WEB访问单片机数据技术在多肉大棚中的应用*

徐 航，李 迅，艾广心，于家浩，吕冬宜

(佳木斯大学信息电子技术学院，黑龙江 佳木斯 154000)

2017-07-24

黑龙江省大学生创新创业训练计划项目(201710222065)

徐 航(1995- )，男，安徽巢湖人，本科，研究方向，电气工程及其自动化。

田思庆(1965- )，男，硕士生导师，教授，研究方向：计算机控制与应用。

1674- 4578(2017)05- 0020- 03

WEB访问单片机数据技术在多肉大棚中的应用*

徐 航，李 迅，艾广心，于家浩，吕冬宜

(佳木斯大学信息电子技术学院，黑龙江 佳木斯 154000)

提出了一种基于WEB访问单片机数据的应用设计，旨在快速低成本地搭建一个便于移植且适应性较强的数据访问系统，可以不受时间地域的限制对单片机采集到的数据进行无线或有线的访问，在本次设计中，我们以多肉植物智能温室大棚为例，详细介绍了该项目各部分的组成结构以及对该种应用技术的使用。

单片机；微处理器；互联网；WEB访问

第七届中国互联网产业年会上发布的《2016年中国互联网产业综述与2017年发展趋势》指出，在2017年，新一代信息基础设施将成为网络强国战略的关键支撑，伴随着“宽带中国”战略的推进和提速降费措施的落实，宽带提速效果日益显著，宽带覆盖面积日益增加。以电信为例，普遍服务试点的实施，支持全国27个省(区、市)的10万个行政村开展网络光纤到村建设和升级改造，解决3.1万个贫困村网络覆盖建设问题，为网络扶贫、缩小城乡“数字鸿沟”提供了重要手段，为网络强国建设提供了有力支撑。据工业和信息化部有关数据，8 Mbps及以上接入速率的宽带用户总数达到2.59亿户，20 Mbps及以上宽带用户总数2.11亿户，光纤接入FTTH/0用户总数达到2.15亿户，比去年同期分别增长121%、262%和95%，占宽带用户总数的比重分别达88.1%、71.7%和73%。乘着“宽带中国”战略的顺风车，互联网行业依旧保持持续上升的势头。利用现有广泛的互联网基础，可以很容易地扩大系统(或设施)覆盖面积，降低信息传递的成本。基于互联网我们研究开发了很多实际的应用，本文提出了一种基于WEB访问单片机数据的应用设计，旨在快速低成本地搭建一个便于移植且适应性较强的系统，可以不受时间地域的限制对单片机采集到的数据进行无线或有线的访问，从而大大缩减产品开发周期，降低维护难度。

1 系统结构

在本次设计中，我们选择多肉植物温室大棚作为控制对象，采集多肉大棚内各项环境参数以及电气设备运行状态，作为WEB访问显示的单片机数据。

整个系统由上位机、下位机和数据网络组成。微处理器作为温室大棚的控制芯片，与外围各传感器(温度传感器，湿度传感器，光照传感器等采集环境参数)以及各项执行机构(温度升降，湿度增减，光照增加或遮阳，通风控制，浇水排水等各电气设备)共同组成温室大棚自动控制装置(称为下位机)。下位机与一台PC(称为上位机)相连，把采集到的数据存储在PC中，该PC可作为第一个监控节点，在棚中就可作为终端显示当前多肉大棚内各项环境参数以及电气设备运行状态(单片机采集到的数据)。数据通过以太网上传服务器(数据网络)，更多用户可以使用移动终端(手机、电脑、平板等)通过互联网进行WEB访问，在特定网站上不受时间地域的限制监测大棚中的情况。数据网络示意简图如图1所示。

图1 数据网络示意简图

2 单片机采集

多肉植物温室大棚自动控制系统属于精细农业的范畴。传统的多肉植物大棚自动化程度较低，很多都只具备简单的自动控温，为了提高大棚的自动化程度，节省劳力，我们设计开发了自动控温、控湿、植物补光、通风、灌溉浇水的功能(本文主要讨论数据网络，具体的大棚内装置不再赘述)，这些功能基本上涵盖了多肉植物生长所需要控制的必要环境因素。多肉植物温室大棚自动控制系统结构示意图如图2所示。

图2 多肉植物温室大棚自动控制系统结构图

微处理器(可以使用51,32等)搭建最小系统，外围电路包括18B20温度传感器、DHT11湿度传感器、光照强度传感器等采集环境参数的传感器。而MCU根据预先烧录的算法自动控制各项执行机构，实现包括控温、控湿、补光、通风、浇排水等功能。MCU与上位机相连，发送包括大棚环境信息和电气设备工作状态的数据给上位机。

