具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种智慧大棚管理系统，包括实施终端、通讯终端以及应用终端，实施终端包括物联网网关、传感器终端节点、控制终端节点以及执行装置，物联网网关由网关，网络服务器和终端设备组成，传感器终端节点包括温湿度传感器、光照传感器和人体红外传感器，传感器终端节点电性连接物联网网关，物联网网关另一接口电性连接控制终端节点，控制终端节点包括主控处理器、电源驱动电路、ZigBee协调器和继电器模块，ZigBee协调器和继电器模块采用CC2530微处理器，控制终端节点无线连接执行装置，执行装置包括大棚以及喷雾吊车组件，喷雾吊车组件安装在大棚内部上空，喷雾吊车组件包括直线导轨2，直线导轨2上设有驱动轮1，驱动轮1对称安装在驱动电机3 两端，驱动电机3顶部设有时间继电器31，时间继电器31与驱动电机连接，控制驱动电机的往返运动，驱动电机3底部固定有喷雾箱5，喷雾箱5右侧设有进水阀4，进水阀4正下方设有第一喷雾器6，第一喷雾器6对称安装在喷雾箱5两侧且与喷雾箱5联通，第一喷雾器顶端设有第一喷雾头61，喷雾头61整体呈圆台型且可以360度旋转，喷雾箱底端安装联通有第二喷雾器7，第二喷雾器7底部设有第二喷雾头71，第二喷雾头71呈扁圆柱体且有锥角，锥角面上设有喷雾小孔，除此之外，执行装置还包括大棚内的大棚电机、风扇等，通讯终端包括WIFI通讯模块、云端以及物联网云平台，WIFI通讯模块通过云端与物联网云平台无线连接；WIFI通讯模块采用ESP8266 WIFI通讯模块，应用终端包括数据库、报警监控和远程控制，三者一端无线连接物联网云平台，另一端无线连接用户移动终端。

其中如图1所示为系统框架图，本系统涉及到的终端包括数据传感器、本地网关、云平台、用于用户人机操作的Android客户端，为实现各个终端数据的稳定连接与交互的及时性，需要根据终端、网络、人机交互等因素进行设计，智慧大棚管理系统最主要的目的是实现远程监测大棚环境和控制相关农业设备，以目前成熟的LoRa无线通讯技术作为核心传感网技术，ZigBee技术作为承载用户远程操控执行器终端农业设备关键点，使用WIFI无线通讯技术接入因特网。

如图2所示为LoRa网络架构，LoRa网络由网关，网络服务器和终端设备组成，网络拓扑是星型，终端设备也称为节点，网关在LoRa网络系统中称为基站或集中器；终端设备和网关使用单跳指定的ISM频段进行无线连接。网关和网络服务器使用IP回程连接进行连接。

如图3所示为硬件系统架构图，数据监测设备负责采集各类设备及环境参数，并进行数据的简单处理，主要包括传感器采集模块、ZigBee协调器模块、ZigBee继电器模块以及LoRa无线通信模块、WIFI无线通信模块；其底层数据采集到后经由LoRa无线通信模块发送到LoRa网关进行数据处理，再经由WIFI无线通信模块将数据传输至云平台。

如图4所示为ZigBee节点程序工作流程示意图，ZigBee部分使用的技术是BasicRF，也叫“简单无线点对点传输协议”；TI公司提供了基于CC253x芯片的BasicRF 软件包，其包括硬件层(Hardware layer)、硬件抽象层(Hardware Abstraction layer)、基本无线传输层(BasicRF layer)和应用层(Application)；虽然该软件包还没有用到Z-Stack协议栈，但是其包含了IEEE 802.15.4标准数据包的发送和接收，采用了与IEEE 802.15.4MAC兼容的数据包结构及ACK包结构，但其功能限制如下：

(1)不具备“多跳”、“设备扫描”功能；

(2)不提供多种网络设备，如协调器、路由器等。所有节点设备同一级，只能实现点对点数据传输；

(3)传输时会等待信道空闲，但不按IEEE 802.15.4 CSMA-CA要求进行两次CCA检测，不重传输数据；本项目所用ZigBee用于底层用电器的继电器节点与LoRa传感节点的无线通讯，此协议技术已完全满足需求。

ZigBee程序设计主要采用IAR Embedded Workbench来进行程序编写开发，此软件是 IAR Systems公司为微处理器开发的一个集成开发环境，CC2530使用的是C8051内核。编译语言使用C语言。协调器主要的功能是串口接收LoRa核心板发来的开关继电器指令，并且数据处理判断是哪个设备的指令，最后通过ZigBee技术无线发送到对应节点板上。

如图5所示为喷雾吊车组件的正视图，通过时间继电器31连接控制驱动电机3，喷雾吊车可以在直线导轨2上往返运动的同时进行喷雾，两侧的第一喷雾头61可以360度旋转喷雾，增加喷雾的范围，底部的第二喷雾头72利用锥台上的特点，喷雾范围更广，用户可以根据喷雾箱内水量的消耗，计划是否向进水阀4里进水。

如图6所示为App工作流程图，智慧大棚管理系统的上位机部分主要采用AndroidStudio集成开发软件用Java语言来对Android APP进行软件编程与开发，通过注册登录后进入客户端能够快速获取系统各种数据信息，包括实时监测传感数据、农业设备的手动控制、策略自动控制、定时控制以及设置云平台和农业设备的硬件参数，该架构的主要分为数据采集层、业务逻辑层、应用服务层三部分，完成了对整个大棚系统的分层管理，实现了对农业保温大棚系统快速、便捷控制功能，用户通过移动端APP实现对智慧农业大棚远程控制的设计思路是：用户注册登录，可以直接在登录页点击注册按钮进行注册并且提交注册信息，并完成注册，或者通过联系平台管理员将用户的个人基本注册资料进行上传，管理员进行注册备案，并给用户登录平权限方可进入智能管理系统；最后，进入大棚管理平台后，用户可根据所需，选择对应模块进入详情页，对各种功能模块对农作物的生长条件以及环境等进行实时检测、监控和操作管理。

用户通过移动端APP实现对智慧农业大棚远程控制的设计思路是：用户注册登录，可以直接在登录页点击注册按钮进行注册并且提交注册信息，并完成注册；或者通过联系平台管理员将用户的个人基本注册资料进行上传，管理员进行注册备案，并给用户登录平权限方可进入智能管理系统；最后，进入大棚管理平台后，用户可根据所需，选择对应模块进入详情页；对各种功能模块对农作物的生长条件以及环境等进行实时检测、监控和操作管理。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。