1。序言1.1项目简介[1]项目功能

随着全球农业现代化的加速以及物联网和人工智能等先进技术的发展和应用，智能农业已成为现代农业发展的新趋势。基于精确感知，智能控制和远程管理的智能农业系统可以显着提高作物的生产效率，降低资源消耗并实现环保和可持续的农业生产。

在当前情况下，我的国家正在大力促进数字村庄的建设。作为其中的重要组成部分，智能农业管理系统在改善农业生产和解决问题的精致管理水平方面起着重要作用，例如不合时宜的信息获取，高度的手动管理成本以及缺乏传统农业决策的科学基础。

该设计开发了一套基于主要控制芯片的智能农业管理系统。通过整合温度和湿度传感器，光强度传感器和土壤水分检测传感器，它们可以实时监测农田环境和作物生长状态，并在阈值超过阈值以提醒经理进行灌溉，施肥和其他操作时通过蜂鸣器进行警报。同时，通信技术（BC26模块）用于将收集的数据上传到云中，EMQX开源MQTT服务器框架用于在 ECS服务器上部署MQTT服务器，以实现远程显示和数据处理。

该系统支持微信小计划的遥控功能，使农民或经理可以随时随地查看农田环境参数并接收预警信息，并且可以远程手动控制灌溉设备，填充灯光等，从而大大提高了农业生产的智能和便利性。该项目的实施不仅有助于促进我国家的农业信息水平的改善，而且有助于有效利用农业资源，并且对确保国家粮食安全，促进农业效率和增加农民的收入具有重要意义。

【2】设计和实施功能

（1）实时环境监测：系统使用集成的温度，湿度，光强度传感器和土壤水分检测传感器来监视农田环境中温度，湿度，光强度和土壤水分含量等关键参数。当这些参数超过或低于预设阈值时，系统将自动触发蜂鸣器警报，以提醒经理注意并采取相应的措施。

（2）自动化管理和预警：根据土壤水分传感器检测到的数据，如果土壤水分低于设定的水分含量含量阈值以适合作物生长，则该系统将自动提醒经理执行灌溉操作。同时，可以在预设周期中发送施肥提醒，以确保农作物在最佳时期获得足够的水和养分供应。

（3）远程控制功能：使用通信技术（BC26模块）将所有现场收集的数据上传到云MQTT服务器，并通过微信小组实现远程访问和显示。用户可以通过微信小组查看实时监视数据，并远程手动控制农田设备，例如启动或关闭5V泵进行灌溉，打开或关闭白色LED填充灯以调节照明条件。

（4）数据云和分析：建立在EMQX开源MQTT服务器框架上的MQTT服务器可以接收和处理由主控制板传输的农业环境数据，并连接到微信Mini ，以为用户提供直观且易于理解的数据图表和分析结果，从而促进农民或农业技术，以促进科学技术并确定科学决策。

【3】项目硬件模块组成

（1）主控制模块：使用微控制器作为核心控制单元，负责整个系统的操作和管理。它具有丰富的外围接口，功能强大的处理能力和低功耗特性，并且可以实时处理传感器数据，执行逻辑判断，并通过无线通信模块发送和接收说明。

（2）环境监控模块：

（3）控制输出模块：

（4）无线通信模块：集成的BC26模块，以实现与云服务器的数据交互。该模块具有广泛的覆盖范围，低功耗和较大连接的特征，可确保在各种复杂的农业环境中将数据稳定地传输到MQTT服务器。

（5）警报模块：系统配备了蜂鸣器，以用于异常情况警报。当环境参数超过设定范围时，主控制板将驱动蜂鸣器发出声音警报。

1.2设计思想

（1）系统需求分析：根据智能农业管理的实际需求，确定需要监控的关键环境参数（温度，湿度，光强度和土壤水分）以及必要的控制功能（灌溉，填充光控制等）。同时，考虑到远程监控和预警的需求，它计划通过通信技术实现数据上传和远程控制。

