2023年11月25日发(作者：)

2016级物联网工程专业综合实训总结

姓名 ：_ XX 学号： XXXXXXX

专业班级 ：_2016级物联网工程 _______

项目小组成员 ：_xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx

实训时间 ：_从_ 2019.06.10 至 2019.06.21

XXXXXXX XXX学院

二○一九年 6 月 21 日

目 录

1 项目名称 ............................................................... 1

2 项目背景 ............................................................... 1

2.1 项目来源 .................................................................................................................................... 1

2.2 要解决的问题 ............................................................................................................................ 1

3 项目内容 ............................................................... 2

3.1 设计目标 .................................................................................................................................... 2

3.2设计方案 ................................................................................................................................... 2

4 实施过程 ............................................................... 4

4.1 实施前期准备工作 .................................................................................................................... 4

4.2过程 ........................................................................................................................................... 5

4.3遇到问题 ................................................................................................................................... 6

4.4解决办法 ..................................................................................................................................... 6

5 项目成果 ............................................................... 6

5.1 成果展现方式 ............................................................................................................................ 6

5.2实际实现的功能 ......................................................................................................................... 7

5.3与设计目标的偏差 ..................................................................................................................... 9

6总结 .................................................................... 9

16级物联网工程综合设计实训总结

1 项目名称

智慧大棚系统

2 项目背景

2.1 项目来源

传统农业中，生产主要靠人力，农民获取农田信息主要是通过人工测量和经验，过程耗

时、耗力，效率低，而且无法远程操控，不能实时观察，机械化、智能化、精准化水平低。种

大棚需要一年四季劳作，尤其是冬天，每天必做的是早上给大棚卷棉帘、开通风口，晚上放棉

帘、关通风口。相当于种大棚的农民必须每天签到两次，迟了早了都会影响蔬菜生长。植入物

联网基因后，农业生产智能化、精准化，可以快速、实时、精确获取棚内农田环境数据。有了

智慧大棚，可以大大地减轻农民的劳动负担。

2.2 要解决的问题

改善大棚生态环境：传统的农业生产，很多是以破坏环境来换取粮食产量的提升的，希望

能够通过实施智慧大棚物联网解决方案，可以有效改善农业生态环境。比如定量施肥不会造成

土壤板结，反而能培肥地力等。

提高大棚生产经营效率：传统大棚生产人工管理复杂，每天得花费大量的时间进行人工的

检查,比如大棚内的光照是否充足，农作物水分是否充足，施肥量是否量够等等。这样一系列的

流程操作下来不仅需要花费大量的时间和精力，还有可能出错。希望能够通过实施智慧大棚物

联网解决方案，显著提高农业生产经营效率。

环境预警和检测：大棚种植和普通种植不一样，大棚种植要花费更多的时间的精力，大棚

