智能烤烟系统

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇智能烤烟系统范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘 要：由于当前烤烟工艺技术落后，烟农采摘成熟烟叶后要对其进行烘烤，采用当前方法不仅容易引起烟叶烧焦，导致整个烤烟房被烧毁，且还存在烤烟效率低、失败率高、成品质量低等缺点。因此文中设计了一种智能烤烟系统，该系统可以在一定程度上将烟农从繁忙的劳动中解放出来，提高生产效率与产品质量。

关键词：烤烟；温湿度调节；新浪云计算平台；微信公众平台；远程控制

0 引 言

由于受限于当前的烤烟工艺，烟农采摘好成熟的烟叶后需统一捆绑上架放进烤房，封门后进行烘烤。这一过程大约需要五天，期间还要控制烟叶变黄―定色―干筋的过程，而每个过程都有严格的温湿度和时间要求。这就需要烟农在固定时间去看守烤房的烟叶，随时观察烤房内的温湿度变化并做出相应的调整，使得人工控制比较困难，难以实时了解烤烟的进展。这种操作往往因为人为因素较大，极有可能引起烟叶烧焦，导致整个烤烟房被烧毁。且这种方法烤烟效率低、失败率高、成品质量低。

本系统为了克服传统烤烟的缺点，将烤烟与新浪云计算平台、微信公众平台相结合来进行智能化烤烟控制。使用本系统可以避免一些人为因素导致的损失，也不需要烟农全天候守住烤房，因此在一定程度上将烟农从繁忙的劳动中解放出来。

本系统通过对温湿度的监测使得温湿度在一定范围内保持稳定，而烟农可以在微信上远程查看烤烟房内的温湿度数据、烟雾值和烤烟房内的图片，不仅能观察烟叶的颜色变化，还能在微信上远程控制温湿度，及时调节，从而达到了减少人工成本，提高烟叶成品质量，增加烟农收入的目的。

1 作品详细介绍

1.1 系统架构

本系统由监控端、本地服务器、新浪云计算平台SAE、微信公众平台和微信用户五部分组成。系统从监控端采集传感器数据，本地服务器对这些数据进行统计处理和转发，发送到新浪云计算平台，新浪云计算平台接受微信公众平台的访问。微信用户在关注系统微信公众账号后，即可访问从监控端采集到的数据。系统架构图如图1所示。

1.2 监控端

监控端采用Mini2440主控芯片的开发板，基于Linux和ARM9内核的软硬件架构，并安装了MQ-2烟雾气敏传感器、温度传感器DS18B20、湿度传感器DHT11、步进马达（模拟热源控制）、中兴微ZC301P USB摄像头、TL-WN321G USB无线网卡等套件。监控端采用C语言进行编程。各传感器底层驱动采用C语言开发，采集到的传感器数据通过TCP传输，摄像头采集到的图片采用UDP传输。监控端主要实现传感器信息的采集、烤烟控制与异常报警。

1.2.1 传感器信息采集

监控端能够从温度传感器、湿度传感器、烟雾传感器中读取当前环境的数据，通过网络传送到微信端显示和记录，并能够控制摄像头抓拍图片以便在微信上查看烤烟效果。监控端依据微信用户发送的温度、湿度降低或升高指令进行温湿度调整（用步进马达的正转和反转模拟烤烟热源闸门的打开和关闭）。

1.2.2 烤烟控制与异常报警

烤烟标准时间为150小时（大约6天），在烤烟过程中的不同时间段所要求的环境（温湿度）是不同的，而对烤烟过程中不同时刻的温湿度要求以配置文件的形式来保存，对于不同的烤烟环境可以通过更改其配置文件来实现相关变动。系统每一分钟都从配置文件中读取该时刻对应所需要的环境数据，然后与从传感器采集到的当前环境数据进行比较，若当前环境不满足配置文件中定义的环境数据，则控制相关操作使当前环境达到定义的环境（如当前环境温度过低，则控制打开烤烟端的热源闸门，使环境温度升高），如果在一定时间内环境数据还达不到标准，则系统发出异常报警。异常报警分为以下三个等级：

