本发明涉及一种管理系统，尤其是一种智能农场管理系统。
背景技术：
众所周知，中国一直是一个粮食种植与输出大国，而中国目前的耕作形式大多是延续80年代的家庭联产承包制，属于小规模种植。与美国的农场种植形式相比，中国的种植形式在规模上以及生产收割效率上远远及不上美国。近几年，江浙地区某些地方出现包租土地的形式，即向当地村委会签订合同在某一时间区间内(比如十年)租一大片土地进行大规模种植，这种方式在规模和机械化程度上与美国农庄种植方式相比，差距越来越小，具备李克强总理提出的“创新驱动发展”的基础要求，在物联网和互联网+的新形势下，可以进一步提升产值和降低成本，基本实现全智能化。
为了践行大学生物理实验以及课外学习拓展的学习纲要，通过电子类的技术运用传感器将物理学科中接触到的一些物理名词有了直观的感受，比如土壤温度、土壤湿度、空气温度、空气湿度、光照强度等，将我们学习的知识不仅仅局限于课堂内，而是生活中。同时，已经成熟的C#服务器技术以及Android手机客户端技术，能够实现局域网的实时通信，基于STM32的嵌入式开发，综合各类传感器实现小范围的“物联网”，由物到物的数据传输，将传感器测得的各类数据传输到服务器，服务器传输到客户端，达到半智能效果。通过服务器到STM32的双向数据传输，实现服务器端及客户端人工发送指令，STM32控制端解析指令进行操作(比如浇水等)，从而实现整个农场系统的全智能化。
技术实现要素：
为解决近年大规模种植还未实现全智能化的问题，本发明提供一种智能农场管理系统。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种智能农场管理系统，它包括：
基于C51、STM32单片机及各类传感器的检测端，用于实时采集农场常用数据并由串口自动发送至电脑服务器；
基于C#技术的电脑服务器，用于实时接收来自检测端的数据集并解析显示在相应的窗口模块中，同时将接收的数据集通过无线局域网二次转发至手机客户端，还通过无线局域网自动设置或手工操作发送控制指令给控制端；
基于Android技术的手机客户端，用于实时接收来自电脑服务器的数据集并解析显示在相应的TextView模块中，并通过无线局域网手工操作发送控制指令给控制端；
基于STM32单片机及电机的控制端，用于实时获取来自电脑服务器以及手机客户端的指令，并解析控制电机驱动进行相应的操作。
进一步地，电脑服务器中设置相应检测参数的安全区间，超过区间的极限值，电脑服务器自动发送指令给控制端进行相应操作；
电脑服务器中设置按钮，通过点击相应的按钮发送相应的指令给控制端进行人工操作。
进一步地，电脑服务器将数据集解析成int以及float的实数类型并显示到对应的Text模块中；
手机客户端采用与电脑服务器相同的数据处理方式。
进一步地，手机客户端中设置按钮，通过点击相应的按钮发送相应的指令给控制端进行人工操作。
进一步地，电机通过由STM32单片机控制的ATK-2MD4850两相步进电机驱动器来驱动进行相应操作。
进一步地，各类传感器包括空气温湿度传感器、土壤温湿度传感器和光照强度传感器，土壤温湿度传感器和光照强度传感器分别采集所需的数据发送至STC89C52单片机的TX端，STC89C52单片机的TX端将两个传感器采集的数据通过串口实时发送给STM32单片机的RX端，空气温湿度传感器采集所需的数据发送至STM32单片机，STM32单片机整合三个传感器采集的数据，将数据集通过串口实时发送给电脑服务器。
进一步地，空气温湿度传感器采用DHT11，土壤温湿度传感器采用YL-69，光照强度传感器采用BH1750。
有益效果：
1.借助STC89C52单片机、STM32单片机以及各类传感器获取相应的数据，实现数据的“物联”获取和发送显示，解决了人走来走去查看测试数据的问题，实现智能化。
2.借助C#技术解析显示各类数据值，并通过无线局域网“互联”实现数据的传输和指令的发送，代替了人工安排的不方便或者安排人员的不及时。
3.采用STM32单片机和电机驱动进行相应的操作，解放了人的双手，实现了劳动力的节约，让一些简单的操作由机器来代替，而不用将人实时局限在农场内。
4.借助Android技术设计手机APP，将采集的数据实时查看，同时可以实时通过按钮进行人工操作，真正做到了智能，突破时空的限制。
附图说明
图1为本发明的系统主要框图；
图2为本发明的检测端主要框图；
图3为本发明的控制端主要框图；
