }

    for (int i=0; i<48; i++) {

        SendData[2+i]=DataHex[i];

    }

    unsigned char RC=dp_hex_frame_checksum(DataHex,sizeof(DataHex));

    SendData[50]=RC;

}

//浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)成無(wú)符號(hào)字符

void FramePackage::LongToHex(float FloatData,u8 *m)

{

    long L=  *( long *)&FloatData;

    m[0]=L>>24;

    m[1]=(L&0xFFFFFF)>>16;

    m[2]=(L&0xFFFF)>>8;

    m[3]=(L&0xFF);

}

//RCR校驗(yàn)

unsigned char FramePackage::dp_hex_frame_checksum( unsigned char * buf, unsigned short length )

{

    unsigned short checksum = 0;

    unsigned char * buf_ptr = buf;

    while ( length > 0 ) {

        checksum += *buf_ptr;

        buf_ptr++;

        length--;

    }

    checksum = (checksum >> 8) + (checksum & 0x00FF);

    if ( (checksum & 0xFF00) != 0 ) {

        checksum = (checksum >> 8) + (checksum & 0x00FF);

    }

    return (unsigned char) (~checksum);

}

2.4//將組包好的數(shù)據(jù)通過(guò)串口發(fā)送給 3080無(wú)線模塊。在由3080無(wú)線模塊將HEX數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成Json字串發(fā)送給云端。云端在將數(shù)據(jù)發(fā)送的手機(jī)APP。手機(jī)端就能看到實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)了并控制設(shè)備。

void SendDataFog3()

{

    FramePackage FP;     //定義組包

    wait(5);

    pc.printf("AT+FOGSEND=1,51\r");              //準(zhǔn)備發(fā)送數(shù)據(jù)包1=HEX,0=透?jìng)髂Ｊ? 數(shù)據(jù)大小51

    wait(5);

    ReadInputData();     //讀取傳感器數(shù)據(jù)

    FP.FrameData(InputData,OutDataSW,SendHexData);      //組包數(shù)據(jù)幀

    for(int i=0; i<51 ; i++) {                          //將組包好的數(shù)據(jù)從串口發(fā)送出去

        pc.printf("%c",SendHexData[i]);                 //以符形式

    }

    wait(5);

} 

無(wú)線模塊與云端進(jìn)行綁定

設(shè)備向云端發(fā)送數(shù)據(jù)

手機(jī)APP接到MCU數(shù)據(jù)

手機(jī)APP向設(shè)備發(fā)Json指令

設(shè)備接收到手機(jī)APP指令