一种基于物联网的智能花卉系统.pdf

价 值 工 程 0 引 言 家养小型盆栽花卉的市场巨大 而懂得和了解种植花 卉的人群却极为稀少 1 因此智能语音花卉控制系统的设计 与生产便极为重要 该设备的出现 极大的帮助了人们进行 花卉种植 智能检测花卉状态 并实时反馈在用户终端 以 便于用户更好的了解自己的花卉的生长状态 2 因此 设计 一款辅助人们养花的装置将有很大的市场前景 3 1 主 体 设 计 本文所设计的花卉控制系统主要有壳体 装在壳体中 的土盆 营养液槽 氧气瓶 二氧化碳瓶 水槽等主要部分 感知设备与语音交互 实现互动式养花 通过云服务进行 远程查看花生长 浇水 光照以及植物生长的最适条件 为 用户解决了上班忙 没有时间照料植物 出差担心家中植 物的问题 该设备主要由物联网平台 信息传感模块 显示 模块 语音模块 远程视频监控 无线通信模块 储存模块 组成 感知设备与语音交互实现互动式养花的设计在于创 新理念与设计实践的结合 本文从立体智能花卉外观改造 设计 提高花卉控制系统人机交互系统设计和物联网共享 平台开发三个方面着手 解决不会养花的问题 养花系统利用温湿度传感 器 光照传感器 土壤湿度传感器等获取植物土壤的水份 光照情况经过MCU的处理实现自动浇水 自动光照和远 程赏花 生活的快节奏化 让我们没时间养花 但又希望享 受绿意 养花系统通过我们日常生活中不离手的手机将虚 拟与现实结合 通过WiFi将植物信息发送到手机APP 上 用户不仅手指一点就可随时随地了解植物最新信息 物联网平台开发提高设备的利用率 让智能设备 走向商业化 根据互联网 智慧花卉系统理念 提出共享 智能花卉系统 具有独立的自主的知识产权 可进行市场 化推广 1 1结构设计 本文所设计的花卉控制系统如图1所示 主要有壳 体 装在壳体中的土盆 营养液槽 氧气瓶 二氧化碳瓶 水 槽等主要部分 内部含有多种装置 包括种植区域 营养供 给装置 管体连接装置 控制显示装置与箱体外壳装置 各 装置一起工作实现对花卉的自动监测培植 图1 智 能 花 卉 结 构 种植区域包括土盆 补光灯 积水盆组成 是花卉种 植的主要区域 位于智能花卉系统的中部 由两个箱子组 成 上方箱子放置泥土 下层放置一可拆卸空盆 用来积累 多余的水分 并能由用户自行拆下清洁更换 两个箱体之 间有一镂有小孔的隔板 便于上方箱体多余水分渗下 补光灯根据光敏传感器实时监测植物生长环境的 光照强度 根据当时光线状态 自动调整光源并通过单片 机智能控制光源强度 使得就算室外没有阳光 也可以实 现温室内自动给光 对于一些不需要阳光的花朵 也可以 提供少量光照 使得花卉的光源可控 让花卉享受到最好 的光资源环境 课 题 项 目 武汉商学院2019年大学生创新创业项目 项目号 201911654058 作 者 简 介 王煜淇 2000 男 山西晋城人 在读本科 研究方向 为机器人控制 智能机器人编程 耿明宏 1999 男 湖北黄石人 在读本科 研究方向为智能机器人编程 机械自动化 一 种 基 于 物 联 网 的 智 能 花 卉 系 统 AnIntelligentFlowerSystemBasedonInternetofThings 王 煜 淇WANGYu qi 耿 明 宏GENGMing hong 武汉商学院机电工程与汽车服务学院 武汉430056 CollegeofMechanicalandElectricalEngineeringandAutomobileService WuhanBusinessUniversity Wuhan430056 China 摘 要 本 文 介 绍 了 一 种 新 型 基 于 物 联 网 的 智 能 语 音 花 卉 种 植 系 统 以 及 该 花 卉 系 统 的 基 本 结 构 工 作 原 理 特 点 细 节 等 功 能 具 体 阐 述 了 这 一 新 型 智 能 语 音 花 卉 控 制 系 统 在 人 们 居 家 生 活 中 的 重 要 作 用 该 花 卉 系 统 具 有 功 能 全 面 自 动 控 制 体 积 小 成 本 低 等 优 点 解 决 了 人 们 养 花 难 没 时 间 专 心 照 料 花 卉 的 问 题 并 对 保 护 珍 稀 植 物 的 培 育 提 供 设 备 基 础 Abstract ThisarticleintroducesanewtypeofintelligentvoiceflowerplantingsystembasedontheInternetofThings andthebasic structure workingprinciple characteristics detailsandotherfunctionsoftheflowersystem andspecificallyexplainstheimportanceofthe newintelligentvoiceflowercontrolsysteminpeople shomes Theflowersystemhastheadvantagesofcomprehensivefunctions automatic control smallsize lowcost etc Itsolvestheproblemofpeople sdifficultyinraisingflowersandnotimetofocusonflowers