基于物联网的智能家用植物养护设备开发

分类：论文范文 发表时间：2019-11-21 10:01

　　摘要：基于家用绿植维护的难度和需求，同时根据现代上班族生活节奏特点及生活中依赖手机，微型田创新团队从最初的设计用简单时间控制绿植灌溉，到增加PLC技术，将绿植灌溉规律写入程序，通过温度和湿度传感器监控植物生长，再到设计基于Android的手机APP无线跟踪传感器信号，从而实现家庭绿植智能养护的目标，充分解放上班族养护家庭绿植的辛劳。经过两年多不懈的实践和改进，最终开发出基于物联网的智能家用植物养护设备。

　　关键词：绿植维护智能控制;PLC;APP

　　0引言

　　随着全国城市化的不断发展，在社会经济的推动下，家庭养生的观念深人人心，家庭种菜种花的现象变得十分常见。然而常见家用的种植方式往往会因为疏于管理和养护，而导致植被的不良生长甚至死亡，很多时候业主就会因此半途而废。上班族没有时间打理，退休人群会因为身体状况等原因无暇打理，甚至有的养植爱好者可能因不熟悉种植方法而导致植物死亡等。针对以上情况设计一款可辅助植物生长的基于物联网云技术的家用植物养护设备以解决以上存在的问题。

　　1开发历程

　　本设备于2016年3月做出第一代产品“自动喷淋植物养护设备”。在2016年9月至10月，为了参加在南昌国展中心举办的全国高职院校大学生创新创业作品展，对产品做了一些改进和完善，我们的二代产品“自动灌溉微型田”应运而生，最终获得优秀展品的好成绩。2017年开始，我们着手展开了第三代产品的研发。该产品将专为家庭设计，成本更低廉，实用性更高。该产品将用单片机代替PLC(老产品还是使用的PLC，新产品正在开发使用单片机)作为控制核心以减小体积和成本，用亚克力板材代替不镑钢作为框架结构以减轻重量和成本。同时将以太阳能作为主要能源供给，市电作为备用能源供给。加人APP元素，使“没时间”“不会种”“我想同时种小青菜和青椒”的问题，通过智能化的控制来解决。相对减少种植人的知识需求，不需要花过多时间打理。有兴趣打理的用户，可以正常打理，设备的系统会感应“水分充足”“养分充足”，便不会重复浇水施肥。针对喜欢种植的用户，本团队专门通过人体工程学，设定设备适宜的角度和高度，可让不同年龄、不同身高的用户在较为放松、自然的身体姿态下轻松使用设备。

　　2设计目标

　　(1)设备能够通过温湿度传感器、土壤水分传感器检测灌溉环境，自动实时且精确浇灌载体中的植被，以提高果，替代人工，节约资源%(2)建立基于物联网，手机APP云技术可以实时接收现场信，具备亲友植物互动等功能。(3)设备可以实营养液的环利用，节约能源，保护环境;(4)设备机械结计巧妙，容易操作，多种材质和结，可个性化定制方案%(5)设备自带的本地控制和手机远程控制两种，可者的具体位活^方案;#)设备具备红光LED辅助生长和电解土壤等促进植被生长的功能，在本地机下均可实现;#)设备既能利用太阳能工作也能使用传统市电工作&环保的要求，提高的灵活性。

　　3硬件设计图

　　设备在PLC控制方面的硬件原理图。本装西S7-200PLC。该整体式结构&卩CPU与输入输出封装在，一共有12量输入和*量输出，并且输出模块为继电器类型;同时还扩展了一个四通道的模拟量入通道的量输出模块。度感土壤水分传感入量输入，模块将采集4?20mA的直流电流信号。电机阀与量出&量输出出0?10V的直流信号&机阀的开度大小。按钮组件接入数字量输入，用按生的开关量信号实现装置的自动启停*定时等。量输入单元与喷淋装置相连，最终控制喷淋工作的启动与停止。通信作为PLC、上位机*通讯的媒介可的部分。

　　4信息反馈与控制

　　设备控制管理功能主要是通过对分布于载体间的各个电磁阀与水泵和电解电极的单独控制，或者对各的集中解的。当操作没有反馈错误信息时，系统会进行相应的报警。在系统管理界面中植物土壤电解的需求进，并完成自动化會旨。

　　4.1数据储存记录管理

　　本自会采集到各种实际情况下需要的量，并将这记，后台使用Oracle进理，按照的时间自动记录一次，记录时间可自定，数据保存时间为3。入异常报警功能，用来提户的真实情况和植物的实时情况。根据系统内预设的报警异常条件或传感器，运用声光或短信进行报警提醒。

　　4.2安卓手机APP研发

　　Android手机能使用方法，用户将打包好的APP软件安装到Android手机，手机连接网络，运行APP即通过件里的通信方入Web服务器，可的温度、湿度、土壤度等相关环境。要功能界面操作流程：用户登录界面一选择种植区域和种植品种一操作，显示实时.以及报警信息一根据报警信息，PLC进行运作一反馈处理信息。

　　5工作原理

　　将温湿度传感器、土壤水分传感器变送出的模拟量电流信号通过模拟量输入模块进行A/D转换，并存放在PLC输入映像区。当空气中温度、湿度以及土壤中的水分发生变化，输入映像区的数据也实时发生变化，根据PLC控制器的逻辑判断和运算，将运算结果锁存到输出映像区，程序经过循环执行后，将输出映像区的数据经过D/A转换，由模拟量输出模块输出电压信号，最终实现电机阀的开度控制，从而调整施液量的大小，实现产品的精准灌溉。PLC控制程序中使用了PID控制策略，当检测到的灌溉环境参数与设定参数相差较大时，则控制电机阀的开度增大，施液量亦增大，以尽快满足设定参数的要求;当与设定参数值接近时则控制电机阀的开度不断减小，以防止施液量的越限和超量，确保灌溉的效果。设备的运行可以通过太阳能电池板存储在蓄电池上的直流电压驱动，也可以直接通过市电220V经过开关电源后转换成系统所需的直流电压工作，供电模式灵活多样。

　　6结语

　　基于物联网云控制下家用植物养护设备为专供家用的家具，小巧便利，可随意移动能旨够实现太阳能或市电双重供电，能够根据灌溉环境的变化实时调整施液量，实现植被的自动化精确灌溉能旨够有效实现灌溉水或营养液的循环利用，最终实现良好的灌溉效果，还可以有效节省人工、节约能源。同时还可以使用手机APP进行远程管理和互动，提供了便利性，非常适合各种群体开展家庭植被养植的活动。

　　参考文献

　　1孙彦景，丁晓慧，于满，等.基于物联网的农业信息化系统研究与设计计算机研究与发展，2011CS2).

　　2张涛.基于PLC的灌溉自动控制器的开发自动化技术与应用，2011(1).

　　3池丽敏，张倩，陈丹.节水灌溉控制系统的应用研究城市道桥与防护，2016(8).(赵荣阳，王斌，姜重然.基于物联网技术的水稻自动灌溉系统应用究农机化研究，2016").

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