基于Android平台的家庭植物工厂智能监控系统

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1、2015年4月农机化研究第4期基于Android平台的家庭植物工厂智能监控系统刘彤，贺宏伟，李尧，马建设(清华大学深圳研究生院/深圳LED重点实验室，广东深圳518055)摘要:随着人们生活品质的提高，家庭植物工厂受到越来越多的关注。为此，设计了一种以LED光源模拟太阳光的人工光型密闭式家庭植物工厂。为了使该家庭植物工厂能够为作物提供适宜的生长环境，并且能够实现远程智能监控，设计并实现了一种基于Android平台的智能监控系统。该系统能够实时监测和显示种植空间的环境参数，可根据实际需要对种植空间的温度、二氧化碳

2、浓度和LED灯亮度进行分时段的独立设置。该系统能够控制作物根部营养液的循环，可以通过WEB浏览器实现远程监控。系统运行情况表明，所设计的智能监控系统能够在以LED光源模拟太阳光的人工环境下，为作物提供满足要求的生长环境，并且通过对环境参数的合理设置，可以大大缩短作物的种植周期。关键词:LED光源;家庭植物工厂;Android平台;远程监控+中图分类号:TP273．5文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)04－0197－06DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.04.047随

3、着人们生活品质不断提高，绿色、健康、智能的家庭0引言植物工厂将有很大的市场空间，将互联网、移动终端近年来，由于LED技术和植物工厂的发展，LED和智能控制结合起来是家庭植物工厂发展的一个趋［1－3］［13］光源在植物工厂中的应用受到越来越多的关注。势。基于对这种趋势的判断，本文设计了一种使用植物工厂作为国际上公认的设施农业的最高级发展LED光源的全人工光型密闭式家庭植物工厂，并为该阶段，由于受自然条件影响小、无污染、自动化程度家庭植物工厂开发了一套基于Android平台的智能监高、多层次立体栽培可以节省大量土地

4、、作物生长周控系统。［4－6］期可控等优点，代表着未来农业的发展方向。其1系统整体设计中，全人工光型密闭式植物工厂通过对环境因素的适度控制，能够为作物提供更适宜、更可控、更清洁的生1．1LED家庭植物工厂［7－9］长环境，是植物工厂发展的一个重要模式。LEDLED家庭植物工厂的二维尺寸如图1所示。它光源具有体积小、寿命长、使用直流电、低发热量及光分4层:底层用于放置营养液箱体、营养液循环泵等质可调等优点，被认为是全人工光型植物工厂的一种装置;顶层用于放置电源模块、显示模块及驱动电路理想光源，并且在国内外的很多植

5、物工厂研究中都有模块等;中间两层(下文简称为种植空间)用于种植作［10－12］所应用。物，每层的顶端都装有LED灯板，底部都放置着盛放目前，植物工厂主要沿着适用于工厂化生产的大营养液的培养槽。LED灯由直流驱动模块直接驱动，型植物工厂和适用于家庭的微型植物工厂两个方向通过外接PWM控制信号，可以实现对LED灯亮度的［13］发展。日本、荷兰、美国等发达国家在这两个方向调节。为了保证种植空间的环境不受外界环境的影都基本实现了产业化;国内对植物工厂相关技术的研响，在植物工厂正常种植期间，中间两层的门处于关［14－18

6、］究起步较晚，但近几年也取得了一些显著成果。闭状态，即形成两个与外界隔离的独立种植空间。1．2监控系统功能设计收稿日期:2014－04－25植物生长主要是依靠光合作用，而影响光合作用基金项目:深圳市LED封装技术重点实验室资金项目(ZDSY20120619141243215);超短距LED投影仪及其互动式教学系统开的环境因素主要是温度、湿度、二氧化碳浓度及光照发及产业化项目(2012B091100014)强度等。为了使上述家庭植物工厂能够为作物提供作者简介:刘彤(1977－)，男，河北深泽人，讲师，博士，(E－

7、mail)更加适宜的生长环境，需要对种植空间的温度、湿度、liu．tong@sz．tsinghua．edu．cn。二氧化碳浓度和LED灯亮度进行监测与控制，以使作通讯作者:马建设(1969－)，男，河南永城人，副研究员，博士后，(E－mail)mjs888@126．com。物根部的营养液进行适当的循环。同时，为了使系统·197·2015年4月农机化研究第4期具有较好的人机交互性，种植空间的环境参数需要实时显示出来，且历史数据能够被查询和导出。为使种植空间的状态信息能从远程进行访问和设置，系统需要具有网络连接功能

8、。综上所述，监控系统的功能框架如图2所示。图3监控系统的硬件平台框架考虑到系统硬件接口的需求、Android操作系统的搭载和人机交互的便利性，选用TINY210开发套件作为系统的核心控制硬件。Tiny210开发套件由开发底板、核心板和7寸LCD电容触摸显示屏组成，是一款高性能的Cortext－A8核心板。其板载512MDDＲ2内图1LED家庭植物工厂的二维尺寸图存和1GFlash存储，