劉志軍

摘要：要想進一步提升我國農(nóng)業(yè)的智能化水平，相關(guān)工作人員應(yīng)當設(shè)計一款能夠進行遠程控制的智能化農(nóng)業(yè)系統(tǒng)。并且能夠以STM32為主要的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)控制核心，以溫濕度以及系統(tǒng)的具體光照強度數(shù)據(jù)為主要的采集模板，以調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)備裝置以及LCD的液晶顯示器為主要基礎(chǔ)，并且加GSM的通信模塊為輔助，再加上指紋的驗證以及語音的播報等模塊，充分實現(xiàn)對農(nóng)業(yè)的溫室大棚環(huán)境進行檢測調(diào)節(jié)，并且實現(xiàn)對工作人員信息的智能化管理。

關(guān)鍵詞：STM32;智慧農(nóng)業(yè);系統(tǒng)設(shè)計

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）13-0255-02

很多智能化的系統(tǒng)都能夠運用到我國人民的日常生活中，農(nóng)業(yè)的智能化就是一個新興的智能產(chǎn)業(yè)，并且其最主要也是最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是有效的提升我國農(nóng)作物的培養(yǎng)質(zhì)量以及培養(yǎng)效率，在此基礎(chǔ)上能夠有效地利用農(nóng)作物的生長時期，并對溫室環(huán)境進行充分的檢測以及合理的調(diào)節(jié)。在我國當前市面上出現(xiàn)了很多能夠有效幫助農(nóng)作物提升培育效率的智能化機器，但是大多機器都沒有將自動的處理、對周圍環(huán)境的檢測以及遠程操控等主要因素有效地結(jié)合起來，只能夠進行較為簡單的系統(tǒng)功能。

1智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的方案設(shè)計

基于STM32的智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)主要采用的是嵌入式的芯片為主要核心材料，農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的主要整體化框架如圖一所示。整體化框架內(nèi)主要包含了保證農(nóng)業(yè)信息安全的系統(tǒng)，對農(nóng)作物所處周圍環(huán)境的有效檢測以及對環(huán)境進行有效調(diào)節(jié)的系統(tǒng)，還有農(nóng)作物的保護性報警系統(tǒng)、利用WIFI無線設(shè)備來進行遠程操控的控制化系統(tǒng)以及電源開關(guān)系統(tǒng)。

此圖中含有對農(nóng)民或者相關(guān)研究人員的指紋識別系統(tǒng)，能夠更好地保護農(nóng)作物的生長以及農(nóng)業(yè)的研究成果，還有與GSM模塊相關(guān)的信息化安全管理系統(tǒng);還有測量農(nóng)作物周圍環(huán)境的溫濕度以及對周圍光照進行有效采集的系統(tǒng)模塊，對農(nóng)作物環(huán)境進行排風(fēng)以及加熱電阻、水泵的系統(tǒng)調(diào)節(jié)裝置所構(gòu)成的對周圍環(huán)境監(jiān)測與調(diào)節(jié)的系統(tǒng);方便農(nóng)民或者農(nóng)業(yè)研究人員的語音模塊以及GSM模塊共同構(gòu)成的報警系統(tǒng);WIFI以及農(nóng)業(yè)系統(tǒng)上位機構(gòu)所構(gòu)成的遠程操作系統(tǒng)。這些農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中的各個模塊與智能化的嵌入式芯片能夠利用系統(tǒng)程序的編寫實現(xiàn)互相之間的通信，遠程操作能夠運用無線傳感網(wǎng)絡(luò)并采用高效率的ZigBee拓撲網(wǎng)絡(luò)來進行有效通信，構(gòu)成智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)所用的主要功能。

