树莓派实现平菇栽培种 自动种植系统的设计和实现

2022年5月3日05:07:59 发表评论
摘要

基于树莓派实现平菇栽培种要:本文从树莓派实现温湿度和二氧化碳浓度远程监测控制系统的搭建、平菇种植的特点、远程控制支持三个层次介绍了基于树莓派实现平菇栽培种自动种植系统的构建方式。本系统采用平菇的3级栽培种,进行了自动化的种植试验。

基于树莓派平菇栽培实现

自动种植系统的设计与实现

徐正宇韩家臣

摘要:本文从三个层面介绍了基于树莓派平菇栽培自动种植系统的构建方法:温度、湿度、二氧化碳浓度远程监控系统的建立,平菇栽培的特点,和远程控制支持。并从蘑菇栽培中最容易种植的平菇栽培技术标准操作流程的角度,分析了摄像头集成和内网穿透两个关键实现节点。通过这两个关键实施节点的控制,可以满足成本控制和自动化种植之间的平衡需求,也将为其他种植者实现远程控制系统提供参考。

关键词:菌类种植 树莓派 内网渗透

CLC编号:TP23;TP274证件识别码:A

基于饼图的系统设计与设计

本文从三个层面对基于饼图的层云系统进行了介绍:二氧化碳的远程控制系统、层云系统和微信远程控制的支持。从最容易种植的真菌菌株的过程来看,相机和 两个关键节点。通过对这两个关键节点的控制来满足成本控制和需求之间的平衡,也为其他种植者提供远程控制系统。

1 项目背景

随着农业产业结构调整的深入,食用菌发展已成为农业经济的主要支柱产业。作为一种绿色食品,食用菌产品以其丰富的营养价值赢得了各阶层消费者的青睐,市场也越来越受欢迎。在食用菌生产中,不能完全满足所需的温度和湿度,将影响食用菌品种的产量、质量和外观,严重制约食用菌栽培产业的进步和规模化发展。自动化监测种植技术的引入,对于吸引年轻人投身新型农业,提高农业劳动力投入的单位产出效益具有重要意义。

随着信息化、智能化技术的逐步推进,先进的传感、通信、云处理等物联网技术被应用到农业领域,依靠智能传感技术获取更多信息,依靠网络互联共享获取更多信息。更多信息。远程实时服务通过智能手机等移动终端实现更便捷的远程测控,从而提高精准农业的科学决策水平和运营实施水平,具有良好的应用前景。本文提出了一种基于树莓派和Home智能控制引擎的温度、湿度和二氧化碳浓度控制系统,可以自动监测蘑菇的生长环境,并依靠设定的程序逻辑进行自动冷却和保湿。智能手机微信网页视图实现远程监控。

2 整体系统设计

目前市场上的各种自动种植系统主要针对温室种植。而且,它们都是基于私有协议和工控机系统,普遍价格高,实现周期长,扩展性不足。目前,国内农业仍以农民家庭作业为主,巨大的资金需求限制了自动化种植系统的推广。因此,在设计时,在成本控制和自动种植推广之间找到一个平衡点就显得尤为重要。

2.1远程监控监控系统建设

图1 系统架构构建图

系统整体框图如图1所示。中控系统以树莓派为控制核心,集成开源Home智能控制引擎。WIFI网关构建的局域网与养殖室的传感器系统交换数据和控制信号。Home配置的基于内网的Web View操作界面通过开源花生壳内网穿透云服务,绑定公有域名。这样,远程PC端和手机微信端就可以不受空间和时间的限制,访问和控制平菇的种植环境,监测平菇的生长情况。

树莓派的使用不仅开源、易于定制、价格低廉。还有以下优点:

本系统选用的各类传感器都可以在淘宝上低价买到,大大降低了用户的使用和维护成本。

温湿度传感器:DHT12用于控制esp的Node MCU模块,单总线读取DHT12传感器的数据。其有效测量范围为:湿度20%~90%RH,温度0~50℃。满足养殖室控制系统的测量要求。二氧化碳浓度传感器由瑞典S8 0053. Node MCU模块使用esp控制,S8二氧化碳传感器的数据通过UART读取。该传感器具有功耗低、体积小、精度高、可靠性高、稳定性强等优点。其测量范围:400~2000ppm。支持URAT、Modbus串行通讯协议。

所有传感器通过NodeMcu IFI串口模块读取数据,依靠Wifi数据传输模块,遵循MQTT协议,通过WIFI网关将数据传输给树莓派进行处理。Node MCU 是一个开源的物联网平台。它可以使用 Lua 脚本语言进行编程。该平台基于eLua开源项目,底层使用ESP8266 sdk 0.9.5版本。平台使用了很多开源项目,如lua-cjson、spiffs。NodeMCU包含可以在-FiSoC芯片上运行的固件,以及基于ESP-12模块的硬件。项目组首先将 espeasy 固件刷入 Node MCU,并通过图形界面对其进行操作。温湿度传感器DHT12和二氧化碳传感器S8接NodeMCU,并通过MQTT协议将数据传输到自建MQTT代理。Home系统通过订阅相关主题获取设备数据。

