基于OneNET平臺的智能種植系統(tǒng)

胡慧敏 田洪銘 王樂 李翠錦

摘 要：針對人們工作繁忙、不便于管理等一系列問題，本文設(shè)計了一款智能種植系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用HT66F70A單片機(jī)為主控芯片，外設(shè)接2WB-06電磁閥、WT588D語音和TSL2561光照傳感器等硬件設(shè)備。通過OneNET平臺與手機(jī)進(jìn)行通信，真正實(shí)現(xiàn)實(shí)時遠(yuǎn)程監(jiān)控，該系統(tǒng)具有模式多樣、功能齊全、智能方便等優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：HT66F70A單片機(jī);OneNET平臺;傳感器;遠(yuǎn)程監(jiān)控

1 前言

隨著現(xiàn)代人居生活水平的提高和對生活質(zhì)量的追求，人們的生活理念也從“居者有其屋”轉(zhuǎn)變?yōu)椤熬诱邇?yōu)其屋”，生活環(huán)境的美化在人們心中越來越重要。植物，作為具有清除室內(nèi)有害氣體、殺除病菌、增加氧氣、凈化空氣、緩解疲勞、吸收電磁輻射等諸多好處的室內(nèi)裝飾品之一，越來越受到眾多消費(fèi)者的青睞。而如何更好地種植自己喜歡的植物對于長期不在家或是缺乏種植技術(shù)的人來說是一大難題。

為了解決人們長期不在家以及不懂得如何種植，而導(dǎo)致植物出現(xiàn)枝葉稀疏、葉黃干細(xì)、枝干亂長，甚至是由于氣溫、光照、土壤干濕度等外在因素導(dǎo)致其枯萎的問題。本文設(shè)計了一套智能種植系統(tǒng)，此系統(tǒng)分為兩種模式：（1）智能種植模式：主要針對的是長期不在家，無心顧及植物的消費(fèi)者，在此模式下能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程種植。（2）趣味種植模式：對于一些有時間但卻不懂得種植或是想要讓植物更加人性化的消費(fèi)者，在此模式下通過面對面種植，人與植物之間實(shí)現(xiàn)面對面對話，讓種植更具趣味。

2 設(shè)計原理

“智能種植系統(tǒng)”以HT66F70A單片機(jī)作為主控芯片實(shí)現(xiàn)智能種植，應(yīng)用各類傳感器檢測植物的土壤溫濕度、空氣質(zhì)量、光照強(qiáng)度等，通過陽光罩濾除無用光并提供充足光照，讓植物在室內(nèi)也能進(jìn)行光合作用。采用微型攝像頭監(jiān)測植物的實(shí)時狀況，應(yīng)用OneNET平臺實(shí)時更新數(shù)據(jù)，該系統(tǒng)分為智能種植模式和趣味種植模式：（1）智能種植模式：通過制作一款手機(jī)APP去控制植物光照、澆水量、施肥量;使用監(jiān)控系統(tǒng)對種植物進(jìn)行圖像采集，從而利用終端定期對植物進(jìn)行修枝;通過OneNET平臺將植物生長數(shù)據(jù)發(fā)送至終端。（2）趣味種植模式：語音系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)播報植物溫濕度、空氣狀況等;與用戶進(jìn)行智能對話，指導(dǎo)用戶進(jìn)行種植。

3 設(shè)計結(jié)構(gòu)

3.1 硬件結(jié)構(gòu)

智能種植系統(tǒng)通過對控制模塊、傳感器模塊的檢測給單片機(jī)輸入信號，單片機(jī)在對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，通過藍(lán)牙/WIFI模塊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)胶笈_數(shù)據(jù)庫，可以在終端上查看數(shù)據(jù)，了解到植物的生長情況;然后輸出相應(yīng)的控制信號對語音模塊控制，語音模塊主要是用來播報植物生長狀況，包括溫度、濕度、光照以及進(jìn)行智能對話等。

該系統(tǒng)主要由空氣傳感器、光照傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、電磁閥、攝像頭、語音模塊、藍(lán)牙/WIFI模塊、陽光罩九大部分為HT66F70A單片機(jī)服務(wù)，與機(jī)械模塊共同構(gòu)成智能種植系統(tǒng)的硬件，來實(shí)現(xiàn)語音播報、語音對話、剪枝，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絆neNET平臺，通過終端查看。

3.2 軟件結(jié)構(gòu)

（1）在智能種植系統(tǒng)中，將設(shè)備與OneNET平臺連接，OneNET平臺對植物的信息進(jìn)行保存與輸出。該平臺兼容大部分物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)傳輸協(xié)議，也提供私有協(xié)議支持。

（2）系統(tǒng)的軟件部分主要包括主程序、盆內(nèi)子程序、APP程序。子程序的流程設(shè)計首先對系統(tǒng)和外接芯片進(jìn)行初始化，然后進(jìn)行溫濕度、光照強(qiáng)度、空氣的檢測，通過程序控制與輸出，最終在APP上顯示出相關(guān)參數(shù)或是由系統(tǒng)進(jìn)行語音播報，若測量值不在標(biāo)準(zhǔn)值范圍內(nèi)，系統(tǒng)將發(fā)出警告。

4 作品測試

通過手機(jī)與花盆的藍(lán)牙模塊/WIFI模塊進(jìn)行連接和操作，溫濕度傳感器、光照傳感器等模塊通電后進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測，將數(shù)據(jù)傳給單片機(jī)，單片機(jī)驅(qū)動機(jī)械臂，實(shí)現(xiàn)修枝功能;單片機(jī)開啟電磁閥，實(shí)現(xiàn)澆水功能;單片機(jī)控制電源開關(guān)，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)光功能;單片機(jī)控制語音模塊實(shí)現(xiàn)語音播報和趣味對話功能。

測試結(jié)果：通過以上測試，智能種植系統(tǒng)修枝誤差率只有2%，溫濕度誤差率僅有1.1%，澆水量精確率可達(dá)100%，語音播報和趣味對話存在噪聲，有待進(jìn)步。

5 總結(jié)與展望

傳統(tǒng)植物花卉產(chǎn)業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)融合是一個良好的機(jī)遇，“傳統(tǒng)植物花卉產(chǎn)業(yè)”+“技術(shù)”+“互聯(lián)網(wǎng)”之間的結(jié)合，在未來發(fā)展空間非常大。本智能種植系統(tǒng)完全滿足用戶對智能監(jiān)測、遠(yuǎn)程操控的需求，通過不斷對手機(jī)APP升級和數(shù)據(jù)庫更新，能夠提供更多種類植物生長數(shù)據(jù)信息和教程，功能將會更加強(qiáng)大。必將成為未來市場、社會的大勢所趨，也將彌補(bǔ)傳統(tǒng)植物花卉產(chǎn)業(yè)中的不足。

目前該系統(tǒng)主要針對個體用戶，范圍不夠廣。將來發(fā)展方向?yàn)檫M(jìn)一步完善各方面功能，拓展用戶面;不斷擴(kuò)展植物數(shù)據(jù)庫，提高系統(tǒng)的精度，有朝一日做到能用于保護(hù)瀕危滅絕的植物（例如：金花葵，華山新麥草等）。

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基金來源：全國大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：201812608001）;重慶市高等教育教學(xué)改革研究項(xiàng)目（項(xiàng)目編號：193297）

作者簡介：胡慧敏（1999-），女，本科在讀，研究方向：電子信息工程。