（2）选择和设计：

（3）软件体系结构设计：

1.3传感器功能简介

（1）温度和湿度传感器：

（2）光强度传感器：

（3）土壤水分检测传感器：

（4）蜂鸣器警报模块：

（5）5V泵和继电器的组合：

（6）-BC26模块：

1.4选择开发工具

选择了C的编程语言。 C语言在执行方面非常有效。 C语言编译的可执行文件最接近机器代码，并且汇编语言是最有效的执行效率，但是汇编的可移植性相对较差。当前，在某些操作系统内核中使用了一些低端微控制器。通常的微控制器编程仍然主要是C语言。 C语言的执行效率仅次于组装。它具有简单的语法理解和强大的代码多功能性。它还支持跨平台。它在嵌入的基础和微控制器编程中经常使用。当前的设计是使用C语言来开发。

开发工具选择KEIL是一个世界领先的嵌入式微控制器软件开发人员，于2015年被ARM收购。因为芯片目前选择了一个系列，该系列属于ARM的芯片架构和-M3 Core ，使用Kile进行开发的Kile具有固有的优势，并且Keil在大型大学中也使用。许多教科书使用KEIL来教授，开发51个微控制器，微控制器等。当前，MCU芯片开发的软件不仅是唯一可以使用的软件。 IAR也用于MCU微处理器开发领域。 IAR更可扩展并支持开发。它还支持其他芯片，例如：51微控制器开发。在软件使用方面，IAR比KEIL简单，功能相对较少。如果您以前使用过Keil并更频繁地使用它，则如果您习惯使用IAR，则不适合该界面。

2。EMQX开源MQTT服务器框架

EMQX是开源，云本地分布式IOT MQTT消息服务器。设计目标是实现高可靠性，支持携带大量物联网终端的MQTT连接，并实现大型物联网设备之间的低延迟消息路由。基于 /OTP平台的开发，完全利用了 /OTP的软实时，低延迟和分布式特性。

以下是对EMQX服务器框架的详细介绍：

（1）可伸缩性：EMQX支持1亿MQTT服务订阅，单个节点可以支持500万个MQTT设备连接，并且可以将群集扩展到1亿个并发的MQTT连接。这种强大的缩放功能使其能够适应不同尺寸的IoT应用程序。

（2）安全性：EMQX提供了各种安全机制，包括SSL/TLS，密码身份验证，增强身份验证和ACL（访问控制列表）等，以确保数据传输和访问的安全性。

（3）规则引擎：EMQX具有基于SQL的内置规则引擎，可以实时过滤，转换和处理消息，并提供灵活的消息处理机制。这允许应用程序根据业务需求灵活地处理消息。

（4）数据存储：EMQX 还提供数据存储功能，记录客户端的状态，订阅关系，离线消息，消息内容和消息收据操作到各种数据库中。此功能可以在服务崩溃或客户端异常离线后保留数据，从而确保数据完整性和可靠性。

（5）集群设计：EMQX采用了大规模的分布式群集体系结构，该结构实现了系统的高可用性和水平缩放。集群设计包括维护订阅表，路由表和主题树等数据结构，以启用消息转发和交付给每个节点上的订户。

（6）协议支持：EMQX完全支持MQTT 5.0和3.x协议标准，提供更好的可扩展性，安全性和可靠性。同时，它还为TCP，SSL/TLS等各种其他协议提供了支持。

（7）易用性：EMQX提供丰富的API和插件管理功能，使用户可以轻松查看在线客户信息，踢出客户端，管理插件状态等。它还提供了视觉管理接口和调试工具，以促进用户监视和管理。