2智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計

2.1信息安全系統(tǒng)的設(shè)計

關(guān)于智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計過程中應(yīng)當是由R305指紋識別的模塊以及GSM模塊共同構(gòu)成的，農(nóng)業(yè)工作人員可以通過具體的指紋識別系統(tǒng)來對農(nóng)業(yè)員工進行實際的考勤工作，農(nóng)業(yè)考勤管理人員可以提前組織各個農(nóng)業(yè)員工有效的錄入自己的指紋信息并進行首次驗證。并且如果要啟動智能化的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)或者進入到智能化的農(nóng)業(yè)數(shù)據(jù)中心也應(yīng)當實行指紋驗證操作，當指紋在驗證過程中多次出現(xiàn)錯誤，GSM就會及時地向指紋識別系統(tǒng)的管理人員打好報告，并且及時的處理相關(guān)問題操作。

2.2農(nóng)業(yè)系統(tǒng)大棚內(nèi)的環(huán)境檢測和相關(guān)調(diào)節(jié)系統(tǒng)

對于檢測的土壤溫濕度具體數(shù)值以及環(huán)境的光照強度數(shù)值都會被傳送到相關(guān)控制器進行有效處理，并且控制器能夠根據(jù)農(nóng)作物的不同種類來設(shè)定具體的農(nóng)作物生長環(huán)境溫濕度以及光照的閾值。如果相關(guān)檢測系統(tǒng)采取到的數(shù)值并不在預(yù)定的范圍之內(nèi)就應(yīng)當調(diào)節(jié)本裝置，進行不同超限情況的具體處理。例如可以通過智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)設(shè)計出的通風(fēng)裝置進行有效的降溫，通過加熱的電阻來提升農(nóng)作物周圍的環(huán)境溫度，借助系統(tǒng)的水泵裝置對農(nóng)作物賴以生長的土壤進行充分灌溉，一直到農(nóng)作物周圍環(huán)境的溫濕度數(shù)值回到規(guī)定范圍之內(nèi)，將調(diào)節(jié)系統(tǒng)有效的關(guān)閉。

2.3農(nóng)業(yè)系統(tǒng)設(shè)計的報警系統(tǒng)

該部分的語音播報板塊有著集成度較高并且基于錄放功能的高性能，能夠為農(nóng)業(yè)系統(tǒng)實現(xiàn)多段錄音，并且這個播報板塊的采樣率能夠在一定范圍內(nèi)充分的進行調(diào)整，其芯片內(nèi)自帶著對于播報板塊的數(shù)據(jù)存儲功能，能夠合理地實現(xiàn)較高質(zhì)量的音質(zhì)效果以及斷電的存儲功能。如果農(nóng)業(yè)系統(tǒng)并不能夠?qū)⒉杉降臏貪穸扰c光照強度在規(guī)定范圍內(nèi)啟動語音報警裝置，應(yīng)當及時的提醒農(nóng)業(yè)設(shè)計工作人員。

同時GSM模塊應(yīng)當給相關(guān)工作人員設(shè)置的電話號碼及時的發(fā)送通知的訊息。在設(shè)計智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)過程中GSM網(wǎng)絡(luò)使用的是有關(guān)GA6的通信模塊，能夠為工作人員提供相應(yīng)的短信操作，還能夠讓他們進行電話的撥通以及彩信的發(fā)送，并且支持四個通信頻段。這個通信模塊有著較為穩(wěn)定的工作性能，在通信過程中有著高質(zhì)量的信號，是通過串口與單片機的串口進行相互連接的。

2.4智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中的攝像頭裝置

在設(shè)計智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)過程中，相關(guān)設(shè)計人員合理的使用了兩個攝像頭來進行多方位較為全面的監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)⑥r(nóng)業(yè)大棚內(nèi)的實際狀況進行有效的記錄，通過查看攝像頭裝置捕捉到的大棚具體畫面，應(yīng)當通過無線裝置來運用無線網(wǎng)絡(luò)合理地將畫面經(jīng)一定程度上的處理后，傳送到遠端的相關(guān)屏幕中，進而實現(xiàn)對圖像的有效采集操作。

