作品名稱：基于大數據可視化云平臺的白菜自動化種植一體機
學校名稱：西安工商學院
參賽隊伍：蔬菜種植探索者
隊伍編號：206365
參賽學生：王逸洋 肖紫嫣 李旭東
指導老師：吳青山
投票日期：2024年10月08日 00:00->2024年12月05日 15:00
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一.項目概述
面對白菜種植環節冗雜、過程繁瑣、監測不便且數據不精準問題，我們經過調研與分析，認為其核心難點是培壟、播種與澆灌、施肥及實時數據體現，對此，設計了推壓式培壟播種輪、充氣式注水機等機械裝置和云平臺，具體實現是在培壟過程中播種輪同時播種，將種子和肥料同時放進壟面；伺服電機驅動充氣式注水機做xy軸運動，為壟面灌溉；在裝置工作過程中，云平臺將采集到的數據實時體現，便于工作人員及時決策。相較于普遍、傳統做法能提高白菜種植效率，降低人工成本，使種植裝置更自動化、一體化、智能化。本項目旨在研發一種集白菜自動化種植、澆水、施肥、覆膜、壓膜、監測數據實時體現于一體的新型農業設備，以實現白菜的自動化種植與智能監測，滿足現代農業對高效、環保持續發展的需求。
圖1 裝置整體三維模型圖
二.關鍵部件強度校核分析
在基于大數據可視化平臺白菜自動化種植一體機的設計過程中，其旋耕機旋轉犁片、鏵式犁、推壓式培壟輪、水箱、覆膜壓膜機構機架、回土犁片、蝸輪蝸桿減速箱齒輪是主要受力部件，因此需要對其進行校核分析。通過simulation分析得出，設計部件均滿足設計要求。
三.大數據可視化云平臺
本系統利用Python開發語言，結合HTML文本、CSS和JavaScript編程語言等多種計算機編程語言，開發一個云平臺，用于存儲和管理大數據，并實現數據可視化功能。該平臺將以百分比形式展示機械裝配材料狀況，并以文字形式展示設備部件的狀態和磨損程度，以幫助用戶根據數據添加用料和及時修理設備。同時，實時顯示環境的溫度、濕度、土壤濕度等數據，讓用戶根據數據判斷是否需要增加澆水和施肥。此外，平臺將在地圖上展示中國部分地區的白菜價格趨勢，并用折線圖和文字展示白菜近五年的收成情況和播種的種子重量，幫助用戶分析白菜的市場和收成情況，從而決定種植量，了解今年白菜的虧損收益情況。這一大數據可視化平臺大大提高了用戶管理效率和便利性，提高了白菜的生產效率，減少了用戶的虧損。該系統的程序需具備網絡功能，不受地點限制，界面設計清晰，功能分配合理，操作方便，不需要高配置計算機，具有可行性。
圖2 大數據可視化云平臺界面四.水箱液位監測控制系統
該系統旨在實時監測農用設備水箱的液位高度，并根據預設的液位閾值自動控制水箱的加水和停水操作，確保裝置作業過程中有足夠的水供應，同時避免水的浪費和溢出。
圖3 水箱液位監測控制系統電子電路原理路
圖4 上位機界面顯示圖
圖5 實時曲線與擬合曲線對比圖
五.綜述
大數據可視化平臺在農業領域的應用越來越廣泛，其中自動化種植一體機成為現代農業的重要工具之一。
自動化種植一體機是指結合傳感技術、大數據分析和自動化控制技術，實現對植物種植過程的實時監測、管理和控制的設備。通過各種傳感器采集土壤濕度、溫度、光照等數據，結合大數據分析和可視化技術，幫助農民實現精準種植、智能管理，提高產量和質量。大數據可視化平臺為白菜自動化種植一體機提供了數據處理和顯示的平臺，幫助農民實時監測土壤狀況、氣候變化、植物生長情況等信息。通過可視化界面，農民可以直觀地了解植物生長的健康狀況，及時調整種植環境參數，提高生產效率和質量。自動化種植一體機可以實現無人操作，減輕農民的勞動強度，提高勞動效率。同時，通過大數據分析和可視化技術，可以實現精準施肥、澆水，避免浪費資源和環境污染。此外，自動化種植一體機可以根據不同生長階段的需求，調整光照、濕度等環境參數，提高產量和品質。隨著大數據和人工智能技術的不斷發展，自動化種植一體機將會更加智能化、自動化。未來可能會應用機器學習算法，實現自動學習和優化種植方案，提高產量和品質。同時，可視化界面也會更加直觀、用戶友好，幫助農民更好地管理和監控種植過程。
基于大數據可視化平臺的白菜自動化種植一體機在現代農業中具有重要意義，未來有著廣闊的發展前景。
