基于Web的智能客厅菜园管理系统设计与实现

吴玉娟 刘永华

摘要综合运用传感器技术、网络通信技术和构件开发技术，研制开发集数据采集、远程控制、数据挖掘应用等多种功能于一体的基于Web的智能客厅菜园管理系统，建立客厅菜园的数据采集体系与远程控制体系，研究提出了基于数据应用的客厅菜园种植策略，对于提高客厅菜园的智能化控制水平具有重要意义。

关键词智能；客厅菜园；系统；数据采集

中图分类号S126文献标识码A文章编号0517-6611（2014）01-00275-03

随着社会经济水平的发展，追求个性化、自动化、节奏快的生活方式已经成为城市居民生活方式的发展趋势。在环境污染严重、蔬菜价格上涨的背景下，设计开发一种“自给自足”的蔬菜种植装置具有重要的现实意义。它不仅不受天气、虫害影响，而且生长周期快，还能净化家庭客厅、办公室的空气，可有效满足城市居民对高品质、个性化生活的追求。因此，研制开发集数据采集、远程控制、数据挖掘应用等多种功能于一体的基于Web的智能客厅菜园管理系统，完善优化客厅菜园的数据采集体系与远程控制体系，对于提高客厅菜园的智能化控制水平具有重要意义。

1系统总体结构设计

基于Web的智能客厅菜园管理系统由客厅菜园子系统、数据采集子系统、本地服务存储子系统和远程控制子系统等组成。其中客厅菜园子系统由机体整体框架、ARM智能控制器和种植环境调节器等组成；数据采集子系统由光源采集部件、可控环境参数采集部件等组成，可控环境参数据采集部件由光照度传感器、温湿度传感器、CO2传感器和土壤湿度传感器等组成；本地服务存储子系统由结构化数据存储构件、菜园图像监视构件和本地智能控制构件组成；远程控制子系统由数据展示构件、数据分析构件和菜园图像监视构件组成[1]。系统总体结构组成如图1所示。

2系统运行流程设计

“基于Web的智能客厅菜园管理系统”首先通过安装在机体整体框架的数据采集子系统的可控环境参数采集部件和光源采集部件实时采集客厅菜园的光照数据、温度数据、湿度数据、CO2数据和图像视频信息，通过采用ZigBee技术，完成对各类传感器数据的交汇获取。本地服务存储子系统运用网络通信技术和数据库技术将各类传感器采集的数据进行存储、加工与处理，实现对客厅菜园的动态监视与控制。远程控制子系统依托互联网，在遵循TCP/IP技术体制的基础图1基于Web的智能客厅菜园管理系统运行流程图2基于Web的智能客厅菜园管理系统运行流程

作者简介吴玉娟（1981-），女，江苏南京人，讲师， 硕士，从事嵌入式软硬件设计与开发研究，Email：623255445@qq.com。

3系统模块设计

3.1客厅菜园主要由上位机触摸屏HMI、ARM智能控制器、工控板、种植环境调节器等部件组成。其中种植环境调节器包括压缩机、加热器、风扇、灯光、水泵和营养液输送组件等[3]。系统结构示意图如图3所示。

图3客厅菜园组成结构3.1.1ARM智能控制器。ARM智能控制器是整个控制系统的核心部分。传感器将感知的环境参数输送至下位机，下位机经过数据运算处理，并通过通讯接口将数据上传输至上位机，上位机根据客厅菜园控制系统设置的环境参数因子和相关的控制策略，通过下位机向控制电路发出各种相应的控制信号，使执行系统开展工作。

3.1.2执行系统。执行子系统包括加热系统、通风系统、降温系统、滴灌系统和补光系统等，是自动控制系统的执行者，通过执行机构相互协调工作使客厅菜园控制系统实现环境调节控制功能[4]。

3.2数据采集子系统研制开发的数据采集子系统能够依托传感器采集客厅菜园的可控环境参数，实现对可控环境参数的结构化存储与维护管理。它主要由光源采集部件、可控环境参数采集部件等组成。在该系统研制开发过程中，结合客厅菜园种植的蔬菜种类不同，提出了传感器布设策略，完善了传感器的布设程式，建立了数据采集汇交流程。数据采集子系统数据采集流程如图4所示。

图4数据采集子系统数据采集流程3.3本地服务存储子系统综合运用分布式数据库和网络通信技术，研制开发了由结构化数据存储构件、菜园图像监视构件和本地智能控制构件组成的本地服务存储子系统。考虑到该系统海量数据访问量，该系统采用分布式网络数据库技术，按照“需求分析、概念设计、逻辑设计、物理设计”的模式，设计开发了“基于Web智能客厅菜园管理系统”的分布式网络数据库。数据库设计流程如图5所示。图5基于Web智能客厅菜园管理系统的数据库设计流程采用TCP/IP和UDP技术体系架构，设计开发了基于网络通信的菜园监视构件[8]，其编程实现流程如图6所示。

3.4远程控制子系统远程控制子系统是用户远程访问“基于Web智能客厅菜园管理系统”的接口，它主要利用网络通信技术实现实时访问，对系统采集的数据进行分析处理与展示应用，能够对客厅菜园完成实时监控。该子系统主要由数据展示构件、数据分析构件和菜园图像监视构件组成，其流程如图7所示。

4结语

综合运用系统集成技术，研制开发的基于Web的智能客厅菜园管理系统，对于完善优化客厅菜园的数据采集体系与远程控制体系，提高客厅菜园的智能化控制水平具有图6网络传输程序流程图7远程控制子系统运行流程重要意义。42卷1期吴玉娟等基于Web的智能客厅菜园管理系统设计与实现参考文献

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