图4为本发明一实施例的STC89C52模块电路原理图；
图5为本发明一实施例的ESP8266WIFI模块电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，一种智能农场管理系统，它包括：
基于C51、STM32单片机12及各类传感器的检测端1，用于实时采集农场常用数据并由串口自动发送至电脑服务器2，其中各类传感器包括空气温湿度传感器13、土壤温湿度传感器14和光照强度传感器15；
基于C#技术的电脑服务器2，用于实时接收来自检测端1的数据集并解析显示在相应的窗口模块中，同时将接收的数据集通过WIFI二次转发至手机客户端3，还通过WIFI自动设置或手工操作发送控制指令给控制端4；
基于Android技术的手机客户端3，用于实时接收来自电脑服务器2的数据集并解析显示在相应的TextView模块中，并通过WIFI手工操作发送控制指令给控制端4；
基于STM32单片机及电机5的控制端4，用于实时获取来自电脑服务器2以及手机客户端3的指令，并解析控制电机5驱动进行相应的操作。
如图2所示，基于C51、STM32单片机及各类传感器的检测端1，采用DHT11作为空气温湿度传感器、YL-69作为土壤温湿度传感器、BH1750作为光照强度传感器，采用STC89C52单片机11和STM32单片机12作为MCU，土壤温湿度传感器14和光照强度传感器15分别采集所需的数据，频率为每1.2s采集一次数据，STC89C52单片机11将两个传感器采集的数据通过串口实时发送给STM32单片机12，空气温湿度传感器13采集所需的数据，频率也为每1.2s采集一次数据，STM32单片机12整合三个传感器采集的数据，将数据集通过串口实时发送给电脑服务器2。
基于C#技术的电脑服务器2，电脑服务器2采用C#编程，将检测端1的STM32单片机12通过串口传过来的数据集接收并解析，利用窗口显示在各个子模块中。由于串口发过来的数据是字符串，所以在电脑服务器2程序中将数据解析成int以及float的实数类型并显示到对应的Text模块去。同时，电脑服务器2将来自串口的数据原封不动的通过路由器搭建的WIFI发送至手机客户端3。电脑服务器2程序中还需设置相应检测参数的“安全区间”，当低于或者超过区间的极限值后，电脑服务器2会通过WIFI自动发送操作指令给控制端4，此外，电脑服务器2保留人工干预功能，即在程序里设置按钮，通过点击相应的按钮发送相应的指令给控制端4，达到一定的人工控制功能。
基于Android技术的手机客户端3，手机客户端3采用基于Java语言的Android技术，将电脑服务器2通过WIFI发过来的数据集采用与电脑服务器2相同的数据处理方式将处理后的相应的值显示在TextView模块中。由于电脑服务器2是固定不可动的，所以手机客户端3就很方便，在农场范围内都可以随时查看实时的各类数据。同时，手机客户端3可以通过按钮(与电脑服务器2相同)发送相应操作指令给控制端4进行相应操作。
如图3所示，基于STM32单片机12和电机5的控制端4，采用ATK-2MD4850两相步进电机驱动器51，通过STM32单片机12控制驱动器51驱动相应电机5进行相应的操作。控制端4需要接收电脑服务器2以及手机客户端3通过WIFI发过来的相应指令，解析指令进行电机5的驱动。其中，来自电脑服务器2的指令有自动设置发送指令和手工操作发送指令两部分，来自手机客户端3的只有手工操作发送指令。
如图1、2、3所示，本发明所设计的智能农场管理系统以解放双手、智能检测与控制为出发点，要求STC89C52单片机11、STM32单片机12、电脑服务器2与手机客户端3协同作业实现农场基本指标数据的采集以及智能、人工对农场的控制。整套管理系统硬件部分采用STC89C52单片机11和STM32单片机12进行检测和控制，通过STC89C52单片机11控制土壤温湿度传感器14和光照强度传感器14采集所需的数据通过STC89C52单片机11的TX端用串口通信的方式发给STM32单片机12的RX端，同时STM32单片机12的RX端通过空气温湿度传感器13采集空气的温湿度信息整合之前的信息一起通过STM32单片机12的串口发送给电脑服务器2；电脑服务器2解析接收到数据的格式并显示出来，同时将接收的数据二次转发给手机客户端3，手机客户端3同样解析显示；控制端4由另一块STM32单片机12板载电机5构成，同时板载WiFi模块与电脑服务器2连接，电脑服务器2和手机客户端3可以通过按钮发送各类指令给控制端4进行控制(比如按下“浇水”按钮，控制端4的STM32单片机12会控制进行浇水动作的电机5工作)；同时，电脑服务器2设置了各类参数的安全区间，超过规定的区间，电脑服务器2会主动发出指令给控制端4，控制端4会相应的做出“补救措施”(如：土壤湿度区间是2％RH到12％RH，当检测端1发给电脑的数据是1％RH时，电脑服务器2自动判断低于安全区间，会主动发指令给控制端4进行浇水，跳过了人工按钮阶段)，完成智能化对农场的管理。辅助电路有电源电路、按键电路等。
