一種可手機遠程控制的智能澆水系統設計

（西安思源學院工學院，陜西省西安市，710038） 饒容榮 東鑫淵

隨著科技的發展，互聯網技術已廣泛應用于生活中的方方面面，人們對居住環境和生活品質的需求也日益增大。種植盆栽不僅可以優化室內空氣，并且也可作為裝飾品增加室內的色彩飽和。但由于工作出差，旅游等原因導致無法給盆栽正常澆水，從而導致花草、綠植枯萎死亡。因此，設計可實現對盆栽的生長狀態、土壤的溫濕度實時監控的智能澆水設備成為了當前的研究熱點之一。

1 智能盆栽澆水系統的需求分析

養花草成功的關鍵在于澆水量的把控，并且要做到適時適量。但是，現實生活中，由于各種原因，比如出差、旅游、工作加班導致對盆栽花草照顧不周而死亡。花草養殖過程中80%以上造成花草長勢較差或枯萎死亡的原因都是灌溉問題導致的。這將造成種植幾個月的花草由于枯萎死亡，不但不能美化環境，反而造成副作用[1]。市場上現有的盆栽自動澆水器的產品種類很多，但仍存在一些問題，比如性價比不高，功能不夠人性化[2]。

本文設計了一款可以檢測盆栽土壤溫濕度，缺水預警，自動澆水，手機監測植物生長狀態和實時環境參數，并遠程操控澆水的智能系統。該系統功能實用,主要是價格低廉，實現人們即使工作繁忙也能及時照顧澆灌心愛盆栽的需求。

2 智能盆栽澆水系統的方案設計

2.1 整體方案設計

本系統設計初步以CC2530(ZigBee)無線SOC芯片為核心控制系統,溫濕度檢測傳感器模塊選用工業級YL-69 型，對植物隨時進行監控，觀測植物生長情況采用OV2640 攝像頭模塊。并由ESP8266 WiFi 模塊上傳數據到個人搭建的服務器中,最后可以通過手機APP 應用或其它小程序查看盆栽和花草的相關情況。圖1為系統總體設計流程圖。

圖1 系統總體設計流程圖

2.2 硬件方案的設計

2.2.1 主芯片采用CC2530

該系統的核心元件為一塊網關板和兩塊構成。系統節點的數據都傳送到由ESP8266 和CC2530 無線SOC 芯片構成的協調器中。因此，主芯片的作用：組建一個ZigBee 物聯網，將各個監測的終端節點加入到該網絡中[3]。管理組建的無線網絡，將傳輸好的參數由無線通訊模塊ESP8266 上傳至手機或網頁應用對應的服務端。本設計方案中,每個終端節點分配唯一通信地址,目的是便于觀察監測，將觀測到的數據通過無線傳輸，經過處理器處理后來判定是否需要給花草進行澆水。

2.2.2 傳感器與數模轉換模塊

選用工業級YL-69 接口的傳感器作為土壤溫濕度檢測傳感器,其主要優點是體積小、能耗低、靈敏度高、性價比高。此傳感器的探測部位可以防腐防水,長期插入土壤中使用不會腐爛銹蝕,使用壽命長。因此可以廣泛應用在盆栽花卉，甚至土地農田中需要直接插入到土壤中監測溫、濕度的各類場合[4]。將濕度傳感器連接到數模轉換模塊的正負極上,在顯示屏上讀出檢測結果。下圖2為轉換模塊。

圖2 傳感器與數模轉換模塊連接

2.2.3 WiFi通信電路

選用ESP8266 WiFi 模塊，其具有體積小、性價比高、能耗小、支持透傳、性能穩定等優點。此WiFi模塊中的一個ROM可以用來直接修改定義參數,也能將芯片設置為透傳模式，該模式下等同于在UART和互聯網間建立了良好的通訊渠道。

3 智能盆栽澆水系統的軟件設計

3.1 主機、分機工作流程

主機工作流程：①系統完全初始化，包括主芯片CC2530，時鐘芯片，通訊系統（GSM）等各大模塊；②設置澆水的日期和時間，可以設置為具體的澆水時間，也可以設置為澆水的時間間隔；③傳感器將探測的土壤實時溫濕度參數，通過主芯片CC2530處理收集，判定系統是否要進行自動澆水[5]。

分機工作流程：初始化主芯片電路CC2530,收集土壤的主要參數信息,向鄰近的分機傳遞信息。圖3展示了主機、分機工作流程圖。

圖3 主機、分機工作流程圖

3.2 手機app的操作流程

Android Studio 作為手機應用程序開發的主要工具。應用程序的主要功能包括數據實時監控界面、用戶設置界面和遠程控制界面。用戶使用時首先注冊賬號，登錄完成后首先查看盆栽的溫濕度、光照強度，澆水系統的水位線，澆水記錄和澆水量等歷史參數，參數監測在數據實時監控界面里[6]。用戶設置界面功能包括用戶的自定義，比如用戶昵稱和種植花草名稱的設置；定時設置，主要是下次自動澆水時間設置，澆水時間間隔的設置。遠程控制界面主要是對盆栽進行一些遠程操控指令，如立刻讀取土壤監測參數，立刻澆水等操作。

4 結語

本系統采用CC2530作為主芯片組件物聯網系統，選用靈敏度更高的的工業級YL-69接口的傳感器作為土壤溫濕度檢測傳感器，并安裝攝像頭實現對盆栽的生長狀態及土壤溫濕度的實時監測，同時在設備終端可自主設置檢測參數，根據檢測參數自動判斷是否需要澆水，且最終檢測結果可在終端查看，本系統的設計對智能農業灌溉系統等方面起到了一定的借鑒作用。

更正：《石河子科技》2023 年第06期第20頁，《淺析構建精益管理的電網工程建設管理體系》一文中，作者姓名：季天程，現更名為：季天程，徐寧婷。特此更正。