基于微信公眾平臺(tái)的智慧農(nóng)業(yè)機(jī)器人

引 言

20 世紀(jì)中期，我國(guó)開(kāi)展了有關(guān)農(nóng)業(yè)機(jī)器人的研究。但因?yàn)檗r(nóng)業(yè)環(huán)境的特殊性及技術(shù)的局限性，造成了許多問(wèn)題。一方面由于很多關(guān)鍵技術(shù)有待進(jìn)一步創(chuàng)新和完善，另一方面是季節(jié)性導(dǎo)致農(nóng)業(yè)機(jī)器人效率較低與維護(hù)費(fèi)用較高等問(wèn)題 [1]。隨著我國(guó)人口老齡化趨勢(shì)逐步加劇，從事農(nóng)作的人口數(shù)量逐步減少， 勞動(dòng)力成本變高，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)機(jī)器人普及性的要求日益加劇[2]。隨著手機(jī)功能日益強(qiáng)大，微信、QQ、微博各種手機(jī)應(yīng)用更豐富了我們的生活。微信接口的開(kāi)放可以為開(kāi)發(fā)者提供通過(guò)微信公共號(hào)來(lái)控制硬件的條件，于是使用微信來(lái)實(shí)現(xiàn)操作農(nóng)業(yè)機(jī)器人的想法便出現(xiàn)了。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

1.1 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)采用 S3C6410 微處理器及各電路模塊對(duì)視頻信息 及溫濕度傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，開(kāi)啟 WebServer 服務(wù)，同 時(shí)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)連接，將采集的數(shù)據(jù)通過(guò)瀏覽器向 PC 機(jī)客戶端顯示。客戶端可通過(guò)瀏覽器對(duì)處理器進(jìn)行控制 [3]。 主機(jī) S3C6410 通過(guò)視頻數(shù)據(jù)發(fā)送模塊將現(xiàn)場(chǎng)搜集的視頻流數(shù) 據(jù)進(jìn)行編碼后，以無(wú)線傳輸?shù)姆绞接捎?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送。對(duì)于 接收的視頻數(shù)據(jù)，客戶端可以進(jìn)行實(shí)時(shí)播放 [4]。系統(tǒng)軟件采用 C/S 結(jié)構(gòu)，兩端由無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建立 TCP/IP 連接，并按照自定義 數(shù)據(jù)通信協(xié)議交換數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信與系統(tǒng)控制的功能 [5]。 客戶端發(fā)出連接請(qǐng)求，服務(wù)器端接收請(qǐng)求后發(fā)送信號(hào)，向客戶 端發(fā)送視頻碼流。并將采集到的各種數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸 到PC 機(jī)上通過(guò)網(wǎng)頁(yè)顯示[6]。數(shù)據(jù)采集終端模塊包括如下模塊： 

（1）超聲波測(cè)距模塊。 

（2）DHT11 溫度傳感器模塊。 

（3）攝像頭。 

（4）紫外線傳感器。 

（5）土壤濕度傳感器。 

（6）W5100 特性 ：與 MCU 有多種接口選擇，即直接并 行總線接口、間接并行總線接口和 SPI 總線接口；支持硬件 TCP/IP 協(xié)議 ：TCP，UDP，ICMP，IGMP，IPv4，ARP，PPPoE， Ethernet ；支持 ADSL 連接（支持 PPPoE 協(xié)議，帶 PAP/CHAP 驗(yàn)證）；支持 4 個(gè)獨(dú)立的端口（Socket）同時(shí)連接 ；內(nèi)部 16 K 字節(jié)存儲(chǔ)器作 TX/RX 緩存 [7] ；內(nèi)嵌 10 BaseT/100 BaseTX 以 太網(wǎng)物理層，支持自動(dòng)應(yīng)答（全雙工 / 半雙工模式）；支持自 動(dòng)極性變換（MDI/MDIX）；多種指示燈輸出（Tx，Rx，F(xiàn)ull/ Duplex，Collision，Link，Speed）；3.3 V 工作電壓，I/O 口可 承受 5 V 電壓。 

（7）Sina App Engine（SAE）公有云計(jì)算平臺(tái)。 

（8）MG996R 舵機(jī)。

本部分主要以 S3C6410X 控制主板為中心，各模塊檢測(cè)到模擬量經(jīng)處理后傳輸給控制主板，主板將數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化， 在交互界面上顯示并做出相應(yīng)調(diào)整[8]。硬件系統(tǒng)功能流程如圖 1 所示。

1.2 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

騰訊科技的微信接口的開(kāi)放，為開(kāi)發(fā)者調(diào)用微信高級(jí)接口功能提供了可能。微信是我們生活中必備的應(yīng)用軟件，所以我們?cè)O(shè)計(jì)通過(guò)微信查看農(nóng)田環(huán)境情況。只需關(guān)注微信公眾平臺(tái)號(hào)，就可以通過(guò)發(fā)送簡(jiǎn)單的指令來(lái)查看農(nóng)田里機(jī)器人的狀態(tài)[9]。通過(guò)以太網(wǎng)卡將傳感器上傳的農(nóng)田土壤濕度、農(nóng)田環(huán)境溫度濕度、風(fēng)速、紫外線強(qiáng)度等上傳到新浪SAE 服務(wù)器 [10]。微信公共號(hào)控制S3C6410 硬件實(shí)現(xiàn)流程如圖 2 所示。

2 測(cè)試與分析 

我們將該農(nóng)業(yè)機(jī)器人進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地測(cè)試，測(cè)試的功能 包括土壤溫度測(cè)試、農(nóng)田溫度測(cè)試、農(nóng)田紫外線強(qiáng)度測(cè)試及 其他測(cè)試。經(jīng)測(cè)試，該農(nóng)業(yè)機(jī)器人能夠?qū)r(nóng)田進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) 與準(zhǔn)確測(cè)量，同時(shí)也具有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。 

2.1 查看采集的土壤濕度 

土壤濕度傳感器如圖 3 所示。

通過(guò)微信向微信公共號(hào)發(fā)送“農(nóng)田溫度”，如圖 6 所示。

3 結(jié) 語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的產(chǎn)品可以幫助農(nóng)業(yè)科研人員和普通用戶對(duì)農(nóng) 田進(jìn)行研究時(shí)方便的獲取農(nóng)田的精確數(shù)據(jù)。利用微信公共號(hào) 來(lái)獲取信息，突破空間、時(shí)間的限制。該系統(tǒng)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活 動(dòng)起指導(dǎo)作用，實(shí)用性強(qiáng)。使用微信公共平臺(tái)對(duì)硬件進(jìn)行驅(qū)動(dòng) 是對(duì)現(xiàn)代農(nóng)田建設(shè)系統(tǒng)新的突破點(diǎn)。