（1）一级报警分为温度异常、湿度异常、烟雾异常；

（2）二级报警分为温、湿度异常，温度、烟雾异常，湿度、烟雾异常；

（3）三级报警分为温度、湿度和烟雾同时异常。

报警等级的判断由当前环境超标的程度和报警已持续的时间共同确定。此外，监控端会把报警信息推送到服务器端。Mini2440开发板和各种套件图如图2所示。

1.3 本地服务器

本地服务器的主要功能是把一定区域内烤房的烘烤信息集中管理，提供查看，具有控制和数据处理功能。本地服务器主要进行数据的处理和转发，是整个系统数据传输的枢纽和数据处理中心。本地服务器将监控端传感器收集到的信息进行处理，将结果发送至新浪云计算平台（SAE）。所以本地服务器是新浪云计算平台与监控端通信的桥梁，本地服务器主要负责监控端数据的传输和响应微信公众平台通过云计算平台所转发的用户请求。本地服务器在Windows 7操作系统下采用Visual Studio 2010作为开发平台；本地服务器采用C#语言编写程序。接收传感器数据通过TCP传输，接收图片通过UDP进行。本地服务器将监控端传来的实时数据保存到由SQL Server 2008开发的数据库中。本地服务器将接收监控端传来的图片，并转发给新浪云计算平台。此外，一旦监控端环境发生异常，服务器可以将报警信息通过GSM模块发送至用户指定的手机上，将风险降到最低。本地服务器运行时的截图如图3所示。

1.4 新浪云计算平台

新浪云计算平台SAE是微信公众平台与本地服务器通信的中转站，用于处理和转发微信用户发来的指令。新浪云计算平台收到微信用户的请求后，云计算平台将解析后的消息传递给本地服务器，根据用户内容和自己的服务器逻辑，计算出需要返回给用户的消息，然后将消息返回给微信用户。

1.5 微信公众平台

微信公众平台通过网址URL和Token来指定自己的后台服务器，在本系统中URL为新浪云计算平台的URL，其中Token可由开发者填写，用作生成签名。通过微信公众平台可以开发出自己的微信公众账号。

1.6 微信用户

本系统将物联网与微信相结合，可使用户无需安装独立的手机App软件便远程查看并控制烤烟房。微信端的功能主要有新建一个烤烟配置数据后开始烤烟、远程查看烤烟房温湿度和烟雾信息、查看烤烟时长、查看烤烟房实时图片、绑定与解绑手机号码、远程升高或降低温湿度、远程关机和远程重启等。此外，我们还在微信端对用户权限进行了限制，对没有授予权限的微信用户只能远程查看数据信息和浏览图片，不能进行远程控制。本系统内置了5种烤烟类型，分别为七匹狼、中华、云烟、金桥、石狮，微信用户发送“KY#烤烟类型”时如：“KY#七匹狼”，系统就会将包含七匹狼烤烟所需的温湿度范围和烤烟时长的配置文件发送到监控端进行烤烟控制。此外，微信用户也可以发送“KYDT#时长，温度范围，湿度范围”如“KYDT#5，30-40，60-80，50-70”来进行烤烟控制。微信用户发送“phone#手机号码”可绑定指定的手机号码，绑定手机号码主要用于GSM模块发短信，微信用户发送“unlock”可解除已绑定的手机号码。

已被授予权限的微信用户除了可以查看实时数据外，还能进行远程烤烟控制。已授权用户采用微信服务平台查询烤烟设置示意图如图4所示。未授权用户采用微信服务平台修改烤烟设置示意图如图5所示。

图5 未授权用户采用微信服务平台修改烤烟设置示意图

未授予权限的微信用户发送“1”即可查看实时烤烟数据，发送“8”即可查看烤烟房图片，但没有权限进行远程控制。

1.7 开发环境

1.7.1 系统开发工具与技术

监控端：PC电脑，Ubuntu10.10系统。

外部硬件：温度传感器DS18B20、温湿度传感器DHT11、MQ-2烟雾气敏传感器、中兴微ZC301P USB摄像头、TL-WN321G USB无线网卡、步进马达。

本地服务器端开发环境：PC电脑，Windows 7系统，VS2010，Microsoft SQL Server 2008。

新浪云计算平台端开发环境：Apache-2.2.x，PHP-5.3.x，MySQL，CentOS-6.x（64位）系统。

1.7.2系统运行环境

监控端：Mini2440开发板，Linux 2.6操作系统。

本地服务器端：Windows 7系统，需安装.NET Framework 3.5以上的框架、SQL Server 2008。新浪云计算平台端：Apache-2.2.x，PHP-5.3.x，MySQL，CentOS-6.x（64位）。手机端：需要Android 2.3.3以上版本和微信。