如图4所示，STC89C52模块主要包括STC89C52单片机、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、开关S1、晶振Y1和光电二极管D1，STC89C52单片机11的第一引脚(P1.0)连接光电二极管D1一端，光电二极管D1另一端连接第一电阻R1一端，第一电阻R1另一端连接VCC和第三十一引脚(EA/VPP)，STC89C52单片机11的第十九引脚(XTAL1)连接第一电容C1一端和晶振Y1一端，第一电容C1另一端连接第二电容C2一端，第二电容C2另一端连接晶振Y1另一端和STC89C52单片机11的第十八引脚(XTAL2)，STC89C52单片机11的第九引脚(RST)连接第二电阻R2一端、第三电容C3一端和第三电阻R3一端，第二电阻R2另一端连接开关S1一端，开关S1另一端连接VCC和第三电容C3另一端，第三电阻R3另一端连接GND，STC89C52单片机11的第四十引脚(VCC)连接VCC，STC89C52单片机11的第二十引脚(GND)连接GND。
如图5所示，ESP8266WIFI模块主要包括ESP8266、稳压器RT9193-33、排阻P1、第一至第七电阻R1-R7、第一至第二二极管D1、D2、第一至第四电容C1-C4和LED，ESP8266的第一引脚(GND)接GND，ESP8266的第二引脚(GPRO15)通过第四电阻R4接GND，ESP8266的第四引脚(GPRO0)连接第一电阻R1一端和排阻P1的第一引脚，第一电阻R1另一端接VCC3.3，ESP8266的第七引脚(RXD)连接第三电阻R3一端和第一二极管D1一端，第三电阻R3另一端接VCC3.3，第一二极管D1另一端连接排阻P1的第三引脚，ESP8266的第八引脚(TXD)连接第二二极管D2一端，第二二极管D2另一端连接第二电阻R2一端和排阻P1的第四引脚，第二电阻R2另一端接VCC，ESP8266的第九引脚(RESET)连接第六电阻R6一端和排阻P1的第二引脚，第六电阻R6另一端连接第五电阻R5一端、ESP8266的第十六引脚(VCC)和VCC3.3，第五电阻R5另一端连接ESP8266的第十一引脚(CH-PD)；稳压器RT9193-33的第一引脚(VIN)连接稳压器RT9193-33的第三引脚(EN)、第一电容C1一端和排阻P1的第六引脚，稳压器RT9193-33的第二引脚(GND)连接第一电容C1另一端、GND和排阻P1的第五引脚，稳压器RT9193-33的第四引脚(BP)通过第二电容C2接GND，稳压器RT9193-33的第五引脚(VOUT)连接第三电容C3一端、第四电容C4一端和VCC3.3，第三电容C3另一端和第四电容C4另一端均接GND；LED一端连接第七电阻R7一端，LED另一端接GND，第七电阻R7另一端接VCC3.3。
本发明是一种基于C51、STM32嵌入式开发、C#、Android技术的智能农场管理系统，综合各类传感器以及驱动电机而形成的一套集检测、显示、存储、控制为一体的新时代智能农场管理系统。C51与STM32控制的各类传感器采集到的数据由串口发送至电脑服务器，电脑服务器采用C#的C/S结构(客户机与服务器结构)搭建，将采集到的各类农场数据进行解析显示，同时向两个客户端发送信息，第一个客户端是采用Android技术开发的手机APP，电脑服务器将接收来自C51及STM32的农场数据二次传输给手机客户端解析显示，起到随时随地检测的功能；第二个客户端是控制端，由电脑服务器发送各类操作指令，控制端解析指令并驱动电机进行相应的操作，从而达到由监测到控制这一过程的智能化。
对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。