基于SSM的大棚环境参数监测系统设计.docx

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基于SSM的大棚环境参数监测系统设计

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樊红娟

摘要：大棚温湿度、光照等参数对农作物的产量影响重大，精确掌握大棚中的环境参数显得尤为重要。开发了一套基于SSM的大棚环境参数监测系统，采用STM32F103作为主控制模块，配合温湿度传感器、光照传感器对大棚环境参数进行监测，并通过LoRa传输模块把数据传送至服务器端，服务器端采用流行的Java框架SSM进行开发，实现了对大棚环境参数数据的存储和统计分析。系统测试结果表明，能够采集所需参数，并且误差在合理范围之内，验证了系统的可行性。

关键词：LoRa;粮情监测;系统;Java

农作物的生长需要合适温度、湿度、光照等条件，尤其是大棚中的农作物，这些条件对其生长起着决定性的作用。传统的大棚环境参数的监测方式主要是靠经验，或者借助相关仪器进行测量、记录，不仅耗费人力和物力，而且效率低下。随着计算机和物联网技术的不断发展，越来越多的环境参数监测产品被研发出来，并被应用到各个领域[1-3]，例如在智能农业领域中，人们可以根据监测结果人为的控制大棚中农作物的生长环境，提高了产量，增加了收入。本文采用SSM技术，设计了一种大棚环境参数监测系统，该系统能够进行大棚环境参数的实时监测，并把监测数据发送到服务器端，用户可通过手机或PC机进行数据的查看、统计等操作，节省了人力物力，实现了农业大棚管理的智能化。

1系统总体框架

大棚环境参数监测系统共包括四部分：手机端或PC端交互界面、监测终端、服务器端后台管理系统和数据库。

用户通过手机APP或者PC机上的IE浏览器对系统进行访问，手机APP或者PC机通过互联网连接到有固定IP的服务器，服务器端后台管理系统根据客户端的请求，在数据库中查询响应的数据，并反馈给客户端（手机APP或者PC端浏览器）。服务器端后台管理系统的功能设有用户管理、基础设置、数据监测、数据分析和预警管理等功能[7]。而环境监测终端把监测获取的大棚环境参数通过LoRa模块发给服务器端，服务器端软件负责把环境参数存入数据库。其系统总体框架如图1所示。

多个监测终端同时向数据库传输数据会产生冲突，所以在设计终端时加入了CSMA/CA机制，可以监听信道的状态，做到延迟避让，避免了冲突。

2系统设计

2.1硬件部分设计

环境参数监测终端负责大棚中温湿度、光照等参数的采集，并能够把采集的环境参数实时发送到服务器端。监测终端采用SMT32F103作为核心控制器，其外设包括8个模块：LoRa模块、报警模块、电源模块、复位电路、时钟电路、JTAG接口、光照监测模块和温湿度监测模块。其结构如图2所示。

STM32系列控制器具有性能高、成本低、功耗低的特点，非常适合用于嵌入式应用系统的控制器。LoRa技術属于窄带物联网技术，是低功耗广域网的典型技术之一，因其具有传输距离远、功耗低、成本低、灵敏度高和抗干扰能力强等优点，所以非常适合非正常环境中小数据量的远距离传输，在本文中负责把采集终端采集的环境参数发送到服务器。温湿度监测模块采用DHT11数字温湿度传感器，具有响应速度快、抗干扰能力强和性价比高的优点，其湿度精度为±5%RH，量程为20%～90%RH，温度精度为±2℃，量程为0～50℃。光照监测模块采用BH1750FVI，BH1750FVI是一种用于两线式串行总线接口的数字型光强度传感器，可输出对应亮度的数字值。

电源模块用于给监测终端供电，而报警模块则用于产生报警信号，报警信号是在温湿度数值或者光照数值超出系统设置的阈值时产生，也是由LoRa传输模块传给服务器，而JTAG接口用于从上位机下载程序。

2.2软件部分设计

2.2.1采用技术

本系统的前端交互界面采用HTML5技术进行开发，应用了bootstrap框架，该框架具有优秀的响应式布局，能够更好的兼容移动设备，所以手机端和PC端都可以访问该界面。该交互界面不仅操作简单，而且能够自动适应各种品牌、型号的手机和常用的PC端浏览器。

系统管理后台的开发采用当前流行的Java轻量级框架SSM（SpringMVC+Spring+MyBatis）在系统开发中，对三个框架进行了较好的整合，提高了系统的开发效率和稳定性。

2.2.2系统后台管理的功能设计

本系统的后台管理包括用户管理、基础设置、数据监测、数据分析和预警管理等五大模块，其功能模块结构如图3所示。

用户管理模块用于管理员对系统用户的管理，根据权限，本系统的用户可以分为两类：管理员用户和一般用户。管理员用户有增加、删除、修改、查询一般用户的权限。

基础设置模块是对大棚环境参数监测点进行基本设置的模块，主要包括对监测点增加、删除、修改和查询等操作，对监测点温湿度监测模块、光照监测模块的阈值设置等操作。

数据监测模块是与监测点对接的模块，可进行实时监测，也可进行手动监测