基于Web的智能客廳菜園管理系統設計與實現

吳玉娟 劉永華

摘要綜合運用傳感器技術、網絡通信技術和構件開發技術，研制開發集數據采集、遠程控制、數據挖掘應用等多種功能于一體的基于Web的智能客廳菜園管理系統，建立客廳菜園的數據采集體系與遠程控制體系，研究提出了基于數據應用的客廳菜園種植策略，對于提高客廳菜園的智能化控制水平具有重要意義。

關鍵詞智能；客廳菜園；系統；數據采集

中圖分類號S126文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）01-00275-03

隨著社會經濟水平的發展，追求個性化、自動化、節奏快的生活方式已經成為城市居民生活方式的發展趨勢。在環境污染嚴重、蔬菜價格上漲的背景下，設計開發一種“自給自足”的蔬菜種植裝置具有重要的現實意義。它不僅不受天氣、蟲害影響，而且生長周期快，還能凈化家庭客廳、辦公室的空氣，可有效滿足城市居民對高品質、個性化生活的追求。因此，研制開發集數據采集、遠程控制、數據挖掘應用等多種功能于一體的基于Web的智能客廳菜園管理系統，完善優化客廳菜園的數據采集體系與遠程控制體系，對于提高客廳菜園的智能化控制水平具有重要意義。

1系統總體結構設計

基于Web的智能客廳菜園管理系統由客廳菜園子系統、數據采集子系統、本地服務存儲子系統和遠程控制子系統等組成。其中客廳菜園子系統由機體整體框架、ARM智能控制器和種植環境調節器等組成；數據采集子系統由光源采集部件、可控環境參數采集部件等組成，可控環境參數據采集部件由光照度傳感器、溫濕度傳感器、CO2傳感器和土壤濕度傳感器等組成；本地服務存儲子系統由結構化數據存儲構件、菜園圖像監視構件和本地智能控制構件組成；遠程控制子系統由數據展示構件、數據分析構件和菜園圖像監視構件組成[1]。系統總體結構組成如圖1所示。

2系統運行流程設計

“基于Web的智能客廳菜園管理系統”首先通過安裝在機體整體框架的數據采集子系統的可控環境參數采集部件和光源采集部件實時采集客廳菜園的光照數據、溫度數據、濕度數據、CO2數據和圖像視頻信息，通過采用ZigBee技術，完成對各類傳感器數據的交匯獲取。本地服務存儲子系統運用網絡通信技術和數據庫技術將各類傳感器采集的數據進行存儲、加工與處理，實現對客廳菜園的動態監視與控制。遠程控制子系統依托互聯網，在遵循TCP/IP技術體制的基礎圖1基于Web的智能客廳菜園管理系統運行流程圖2基于Web的智能客廳菜園管理系統運行流程

作者簡介吳玉娟（1981-），女，江蘇南京人，講師， 碩士，從事嵌入式軟硬件設計與開發研究，Email：623255445@qq.com。

3系統模塊設計

3.1客廳菜園主要由上位機觸摸屏HMI、ARM智能控制器、工控板、種植環境調節器等部件組成。其中種植環境調節器包括壓縮機、加熱器、風扇、燈光、水泵和營養液輸送組件等[3]。系統結構示意圖如圖3所示。

圖3客廳菜園組成結構3.1.1ARM智能控制器。ARM智能控制器是整個控制系統的核心部分。傳感器將感知的環境參數輸送至下位機，下位機經過數據運算處理，并通過通訊接口將數據上傳輸至上位機，上位機根據客廳菜園控制系統設置的環境參數因子和相關的控制策略，通過下位機向控制電路發出各種相應的控制信號，使執行系統開展工作。

3.1.2執行系統。執行子系統包括加熱系統、通風系統、降溫系統、滴灌系統和補光系統等，是自動控制系統的執行者，通過執行機構相互協調工作使客廳菜園控制系統實現環境調節控制功能[4]。

