物聯(lián)網(wǎng)下智能花卉培育系統(tǒng)研究

林新蓮 曾梅嬌

（廣東省梅州市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，廣東梅州 514071）

隨著科技的進(jìn)步以及我國花卉種植精細(xì)化、產(chǎn)業(yè)化的不斷推進(jìn)，我國花卉種植領(lǐng)域踏入了新的征程，迎來了新的挑戰(zhàn)。面對新形勢，我國花卉種植不僅要注重推進(jìn)花卉產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，還要注重提高國際市場地位和競爭力。然而，目前我國花卉業(yè)仍然存在許多不足，面對與歐美國家的差距，我國花卉業(yè)應(yīng)不斷提高花卉培育過程的智能化、精準(zhǔn)化和機(jī)械化，最大限度地提高資源的利用效率和對花卉培育的精準(zhǔn)性。

1 系統(tǒng)整體設(shè)計

整個系統(tǒng)包括智能花缽、ZigBee協(xié)調(diào)器、PC端上位機(jī)和手機(jī)APP。系統(tǒng)最關(guān)鍵的部分為智能花缽，智能花缽負(fù)責(zé)收集花卉成長的各項(xiàng)環(huán)境訊息，如果花卉缺水時，那么智能花缽就會以滴灌的形式自動為其澆水。ZigBee協(xié)調(diào)器負(fù)責(zé)接收各個花缽傳播出的數(shù)據(jù)，將各項(xiàng)信息匯總后，通過串口通信將信息傳輸?shù)絇C端，呈現(xiàn)在上位機(jī)上，從而達(dá)到遠(yuǎn)程監(jiān)控花卉成長環(huán)境的目的。不僅如此，花缽還可以通過藍(lán)牙設(shè)置與手機(jī)APP相連，從而將收集到的信息呈現(xiàn)在手機(jī)上，現(xiàn)場監(jiān)測花卉的生長環(huán)境[1]。

2 硬件設(shè)計

2.1 智能花缽

2.1.1 花缽結(jié)構(gòu) 智能花缽是花卉生長的重要載體，其外觀與普通的花缽相似，而內(nèi)部結(jié)構(gòu)卻更為高級，不僅設(shè)有水箱、灌溉等裝置，還設(shè)有控制核心和物聯(lián)網(wǎng)終端等設(shè)置。整個花缽可以分為內(nèi)外兩層，內(nèi)層用來存放土壤培養(yǎng)花卉；水箱安放在內(nèi)外層之間，且水箱內(nèi)的水泵與控制核心相連，與水泵相連的水管通過水箱與滴灌器相連，這個滴灌器安插在花卉根部附近，并且僅對根部區(qū)域進(jìn)行滴灌補(bǔ)水，不僅如此，滴灌的速度可以通過旋鈕自行調(diào)節(jié)，這樣就可以最大限度地提高水資源的利用率；在缽體的側(cè)面還設(shè)有透明的觀察窗，透過觀察窗可以觀看水箱是否缺水，以便及時蓄水，當(dāng)水箱處于缺水狀態(tài)時，則可以通過缽體上緣的注水口往水箱里注水?？刂坪诵呐c物聯(lián)網(wǎng)終端作為一個整體，一同嵌入花缽的一側(cè)，負(fù)責(zé)操控花缽的工作和發(fā)送藍(lán)牙以及ZigBee的信息；其上面不僅裝置了濕度、空氣溫濕度、光照強(qiáng)度傳感器，還設(shè)有CC2530模塊、HC-05藍(lán)牙模塊，以及繼電器、按鍵和LED顯示屏等裝置。

2.1.2 花缽運(yùn)行原理 CC2530無線SOC是智能花缽的主芯片，其將微處理器和無線射頻模塊融到一塊芯片上，可以在最低的成本情況下建立超強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，不僅包含RF收發(fā)器、8KB RAM、A/D轉(zhuǎn)換器，還有增強(qiáng)型8051CPU和系統(tǒng)內(nèi)可編程內(nèi)存，功能十分強(qiáng)大且低耗能，在32 KHz低頻模式下休眠，在滿足處理數(shù)據(jù)需要的同時最大限度地減少功能消耗?；ɡ弮?nèi)含有空氣溫濕度、土壤濕度和光照強(qiáng)度3種傳感器。DHT11負(fù)責(zé)采集空氣溫度和濕度兩種信息，溫度測量范圍在0～50 ℃，工作電壓在3.3～3.5 V。插上電源后，傳感器可以1 s內(nèi)進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，在接到主控芯片的命令后，立即做出響應(yīng)，隨后主芯片便可以讀取其采集到的信息數(shù)據(jù)[2]。

2.2 Zig Bee協(xié)調(diào)器 協(xié)調(diào)器通過USB與PC端連接，協(xié)調(diào)器通過USB想PC端發(fā)送數(shù)據(jù)，PC端通過USB為協(xié)調(diào)器供電，兩者相輔相成。協(xié)調(diào)器上還裝有電源、組網(wǎng)和串口通信3個LED顯示燈。在成功與電腦連接之后，電源指示燈和串口通信指示燈亮起，組網(wǎng)指示燈閃爍，協(xié)調(diào)器啟動ZigBee網(wǎng)絡(luò)并等待節(jié)點(diǎn)加入，當(dāng)有節(jié)點(diǎn)加入時，組網(wǎng)指示燈會熄滅，從而協(xié)調(diào)器可以接收和發(fā)送來自花缽傳輸?shù)臄?shù)據(jù)至PC端[3]。

3 結(jié)語

本文以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)設(shè)計的智能花卉培育系統(tǒng)，為花卉培育的現(xiàn)代化發(fā)展提供了新的解決方案，通過PC端和手機(jī)APP對花卉生長實(shí)時監(jiān)控和遠(yuǎn)距離監(jiān)測，提高了花卉培養(yǎng)的智能化和精細(xì)化，打造了更有利于花卉生長的環(huán)境。該系統(tǒng)的應(yīng)用也具有相當(dāng)?shù)膹V泛性，不僅可以應(yīng)用于大型的花卉種植場所，還可以安置在家庭或公司等這樣的小場所進(jìn)行的小規(guī)模養(yǎng)植。