2.5農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中的節(jié)能電源系統(tǒng)設(shè)計

在智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)設(shè)計過程中電源的總系統(tǒng)是由12V的鉛酸蓄電池、較為環(huán)保的太陽能電池板以及控制器所構(gòu)成的，環(huán)保且常用的太陽能電池板能夠成為蓄電池充電過程中的輔助電源裝置，并且整個電源系統(tǒng)能夠有效地為各個系統(tǒng)的硬件電路提供充分的動力能量，并且太陽能又是可再生能源，因此整個農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的電源系統(tǒng)能源消耗較低。

3智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計概要

3.1農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的軟件功能基本流程

有關(guān)基于STM32的智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計是由相應(yīng)的編譯器來進行具體編譯的，編譯器將實際代碼編寫完成后就能夠送至單片機內(nèi)進行程序的運行。智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)再通過外圍的傳感器設(shè)備來對實際的數(shù)據(jù)進行有效采集，通過編寫完成的程序模塊進行驅(qū)動化的設(shè)計，將有著不同功能的進程進行相互之間的通信，系統(tǒng)的上位機所接收到的反饋信息應(yīng)當及時地給相關(guān)工作人員進行反饋并且播報語音提示。

例如農(nóng)業(yè)系統(tǒng)設(shè)計中大棚內(nèi)的參數(shù)并不合適時就應(yīng)當通過無線遠程操作進行實際的調(diào)節(jié)。農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的軟件功能主要流程例如圖2。智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)在啟動之后首先要進行軟件程序的初始化，目的是為了能夠加載各種傳感器以及系統(tǒng)功能中的硬件設(shè)備。在將web服務(wù)器設(shè)備以及農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的應(yīng)用程序充分開啟之后，來判斷系統(tǒng)的初始化是否真正完成了，如果顯示已經(jīng)完成，就開始調(diào)動系統(tǒng)溫濕度的函數(shù)以及光強檢測的函數(shù)，這時農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的信息安全系統(tǒng)就開始將指紋數(shù)據(jù)進行充分的讀取了，如果并沒有讀取就應(yīng)當重新加載此功能。

在智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的硬件設(shè)備以及應(yīng)用程序充分的開啟之后，軟件設(shè)備還會判斷是否有web服務(wù)器的請求或者遠程服務(wù)器的訪問請求，如果存在相關(guān)請求，就應(yīng)當推動遠端的上位機頁面實時的顯示相關(guān)信息，并且通過對服務(wù)器中的頁面設(shè)置來對遠程的智能化操作有效地完成。

3.2硬件系統(tǒng)以及網(wǎng)頁交互的有效實現(xiàn)

農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的工作人員可以通過規(guī)定的賬號密碼來對客戶端進行登錄，能夠?qū)嵤┑挠^察智慧化農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的網(wǎng)頁數(shù)據(jù)，并且能夠發(fā)出相應(yīng)的動作調(diào)節(jié)指令來實現(xiàn)對服務(wù)器的遠程操作。Django框架的實際運行過程例如圖3，系統(tǒng)管理員可以在對瀏覽器進行URL的實時訪問后來判斷網(wǎng)頁協(xié)議的實際烈性，并且針對Http請求后獲得的轉(zhuǎn)化IP地址，并經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)傳輸來到達相應(yīng)的web服務(wù)器，再通過軟件程序的調(diào)用通過web發(fā)送到瀏覽器中。

3.3 wifi的遠程控制操作

智慧化的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)采用wifi作為橋梁，無線傳感網(wǎng)絡(luò)所采用高效率的ZigBee拓撲網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行通信，對大棚內(nèi)的周圍環(huán)境通過上位機來進行調(diào)節(jié)裝置的遠程控制，進而提升我國農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的智能化以及系統(tǒng)工作質(zhì)量。在設(shè)計中能夠采用計算機來作為上位機，系統(tǒng)管理員通過登錄客戶端來對網(wǎng)頁頁面中大棚內(nèi)的圖像與信號變化進行實時數(shù)據(jù)的掌握，根據(jù)實際的需求對系統(tǒng)發(fā)出調(diào)節(jié)性的質(zhì)量，能夠通過控制下位機的單片機來完成對應(yīng)的控制，與此同時還應(yīng)當對大棚內(nèi)的環(huán)境指數(shù)進行有效調(diào)整，進而推動智慧化農(nóng)業(yè)變得更加智能人性化。