种植要时刻关注大棚内的温度、施肥、灌溉甚至于光照、通风等这些都需要时刻的关注。比如

现在的棚内的除湿设施建设不全，大棚内由于处在密封的环境下，湿气很容易聚集在一起不容

易消散，而且当湿气过高的情况下会使得大棚内蔬菜难以正常的生长。所以希望能够通过实施

智慧大棚物联网解决方案实现自动化控制大棚温度、自动化控制灌溉、自动化控制施肥、自动

化控制大棚光照、通风等！

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16级物联网工程综合设计实训总结

3 项目内容

3.1 设计目标

1) 智能大棚控制系统对于室温的控制：系统能通过大棚内的温度传感器实时监测到大棚内

的温度情况，当监测到大棚内的温度低于标准值，系统要能自动打开温控系统，自动调整大棚

内的温度情况，当监测到大棚内的温度达到标准值，系统又可以自动关闭温度控系统。

2) 智能大棚控制系统对于土壤湿度的控制：系统能通过大棚内的土壤湿度传感器实时监测

到大棚内土壤的湿度情况，当监测到大棚内的土壤湿度低于标准值，系统要能自动打开干燥控

制系统，自动调整大棚内的土壤湿度情况，当监测到大棚内的土壤湿度达到标准值，系统又可

以自动关闭干燥控制系统。

3) 智能大棚控制系统对于棚内光线的控制：系统能通过大棚内的光敏传感器实时监测到大

棚内光照情况，当监测到大棚内的光照强度低于标准值，系统要能自动打开顶窗侧窗、加温补

光等设备，自动调整大棚内的光照强度情况，当监测到大棚内的光照强度达到标准值，系统又

可以自动关闭顶窗侧窗、加温补光等设备。

4) 实时监控：通过采用自动化无线监控功能，每天24小时实时监控棚内状态，避免人工

监控可能出现的监控不及时、不准确，设备长时间非正常运转等问题。实时显示、记录各监测

点的温度、湿度、光照、土壤湿度、棚内人员分布等曲线变化。

5) 自动开关控制：远程自动控制系统开关，远程调试设备状态及参数。实现水泵、冷风机

等设备的启停。

6) 快速查询：系统提供历史数据查询、数据导出、图表显示、报表生成和打印等。

3.2 设计方案

信息网详细设计，如下图所示：

福建工程学院 应用技术学院 第2页

16级物联网工程综合设计实训总结

依据温室大棚环境控制目标及参数特点，以物联网技术为支撑设计温室大棚智能控制系统,

实现温室大棚环境参数的全面感知、可靠传输与智能处理，达到温室大棚自动化、智能化、网

络化和科学化生产的目标。系统基于典型物联网体系架构，采用4层结构设计，包括感知层、

网络层、传输层和应用层。系统在硬件上主要由传感器、现场控制器、集控计算机和执行机构

组成。传感器及执行机构与现场控制器相连接，构成现场控制系统，每个温室大棚内安装一套

现场控制系统，各个现场控制系统通过以太网接入局域网络，与集控系统的集控计算机组成分

布式控制结构。具体设计将分以下几部分：

3.2.1感知层

感知层主要是对温室大棚内气候环境等信息进行全面感知，为温室大棚的自动控制和智能

决策提供准确、科学、全面的依据，这是农业物联网最核心和最基础的部分。本设计采用现场

控制系统作为环境信息感知节点，现场控制系统主要包括现场控制器和各类传感器，通过不同

种类的传感器感知温室大棚内外空气温度、空气湿度、光照强度、土壤湿度等环境参数。现场

控制器采集传感器感知到的信息，进行初步处理后发送至集控计算机，以进行下一步处理。

感知层用到的设备具体有：CC2530开发板9台、智能网关1台、温湿度传感器9个、土壤

湿度传感器9个、光敏传感器9个、红外人体感应传感器9个、无线监控摄像头2个、有源报

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警器2台，通风机、加热器、喷淋水泵、光照调节装置若干。

3.2.2网络层

棚内温室现场局域网络采用基于以太网的有线传输技术，具有容量大、联网距离长、稳定、

抗干扰能力强等特点。远程广域网络采用互联网与GSM移动通信相结合的传输技术,通过网络浏

览器和移动终端.用户可以随时随地获取温室环境信息,具有覆盖范围广、鲁棒性好、扩展灵活

等特点。

3.2.3应用层

本项目应用层有PC端和手机端可供用户（管理员）操作或监控棚内状态，未使用管理员用

户登录之前系统处于自动控制模式，系统会根据预先设定好的规则对棚内环境进行自动调控。

使用管理员账号登录后即开启手动控制模式，管理员可点击程序主界面的相应按钮，来开启相

应功能，比较好的保障了系统的安全性。

4 实施过程

4.1 实施前期准备工作

（1）熟悉系统搭建资料

通过收集资料我们了解到，智能大棚系统需要包含感知层、网络层和应用层。感知层负责

采集、获取信息来源，网络层负责传递和处理感知层获取的信息，应用层是物联网和用户的接

口，我们需要开发一个平台让用户能够直观的看到感知层采集到数据，并且控制底层设备。

（2）制定系统实现方案

系统通过底层传感器等采集设备，采集大棚内的农作物生长环境参数，在客户端显示，并

且将数据反馈到服务器进行业务处理。服务器接收到相应信息后，做处理，然后将指令下发至

客户端，客户端接收指令，根据指令控制设备进行相应操作。

首先我们先采购了项目需要的基础硬件设备，然后对开发板烧写指令，使其能够获取到各

个传感器采集到的数据，并且对传感器采集到的数据进行A/D转换后，发送给协调器。协调器

和终端zigbee组网成功后，协调器把终端发来的数据也做数据处理，主要是格式化数据，使上

位机能更方便的处理数据。协调器通过串口给上位机发送数据，上位机通过串口给协调器发送

指令，控制棚内设备比如抽水泵、抽风机等设备的开关。

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然后我们采用Java语言编写上位机程序，Java提供了丰富的类库，可以帮助我们很方便的

开发Java程序。使用Eclipse开发Android手机APP程序，让用户可以远程监控棚内状态和控

制棚内设备。

（3）布置简易设施

4.2 过程

首先我们先采购了项目需要的基础硬件设备，然后对开发板烧写指令，使其能够获取到各

个传感器采集到的数据，并且对传感器采集到的数据进行A/D转换后，发送给协调器。协调器

和终端zigbee组网成功后，协调器把终端发来的数据也做数据处理，主要是格式化数据，使上

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位机能更方便的处理数据。协调器通过串口给上位机发送数据，上位机通过串口给协调器发送