3。购买ECS 3.1并登录到官方网站

3.2购买ECS服务器

【1】选择ECS弹性服务器

【2】选择ECS服务器的区域，配置信息和操作系统（.04 64位i选择）。

[3]购买弹性公共网络IP并配置带宽。

【4】配置密码

【5】选择购买时间，我在这里选择了1个月的持续时间

【6】确认付款

收到了电子邮件提醒，并成功创建了服务器。 （为了撰写教程，我花了320元并购买了一个月的服务器）

【7】返回弹性服务器的控制台

[8]单击服务器名称以输入详细信息页面。

3.3配置安全组

有必要确保已打开并释放MQTT服务器上的几个常用端口。

3.4安装

安装下面的终端，以使用SSH协议促进远程登录到云服务器。 （当然，使用其他方法的记录是相同的）

3.5远程登录到云服务器终端

【1】创建一个新连接，然后选择SSH连接。

【2】填写IP地址，用户名，密码

这里的主机是填写服务器的公共IP地址，密码是创建服务器输入的密码，并直接将root使用到用户名。

【3】单击以连接到服务器

【4】提示框将弹出第一个登录。选择接受并保存。

[5]接下来，您可以看到服务器已成功登录。

4。在下面安装EMQX

本章将介绍如何在系统中下载，安装和启动EMQX。

支持版本：

4.1官方网站地址4.2通过APT来源安装

EMQX通过APT源支持安装，消除了用户手动处理依赖项和更新软件包的需求，并且具有更方便，安全且易于使用的优势。

在命令行终端中，复制以下命令，然后按。

【1】通过以下命令配置EMQX APT源：

bash
curl -s https://assets.emqx.com/scripts/install-emqx-deb.sh | sudo bash

【2】运行以下命令以安装EMQX：

sudo apt-get install emqx

【3】通过运行以下命令启动EMQX：

sudo systemctl start emqx

该过程如下：

4.3 EMQX常用命令

cpp
sudo systemctl emqx start    启动
sudo systemctl emqx stop     停止
sudo systemctl emqx restart  重启 

5。配置EMQX服务器5.1登录到EMQX的内置管理控制台

EMQX提供了内置管理控制台EMQX。用户可以通过网页轻松管理和监视EMQX群集，并配置和使用所需的功能很方便。

输入::在浏览器中访问EMQX背景管理页面。您可以设法连接到客户端或检查运行状态。

此处的IP地址是您的ECS云服务器的公共IP地址。

打开浏览器后，输入地址并将其打开：

默认用户名和密码：

用户名：admin
密码：public

第一次登录时，您将提示您更改新密码。如果您不想设置它，也可以选择跳过（公共网络服务器部署仍然更安全以修改密码）。

更改下面的新密码：

登录成功的页面显示如下：

5.2 MQTT配置

在这里，您可以配置MQTT的某些参数，并根据自己的需求进行配置。

5.3测试MQTT通信

创建一个新客户，然后单击“连接”。

连接后，单击订阅并发布如果可以正常接收以下消息。这意味着MQTT服务器之间的通信是正常的，没有问题。

您还可以在此页面上查看主题发布和主题订阅的格式。

5.4 MQTT客户端登录服务器测试

接下来，打开我们自己的MQTT客户端，然后登录到MQTT服务器进行测试数据通信。

港口选择：1883

根据软件参数填写参数，登录，发布并订阅该主题。

注意：尚未配置客户端身份验证。现在，只要IP和端口输入正确，可以随意输入MQTT三重，您可以登录到服务器。服务器尚未检查三倍。

EMQ X在默认配置中启用了匿名身份验证，任何客户端都可以访问EMQX。当未启用身份验证插件或身份验证插件不明确允许/（）连接请求时，EMQX将决定是否允许根据启用匿名身份验证的客户端连接。

然后打开EMQX管理背景，您可以看到我们的设备以名称登录到服务器。

您还可以在订阅主题页面上看到我们的客户端设备订阅的主题。

5.5客户端身份验证配置

默认配置启用了匿​​名身份验证，任何客户端都可以访问EMQX。当未启用身份验证插件或身份验证插件不明确允许/（）连接请求时，EMQX将决定是否允许根据启用匿名身份验证的客户端连接。

必须在正式产品中启用认证，否则可以连接任何设备。

以下描述了如何配置客户端身份验证。

【1】打开客户端身份验证页面

【2】选择密码身份验证

【3】选择内置数据库

[4]设置身份验证方法（所有可以默认，无需更改），然后单击直接创建。

【5】成功创建后，单击用户管理

【6】添加用户

【7】成功添加了

【8】添加后，打开MQTT客户端并可以执行测试。

登录时，必须正确输入MQTT用户名和密码并填写上一步中添加的信息，否则您将无法登录服务器。

5.6客户端授权配置

客户端授权页面可以为每个客户端（设备）配置主题发布和订阅权限。限制是否可以发布主题，订阅主题。如有必要，您可以配置它。

：/＃///？tab =

【1】创建数据源

【2】选择内置数据库

【3】完成创作

【4】单击许可管理

【5】选择客户端ID，然后单击添加

6】配置权限

5.7数据转发（集成）

在集成选项中，可以处理设备数据。例如：转发到您自己的HTTP服务器，转到其他MQTT服务器，创建规则，触发某些操作等。

选择数据桥。

您可以将数据发送到自己的HTTP服务器或另一台MQTT服务器。