3.2數據采集子系統研制開發的數據采集子系統能夠依托傳感器采集客廳菜園的可控環境參數，實現對可控環境參數的結構化存儲與維護管理。它主要由光源采集部件、可控環境參數采集部件等組成。在該系統研制開發過程中，結合客廳菜園種植的蔬菜種類不同，提出了傳感器布設策略，完善了傳感器的布設程式，建立了數據采集匯交流程。數據采集子系統數據采集流程如圖4所示。

圖4數據采集子系統數據采集流程3.3本地服務存儲子系統綜合運用分布式數據庫和網絡通信技術，研制開發了由結構化數據存儲構件、菜園圖像監視構件和本地智能控制構件組成的本地服務存儲子系統。考慮到該系統海量數據訪問量，該系統采用分布式網絡數據庫技術，按照“需求分析、概念設計、邏輯設計、物理設計”的模式，設計開發了“基于Web智能客廳菜園管理系統”的分布式網絡數據庫。數據庫設計流程如圖5所示。圖5基于Web智能客廳菜園管理系統的數據庫設計流程采用TCP/IP和UDP技術體系架構，設計開發了基于網絡通信的菜園監視構件[8]，其編程實現流程如圖6所示。

3.4遠程控制子系統遠程控制子系統是用戶遠程訪問“基于Web智能客廳菜園管理系統”的接口，它主要利用網絡通信技術實現實時訪問，對系統采集的數據進行分析處理與展示應用，能夠對客廳菜園完成實時監控。該子系統主要由數據展示構件、數據分析構件和菜園圖像監視構件組成，其流程如圖7所示。

4結語

綜合運用系統集成技術，研制開發的基于Web的智能客廳菜園管理系統，對于完善優化客廳菜園的數據采集體系與遠程控制體系，提高客廳菜園的智能化控制水平具有圖6網絡傳輸程序流程圖7遠程控制子系統運行流程重要意義。42卷1期吳玉娟等基于Web的智能客廳菜園管理系統設計與實現參考文獻

[1] 吳志敏.西門子PLC與變頻器、觸摸屏綜合應用教程[M].北京，2009.

[2] 廖義奎.ARM與DSP綜合設計及應用[M].北京：中國電力出版社，2009.

[3] 勒梔，鄔芝權，李騏.單片機的LED顯示屏開發技術[M].北京：北京航空航天出版社，2009.

[4] 胡漢才.高檔AVR單片機原理及應用[M].北京：清華大學出版社，2008.

[5] 劉全.顯示屏控制系統設計[D].成都：西南交通大學，2008.

[6] 勒梔，鄔芝權，李騏.穿行Flash存儲器應用[M].北京：北京航空航天出版社，2007.

[7] 維綸通科技有限公司. EasyBuilder8000說明書[Z].深圳：維綸通科技有限公司，2010.

[8] 姜平，周根榮，肖紅升.雙口ARM的數據通信技術[M].北京：北京大學出版社，2010.

[9] 馬毅瀟，陳衛東，趙錫芳.多CPU實時控制系統中雙口ARM技術[M].北京：機械工業出版社，1998.

[10] 胡官陽，程世旭.微機與單片機通訊[M].北京：北京理工大學出版社，1998.

[11] 周新志，白榮生，溫良弼.ARM的主從微機數據傳輸[M].北京：北京師范大學出版社，1996.

[12] 曹玉華，游有鵬.ARM與DSP通信技術[M].北京：人民教育出版社，2010.

[13] 劉寶娟，耿爽.塊ARM與標準單元的混合模式布局[M].杭州：浙江大學出版社，2007.

[14] 彭宏京，陳松燦.稀疏ARM的逼近型N-TUPLE網絡模型[M].武漢：華中科技大學出版社，2004.

[15] 王義慶，邱松長，倪成鳳.DS1609雙端口ARM極其應用[M].北京：機械工業出版社，1999.