2工作原理

新浪云计算平台用TCP与本地服务器进行通信，用HTTP处理和转发微信用户发来的请求指令。新浪云计算平台采用PHP语言编写程序。新浪云计算平台收到微信用户的请求后，用PHP语言解析XML语言消息格式，并根据用户内容和自己的服务器逻辑计算出需要返回给用户的消息，将消息封装成XML格式后返回给微信后台。

微信用户通过HTTP与新浪云计算平台通信，微信用户发送的指令通过POST将数据发送给微信后台，微信后台收到这条消息后通过POST将其转发给微信公众账号的服务器即新浪云计算平台。微信用户通过GET请求获取微信后台的数据，微信后台把公众账号服务器发来的消息转发至用户的微信上，这样用户就可以看到公众账号发来的消息了。

用户在微信上发送一条指令，指令通过微信后台传送至微信公众账号的服务器即新浪云计算平台，新浪云计算平台解析微信指令后，将指令传送给本地服务器，本地服务器则根据微信用户的请求做出正确响应，将指令发给监控端，监控端可以根据指令控制步进马达的正转和反转、系统的重启和关机等，监控端也可以根据指令要求计算出需要返回给用户的内容比如采集到的温湿度和烟雾数据等，并将应答内容发给本地服务器，本地服务器再将应答内容传给新浪云计算平台，新浪云计算平台将应答内容封装成XML语言消息格式，将XML消息包通过微信后台发送给微信用户，这样微信用户就能看到请求的响应内容了。

3 作品创新点

3.1 系统与云计算和微信结合

系统采用物联网与新浪云计算平台和腾讯微信公众平台相结合的新型应用模式，只需扫描二维码即可，简单、实用、方便、高效且易于推广。

3.2 安全性高

系统对不同权限的微信用户有着严格的权限控制，保证系统的运行安全。

3.3 节能

拥有严格的时间段温湿度控制，可减少温湿度大起大落的情况，降低能耗。

3.4 成本低

新浪云服务和微信公众平台服务的费用低廉，大大降低了系统成本。本系统采用的主控芯片以及传感器成本低、质量稳定，减少了人工成本。

3.5 稳定性高，误报率低

本系统采用延时报警功能，防止传感器因外界干扰出现误报，提高系统的稳定性。

3.6 操作方便简单

用户可通过微信实现对烤烟监控端信息的查看和远程控制，微信操作简单方便，软件界面友好，没有繁杂的设置，不需要安装其他独立的手机App软件。

3.7 量身定制

针对不同类型的烟叶都可以通过修改配置数据来实现对应的烤烟控制，并总结出最适合的温湿度控制策略。

3.8 实时监控与调节

本系统可通过物联网实时调节温湿度，只要超出了设定的温湿度范围，立即启动调节动力装置，将温湿度调节到合适的指标范围内。

4 市场前景

4.1 实用价值

本系统利用物联网技术，通过微信来控制烤烟监控端并查看烤烟情况，从而减少烟叶烤制过程中的人工成本，提高烟叶的成品质量，增加烟农收入。本系统定位于中小型烤烟场合，但也可以为批量生产的大型烤烟服务，系统在进行包装和定模之后即可投入商业使用。烤烟与云计算和微信公众平台的结合在智能农业领域将有更大的用途。

4.2 市场前景

当前烤烟在我国已大面积种植，除了少数几个品种使用晒烟外，大部分都使用烤烟形式。如龙岩地区的烤烟种植面积达到近20万亩，据不完全统计，专业烤房已达1.7万个，而全国专业烤房已达80万个，且都没有实现物联网智能控制，因此使用前景巨大。而本系统只要稍加改造便可应用到其他烘烤领域，如高档木制品脱脂防裂烘烤、花生湿烤，香菇等菌类的规模化烘烤等，有着很好的推广意义。

5 获奖感言

我们团队认为，物联网不是一个独立的领域，而是一条新兴的产业链，它需要较为统一的实现方式。由于物联网还没有统一的标准，因此各商家开发的App错综复杂，使用户难以选择。据调查，市面上的大部分软件都可用微信代替，但现在大多数物联网系统手机软件都是App，既造成了App冗余，开发成本偏高等现象，又不方便用户安装和使用。因此我们使用了正与国外Facebook竞争的，又在国内拥有广大用户的，却很少与嵌入式和物联网相结合的微信。用户可以通过微信公众帐号轻松实现对物联网设备的远程控制，实现了标准的统一。这不仅支持了国产软件，也降低了物联网的成本。