MQTT协议建立在TCP/IP协议之上,用于机器之间、网络不稳定、带宽要求低、自动化控制要求等场景。MQTT 客户端只要连接到服务器并订阅约定的主题,就可以实时接收其他客户端发布的关于该主题的消息。同时:任意客户端向预定主题发布消息,订阅该主题的所有客户端都可以收到该消息。

照明、排气扇和控制雾化浇水系统的四分之一电磁阀都是大功率系统。传统上,树莓派通过继电器通过GPIO接口线直接连接到树莓派上。由于养殖室比较潮湿,但是在同一WIFI路由的信号覆盖范围内,为了延长中控系统的使用寿命。本系统不适合布置在养殖室的中控系统,而是选择ESP8266模块芯片支持WIFI支持模块的继电器,用于控制强电开关的开合,从而实现照明的远程控制,排气扇和雾水系统的启动和关闭目标。Sonoff 开关由 esp8266 芯片控制,通过ESPHOME软件可以实现固件的快速开发、配置和编写。烧写固件并连接到同一个局域网后,即可被Home的EspHome组件自动识别,从而实现自动化管理。控制信号不是通过专线直接连接,而是通过WIFI网关和树莓派进行穿墙信号控制交互。

2.2平菇的种植特点

平菇是食用菌中最容易栽培的。一般在秋季、冬季和春季生产。夏季高温高湿易发生病虫害,栽培量少。但夏季市场仍存在旺盛的市场需求,因此选择秀珍菇等高温品种,科学种植仍能获得不俗的收益。本系统采用平菇3级品种进行自动种植试验。由于真菌的遗传性状在每个季节都有波动,为避免损失,需要在温室大面积种植前在育种室进行少量试验种植,以探索最佳的出菇温湿度控制曲线。这批菌类。.

项目组选择了4个3级平菇种植袋进行种植试验。3级种植袋已经有菌丝,只是处于休眠状态。它们需要在适宜的温度和湿度条件下才能长出子实体,以便采摘食用。. 1)气温在37℃以上时,蘑菇袋只能平放在地上出菇。袋子间距为2~3cm。当自然温度降至32℃以下时,可堆叠2~3层,提高空间利用率。. 夜间应打开所有通风口进行通风降温;2)当蘑菇袋内出现蘑菇芽时,应将袋口完全打开,以利于菌丝体呼吸热量的散发和二氧化碳的排出,以免蘑菇出菇和烧焦;管理注意经常接触水,保持空气相对湿度在85%以上,防止物料表面干燥、开裂。

温度:出菇时,繁殖室温度控制在25~28℃,超过30℃,子实体覆盖薄,产量低。

湿度:出菇期间育种室内空气的绝对湿度保持在85%以上。

二氧化碳浓度:出菇期控制育种室浓度在500ppm以下。必须保证养殖室有足够的新鲜空气,通风不良,二氧化碳浓度过高,不能正常打开菌盖。早晚使用通风30分钟即可满足平菇子实体的生产要求。通风时,不要直接吹蘑菇袋,以防幼菇失水死亡。

光:弱光下分化差,不能形成正常的菌盖。因此,在出菇期,每天应引入自然散射光2~3小时。但不是直接的。因此,可以在养殖室内安装模拟散射光的LED灯来补充照明,也方便远程观察平菇的生长情况。

在掌握了平菇出菇期的生产特点后,项目组开发的系统可以设置未来的自动种植周期,及时提供通风和喷雾,并开启LED照明,确保适当的温度和湿度,碳二氧化碳浓度和适当的光照时间。

2.3远程控制支持

如何让手机可以远程监控养殖室的温湿度变化。目前,传统的方法有两种。树莓派通过专用线通过GPIO协议直接连接各种传感器。 Pi 然后通过网线连接到分配了外部网络 IP 的路由器。外网手机设计了专门的APP,通过Socket直接与树莓派通信。该方案在实现内外网穿透方面存在诸多限制。一是需要购买昂贵的外网IP绑定路由器;其次,面临大量树莓派和手机APP的开发和定制,导致交付成本增加,扩展性不足。

另一种方式是选择公有云平台,比如 YeeLink。让树莓派将接收到的传感器数据直接上传到公网云平台。通过自己开发的手机APP读取云平台提供的接口获取数据,或者直接使用云平台开发的APP实现远程监控。对于该方案未来的大规模推广使用,存在数据不可控的安全风险。同时,在本项目小规模使用的场景下,租用云平台是一笔巨大的开支。同时,应用需要定制或安装,管理上存在机会成本。

3 关键技术实现

由于平菇养殖室24小时无人值守,为了节省日益增长的人工成本,方便管理,就需要实现远程控制。对于现代新农来说,最便捷的操作终端是智能手机,最便捷的操作APP是微信,几乎每部手机都安装了微信。因此,可以通过Web View界面在微信上远程监控蘑菇的生产,必须解决两个技术难题。首先是将摄像头集成到树莓派中,实现图像的远程传输,从而可以远程观察平菇的生长情况。

发表评论

:?: :razz: :sad: :evil: :!: :smile: :oops: :grin: :eek: :shock: :???: :cool: :lol: :mad: :twisted: :roll: :wink: :idea: :arrow: :neutral: :cry: :mrgreen: