基于樹莓派的智能花盆

單錦輝 聶楠華

摘 要：隨著物聯網技術的發展，智能家居產業迅速崛起。在此背景下，本文旨在利用樹莓派設計一種智能花盆，能夠實現自動澆水，監測溫濕度。本文設計的智能花盆采用分層結構，分為感知層、中間層及應用層。感知層利用溫濕度傳感器、土壤濕度檢測器等來數據；中間層利用數據平臺進行儲存，應用層利用樹莓派來進行分析處理。在環境下，以樹莓派為硬件平臺，實現花盆的溫濕度監測和自動澆水。

關鍵詞：樹莓派；溫濕度監測 ；自動澆水；智能花盆

一、研究背景及意義

智能家居是在物聯網的影響之下的物聯網化的體現，它的概念最早出現在美國，利用先進的計算機、嵌入式、網絡通信、綜合布線等技術，將各種與家居生活有關的各種子系統有機的結合在一起[1]。在辦公室，書房或者客廳都喜歡養一些綠色盆栽，用來陶冶情操。但是人們總是忘記給盆栽澆水，導致盆栽總是死亡。為了解決盆栽澆水和溫濕度的問題，利用物聯網的概念[2]。同時，移動通信技術的不斷發展給智能家居行業提供了強有力的技術支持，包括5G技術、藍牙5、下一代wifi標準等都有明確的商業化時間表。樹莓派是只有信用卡大小的卡片式電腦，基于Linux。開發過程中，選用樹莓派B+型，一款基于ARM的微型電腦主板，包括了一個ARM1176JZF-s 700MHZ的處理器，一塊Video Core IV網口，可連接電源、鍵盤、鼠標和網線。具備PC的基本功能。

二、模塊設計

python控制土壤溫濕度傳感器，傳感器的使用說明：傳感器適用于土壤的濕度監測、模塊中藍色的電位器適用于土壤濕度的閾值調節，順時針調節，控制的濕度會越大，逆時針變小；數字量輸出D0可以與單片機直接相連，通過單片機來檢測高低水平，由此來檢測土壤濕度；小板模擬量輸出AO可以和AD模塊相連，通過AD轉換，可以獲得土壤濕度更精確的數值[3]。采用如下12V的水泵進行抽水，利用繼電器來控制水泵。

def flower（channel）

try：

GPIO.output（16，GPIO.LO）#此引腳為繼電器的IN2輸出，當為LOW時，水泵打開

GPIO.OUTPUT（16，GPIO.HIGH）#關閉水泵

except：

sesor is error

GPIO.add_event_detect（19，GPIO.FALLING，callback=flower）#實時監測

三、系統整體概述

系統采用了樹莓派+各種傳感器+Python來實現，分為感知層、中間層和應用層。其中傳感器作為感知層，類似于人的五官和皮膚，負責收集數據。樹莓派+Python作為中間層，主要解決傳感器的數據存儲、處理分析及網絡通信等功能[4]。對于我們的智能花盆，利用人為干預來測試是否實現預期的功能。當溫濕度大于某一閾值時，繼電器就會處于開啟的狀態。經過檢測，發現結果達到了我們的預期，滿足了我們的要求，完成了任務。

四、結論

本文結合了樹莓派、Python、繼電器等實現了檢測花盆內土壤溫濕度、實現自動澆水的功能。我們系統以樹莓派為平臺，在運算速度和網絡性能方面要比Auduino為平臺或者單片機為平臺更加優秀。以Python為編程語言，比C語言更加簡單易懂清晰[5]。雖然這個花盆的設計基本功能都已經實現，性能比較不錯，但是我們還有許多需要改進的地方，比如UI設計的改進，隨著時間的推移，還將有更大的突破與完善。

參考文獻：

[1]曹杰，王春梅.淺談智能家居的現狀與發展趨勢[J].電子世界，2018（23）：90-91.

[2]顧艷華，陳昂，夏祥波，王帆，楊利勤，趙理敏.基于樹莓派的智能家居系統開發設計[J].電腦編程技巧與維護，2018（06）：160-162.

[3]王梁棟.基于樹莓派的智能家居溫度遠程監控系統的設計[J].信息通信，2018（05）：65-66.

[4]何靜如.基于樹莓派的多功能智能家居系統[J].物聯網技術，2018，8（02）：96-99+102.

[5]葉玲莉. 智能家居：暢想未來不是夢[N]. 計算機世界，2015-05-04（018）.

作者簡介：

單錦輝（1997.03） 男 漢族 河南省駐馬店市 412827199703030517 本科生 通信工程

聶楠華（1997.09） 男 漢族 河南省駐馬店市 412826199709255614 本科生 通信工程