andprovides equipmentfoundationfortheprotectionofrareplants 关 键 词 智 能 控 制 语 音 控 制 花 卉 种 植 Keywords intelligentcontrol voicecontrol flowerplanting 中 图 分 类 号 TP242 6 文 献 标 识 码 A 文 章 编 号 1006 4311 2020 02 0220 02 220 ValueEngineering 营养供给装置包括营养液槽 氧气瓶 二氧化碳瓶 水槽 这四种装置置于连接主轴的转盘上与主轴相连接 主轴的齿轮及传动机构相配合形成控制机构 根据传感器 的数据进行调节 主轴转动带动相应的器件转动 根据植 物生长所需对花卉进行营养输送 5 使花卉处于快速生长 的营养环境中 完成对花卉的自动培植 自动实现花卉培 植技术 管体连接装置隐藏在箱体中 主要通过电线 传感 器线连接传感电子元件及单片机控制板 作为花卉控制系 统的控制基础 水管连接位于主轴上的导液口与水槽和营 养液槽用来输送水 营养液来保证植物生长的液体环境 4 气管连接位于主轴上的氧气罐和二氧化碳罐 根据气压以 及气体比例 通过压力阀控制气体成分 保证花卉生长的 气体环境 图3 压 力 阀 及 气 体 罐 图 控制显示装置位于箱体上表面 由一显示屏及按 钮 开关等组成 显示模块有花卉生环境 包括温度 湿度 土壤湿度 气压 气体成分 土壤营养比例等数据 便于用 户查看自己植物的生长状况 其内部主要是单片机控制 板 电源等 保障系统的正常运行 1 2控制系统设计 互联网智能花卉系统包括温度传感器 湿度传感器 光强传感器组成传感模块 这些模块一起作输入 输出由 无线传感模块 语音模块 显示模块 自动控制模块组成 首先是输入端采集信号给单片机 单片机在得到数据 后 对采集到的数据进行分析处理 然后在显示模块上进 行数据显示 根据单片机中内含的程序 对硬件系统发出 指令 控制硬件系统对花卉进行培植 如湿度传感器采集 到土壤湿度较低的信号 传递到单片机后 单片机对数据 进行分析处理 对硬件系统发出信号 硬件系统带动相应 的营养模块供给并将数据显示在显示模块 通过WiFi模 块发往用户终端 语音模块主要是用来播报天气预报 植物生长环境的 温度 湿度 光照等信息 再通过WiFi模块将数据传输到 云服务 这样 就可以在终端上查看植物数据 了解到植物 的生长情况 6 最后在用户也可在终端设备对植物进行所 需操作 如 补光 浇水 拍照等 由电源 光照传感器 温度 传感器 湿度传感器 水泵电子阀 摄像头 WiFi模块七大 部分为嵌入式系统 CPU 服务 共同构成智慧花卉的硬 件 来实现远程访问 自动控制浇水 拍照 并将数据传输 到后台 通过终端查看 软件系统主要包括主程序 Web程序 中断控制程序 在云服务系统中 会将设备域 智能花盆 检测数据和控制 参数上传到平台域 平台会进行数据分析及处理 事件告 警 之后在应用层的终端设备查看养花信息 也能进行相 应的操作 用户端由用户下载系统对应的APP 装配共享 智能语音花卉系统 登录APP 将硬件系统与用户客户端 连接 7 通过系统硬件检测花卉状态 用户通过云端对硬件 系统进行操作 系统通过硬件监测与显示模块 语音模块 反馈给用户花卉状态等信息 2 未 来 发 展 方 向 小型化 系统体积小型化 减小系统的占地面积与 占地空间 提高系统便携程度 拓宽产品使用范围 为用户 的使用带来方便快捷 低价化 降低系统制造成本 提高系统使用精度 增加用户数量 便于大规模培育花卉 降低花卉培植人工 成本 智能化 增加更多的高级功能 丰富产品APP功 能 如 APP社区 APP培植经验分享 APP花卉鉴赏 健 全系统内置语音库 内置人工智能产品 实现简单的人机 互动 全面化 不单单面向推广家庭个体用户 还将产品 推向花店 花卉市场 种植基地等多种使用者手中 3 结 语 智能语音花卉控制系统具有操作简单方便 功能较为 完善等多种特点 适用于对各种小型花卉的培植 如多肉 绿萝 吊兰等 使用此系统能提高用户经验 减轻培植难 度 给予用户更好的培植体验 为用户解决了上班忙 没有 时间照料植物 出差担心家中植物的问题 在生活中感受 到植物带给我们的好处 一份绿色 一份健康 同时 你也 可以打开手机界面的花友圈 找一群志同道合的花友们讨 论养花之道 系统也会实时推送最新养花技巧 帮助用户 学习相关养花知识 具有一定的市场应用和推广价值 参 考 文 献 1 李国雅 我国花卉产业现状和发展刍议 J 甘肃农业科技 2019 05 77 80 2 张娜 智能花盆技术的研究 D 吉林农业大学 2016 3 朱敏玲 李宁 智能家居发展现状及未来浅析 J 电视技术 2015 39 04 82 85 96 4 吴平 多路智能家庭实用浇花器设计 J 价值工程 2014 33 12 23 25 5 杨守建 沈一波 周明旭 邬杨波 基于土壤定时检测的家 庭自动浇花装置 J 北方园艺 2011 08 119 122 6 冯徐成 基于物联网环境的智能家居系统的实现探究 J 居 舍 2019 30 169 189 7 薄玉桴 智能手机应用软件交互设计和设计流程研究 D 华东理工大学 2011 图2 局 部 细 节 图 221