3 上位机

上位机方面可以使用任何可以联网的智能设备，在这里我们以PC机为例，当然，除此之外，我们也可以用MAC，手机，甚至是微型电脑等任何的可以运行JAVA程序的设备，上位机与微处理器(MCU)通过无线模块或者USB直接相连，通过JAVA程序采集MCU发送的数据，并在上位机进行编码并通过JDBC上传至服务器端数据库。

附：链接数据库部分程序

Class.forName("com.mysql.jdbc.Driver");

String url = "jdbc:mysql://dbserver? useUnicode=true&characterEncoding=UTF8";

String password = "password";

String user = "username";

System.out.println("正在连接数据库----");

Connection connection

= DriverManager.getConnection(url, user, password);

System.out.println("数据库链接："+connection);

System.out.println("数据库链接成功----");

String sql = "INSERT INTO db(data) VALUES(?) ";

ps = connection.prepareStatement(sql)。

4 数据库

数据库端我们使用MySQL作为数据存储软件，MySQL是一个关系型数据库管理系统，之所以选择MySQL作为我们的数据库软件，是因为他是免费的，开源的，而且关系型数据库在我们的项目中发挥的作用更大，在数据库存储方面，由于我们的数据是经过编码的，所以我们不需要复杂的表结构，我们只需要三列，第一列是id列，该列数据自增，并设置id列为主键，以方便后续查看的时候数据整理;第二列为time列，用来记录数据产生的时间，在后续用户的监控中，可以更清晰地了解当前的大棚内的情况；第三列为data列，为我们真正用来存储数据的列，我们把经过编码的数据信息存储在该列。

附：数据库方面表结构

5 网页

网页监视端，我们使用JAVA语言进行网站后端的编写，使HTML作为前端编写语言。框架方面，我们使用bootstrap作为前段框架，bootstarp是一个非常优秀的使用人数非常多的前端框架，我们通过它可以快速部署我们的页面。前端页面上，我们通过js页面实时更新，使用Jquery作为页面的js框架，并对数据进行实时展示。网站后端我们使用maven构建项目，使用pom文件对jar包进行管理，并使用springboot对整体项目进行管理。由于springboot的便捷性，使得我们可以轻松地构建出一个SSM(springmvc，spring，mybatis)项目，模板框架我们使用thymeleaf作为模板框架，与JAVA-WEB原生的JSP相比，他有着很多的优点，例如，他可以把VIEW层和Controller层完全分割，再例如，他可以以原生html格式进行编辑使用，这就可以实现前后端分离开发，而不像JSP一样一定要在Server启动的时候再进行渲染视图。

具体的访问逻辑如下：用户通过网址或ip访问服务器端的网站，页面从服务器端下载对应的html，js，css页面模板数据，并向服务器发送AJAX请求，随后用户浏览器获取到该请求的json字符串，对该json进行解析，并构建出对应的完整页面，随后，当我们定时的时间到了以后，用户浏览器重新发送AJAX请求并重新获取json字符串，随后清理当前页面已经过期的信息，重新通过js构建页面，这样我们就实现了页面的实时更新。

6 结语

本文是对单片机数据进行WEB访问的技术探讨，同时也是对现代智能农业,精细农业方面观赏植物温室大棚自动控制系统的研究，在本系统中，环境数据的采集、分析、上服务器都可以很好的完成，并且对各执行机构的控制也较为理想，实现了远端访问实时监控的目的。从植物种植方面来讲，确实达到了降低人工提高容错率的目的。

对于本文提出的温室大棚智能控制系统还存在可以改进完善的地方，例如采用PC作为上位机成本较高，不利于家庭小规模使用，且整体占地较大。在后续的研究中，我们将会尝试使用树莓派等微电脑作为上位机上传数据，降低整体造价并提高系统的稳定性，实现小型化低成本。

ApplicationofWebAccessMicrocontrollerDataTechnologyinSucculentGreenhouse

Xu Hang， Li Xun，Ai Guangxin，Yu Jiahao，Lv Dongyi

(InformationandElectronicTechnologyInstitute,JiamusiUniversity,JiamusiHeilongjiang154000,China)

This paper presents a Web-based single-chip microcomputer data application design, which can quickly and cost-effectively builds a portable and adaptable data access system, and cannot be limited by the time domain for wireless or wired access on the data collected by microcontroller. In this design, it makes detailed introduction on the structure of each part of the project and the use of the application technology in the intelligent greenhouse as an example.

microcontrollers; microprocessors; internet; WEB access

TP368.1；TP393

A