農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的wifi遠程操作需要兩個端口，其中一個是視頻的端口，另一個時控制性的端口，通過為系統(tǒng)增加端口的轉(zhuǎn)發(fā)性原則，能夠明確好所轉(zhuǎn)發(fā)的目標客戶端IP地址。并且無線路由器設(shè)備的應(yīng)用能夠?qū)⑼饩W(wǎng)與大棚內(nèi)的路由器進行更方便的連通操作，進而促進外網(wǎng)能夠更好地通過計算機來控制大棚內(nèi)的調(diào)節(jié)裝置，實現(xiàn)利用系統(tǒng)wifi的遠程操作。

4智慧化農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的特色與創(chuàng)新

智慧化農(nóng)業(yè)系統(tǒng)主要結(jié)合了指紋識別技術(shù)來對系統(tǒng)的信息安全進行有效提升，并且能夠給相關(guān)工作人員帶來了可操作性，他們能夠通過指紋的識別系統(tǒng)對農(nóng)業(yè)系統(tǒng)相關(guān)工作人員進行考勤操作。還可以通過對指定用戶提前錄入指紋來作為農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的登錄命令操作，并且沒有錄入指紋的其他人員是不通過系統(tǒng)識別的。如果要想啟動該智慧化農(nóng)業(yè)系統(tǒng)或者查看有關(guān)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)時也要進行指紋的識別驗證。

在進行語音播放報警與GSM短信通知報警共同使用過程中，如果大棚內(nèi)的環(huán)境參數(shù)與預(yù)先設(shè)定好的參數(shù)閾值并不在同一個范圍內(nèi)，大棚內(nèi)的智慧化農(nóng)業(yè)系統(tǒng)就會向在現(xiàn)場工作的人員進行語音播報提醒，讓他們能夠開啟系統(tǒng)調(diào)節(jié)裝置，并且運用GSM短信功能通知相關(guān)管理人員進行實際的備案處理，能夠充分保證我國農(nóng)作物生長過程中的智能化保障。

此智能化系統(tǒng)還能夠通過wifi進行相關(guān)遠程操作，將上位機的計算機設(shè)備與下位機的單片機設(shè)備進行充分的聯(lián)系，并且在使用上位機時就能夠通過下位機所反饋的實時信息與實時數(shù)據(jù)來提升相關(guān)工作人員與管理人員，做出相應(yīng)的舉措。同時農(nóng)業(yè)系統(tǒng)上位機的人性化界面能夠為系統(tǒng)用戶提供更大的方便陛。

5結(jié)束語

智慧化的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的設(shè)計對于智慧農(nóng)業(yè)系統(tǒng)應(yīng)當具備的實際功能進行了有效研究，并且嵌入式的系統(tǒng)采用了STM32芯片。充分借助了各種智能化的傳感器設(shè)備對我國的農(nóng)業(yè)大棚周圍環(huán)境進行了實際數(shù)據(jù)的采集，與系統(tǒng)預(yù)先設(shè)置的閾值進行充分的比較，完成對農(nóng)業(yè)系統(tǒng)自動化和遠程操作的調(diào)節(jié)功能，并且能夠通過對系統(tǒng)的語音報警以及GSM信息報警來提升相關(guān)人員。整個系統(tǒng)擁有動作精確性以及執(zhí)行高效性，隨著我國人工智能的充分發(fā)展就會推動智慧化農(nóng)業(yè)擁有更高的推廣價值。