指令，控制棚内设备比如抽水泵、抽风机等设备的开关。

4.3 遇到问题

1) 终端和协调器组网困难

2) 光敏传感器一直为高电平

3) 手机APP端和服务器无法连接

4.4解决办法

1) 给终端和协调器配置天线

2) 设置光敏传感器的灵敏度

3) 安卓端和服务器使用socket通信

5 项目成果

5.1 成果展现方式

本项目有PC端和手机端可供用户（管理员）操作或监控棚内状态，未使用管理员用户

登录之前系统处于自动控制模式，系统会根据预先设定好的规则对棚内环境进行自动调控。使

用管理员账号登录后即开启手动控制模式，管理员可点击程序主界面的相应按钮，来开启相应

功能，比较好的保障了系统的安全性。使用PC端和手机端的程序界面如下图所示。

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5.2 实际实现的功能

PC端主要功能介绍：

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1. 若此时大棚土壤干燥，则在应用程序主界面点击“浇水”按钮，此时应用程序会发送请

求指令到服务器，远程处理服务器发回相应的操作指令，客户端接收到服务器的指令后做出相

应处理，即控制棚内浇水模块开始工作。

2. 若此时棚内温度过高，超过预定范围值，不利于植物生长，本系统会自动开启风扇，启

动降温模式；也可通过管理员点击程序主界面的风扇开关按钮，来控制棚内风扇开关从而达到

控温效果。

3. 若此时检测到大棚内的土壤湿度过高，可点击程序主界面的开始抽风按钮，来控制棚内

抽风机开关从而达到控制土壤湿度效果。

4. 若管理员发现有非法人员闯入大棚，可点击程序主界面的一键开启报警模式按钮，此时

大棚内的警报器就会开始工作。

5. 程序主界面中有“打开摄像头”按钮，可供用户实时查看大棚内的情况。

手机APP端主要功能介绍：

首先打开手机应用程序，弹出登录主界面。登录成功后，要点击屏幕右上方的网络连接服

务，连接网络。连接成功后，点击显示图标即可打开数据显示界面将实现实时监控大棚数据。

在数据显示界面中有远程控制面板，可以远程控制棚内的风扇、灯光、浇水系统的开关。点击

屏幕上相应的单选按钮即可开启对应功能。

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5.3与设计目标的偏差

在项目建设接近尾声时，我们在一次测试中发现远程操控这一模块和我们的设计目标出现

了偏差。我们的设计目标是用户可以使用PC端或者手机APP端远程控制棚内设备，可以同时

开启关闭顶窗侧窗、加温补光等设备。但是在实际的项目中，我们并不能实现同时控制多个设

备，在同一时间我们只能开启一个任务。比如棚内此时温度过高并且光线过弱，需要开启温控

系统和补光设备。我们只能先开启其中一个，等到监测到其为正常值时，才能开启另一个功能

执行模块。

6总结

这次综合设计融合了我们大学三年的所有知识，让我们了解了物联网真正的体系结构。这

次实训我们小组做的是智慧大棚这个项目。一开始面对这个课题时，大家都有些迷茫，不知该

从何下手。实训第一天我们确定了小组成员、小组负责人，在组员的推荐下，很荣幸我成为了

我们组的小组长。打铁要趁热，第一天下午我们组就确认了课题——智慧大棚。在确认课题后

我们根据自己的特长明确了分工。我们把项目划分成了应用层、传输层、网络层、感知层，我

负责感知层的设计与实施。

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16级物联网工程综合设计实训总结

通过网上找资料和请教老师同学后，我确定了需要的硬件设备，并在网上下单购买。在这

个过程中，我学到了很多。之前上课都是用学校的实验板，老师让做什么实验就做什么实验，

无需考虑太多，但是这次需要自己设计，自己购买硬件，要事先了解有关硬件的知识，才能够

买到符合项目需求的硬件，在这个方面我下了不少功夫，收获颇丰。

我觉得这次的综合设计，不仅培养了我的独立思考，动手操作的能力，而且使我在各种其

它能力上也都有了提高。更重要的是，在实验课上,我们学会了很多学习的方法。而这是日后最

实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践.这对

于我们的将来也有很大的帮助。以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，

发现其中珍贵的事情。就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在实训结束之后变的更加成

然，会面对需要面对的事情。

最后真诚的感谢X老师、X老师这两周以来的悉心指导！也感谢每位小组成员为这个项目所

付出的努力！这两周我们将各自的长处结合在一起，共同完成了《智慧大棚》这个项目。这份

宝贵的经历给我们的大学生活增添了一份不一样的色彩，真诚地感谢每一位同学的参与和付出！

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