當(dāng)前位置:首頁 > 物聯(lián)網(wǎng) > 《物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)》雜志
[導(dǎo)讀]摘 要:物聯(lián)網(wǎng)智能花窖控制系統(tǒng)由一個(gè)主節(jié)點(diǎn)、多個(gè)子節(jié)點(diǎn)及客戶端組成。其中,主節(jié)點(diǎn)包括STC15單片機(jī)、超聲波水位檢測模塊、環(huán)境溫濕度檢測模塊、液晶顯示模塊、報(bào)警模塊、儲(chǔ)水箱進(jìn)水及加熱換氣驅(qū)動(dòng)控制模塊、短距離無線通信模塊及遠(yuǎn)程無線通信模塊;子節(jié)點(diǎn)包括STC89單片機(jī)、土壤濕度傳感模塊、出水閥驅(qū)動(dòng)控制模塊、短距離無線通信模塊、報(bào)警模塊;客戶端由云平臺(tái)和手機(jī)APP軟件組成。子節(jié)點(diǎn)檢測花窖土壤濕度,將檢測結(jié)果發(fā)送至主節(jié)點(diǎn),子節(jié)點(diǎn)還可根據(jù)設(shè)定閾值出水噴灌;主節(jié)點(diǎn)完成整個(gè)花窖的控制管理,可檢測環(huán)境溫濕度、儲(chǔ)水箱水位,定時(shí)巡查子節(jié)點(diǎn),根據(jù)檢測結(jié)果控制加熱器、換氣扇、水箱進(jìn)水電磁閥工作;手機(jī)客戶端用于遠(yuǎn)程監(jiān)控花窖,實(shí)現(xiàn)智能化花窖控制。

引言

物聯(lián)網(wǎng)智能花窖控制系統(tǒng)可推動(dòng)養(yǎng)花產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化, 解決養(yǎng)花人因監(jiān)測花窖環(huán)境不便帶來的問題。用智能化的監(jiān)測設(shè)備對花窖進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,通過手機(jī) APP可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制, 給養(yǎng)花人帶來便利。

1 系統(tǒng)總體方案

物聯(lián)網(wǎng)智能花窖控制系統(tǒng)由一個(gè)主節(jié)點(diǎn)、多個(gè)子節(jié)點(diǎn)及客戶端組成。子節(jié)點(diǎn)用于檢測花窖土壤濕度,將檢測結(jié)果發(fā)送給主節(jié)點(diǎn),并可根據(jù)設(shè)定閾值出水噴灌 ;主節(jié)點(diǎn)可將設(shè)定與檢測的數(shù)值顯示在液晶屏上,并可完成儲(chǔ)水箱進(jìn)水,控制加熱器或換氣扇工作,還可與手機(jī)客戶端進(jìn)行信息溝通,實(shí)現(xiàn)智能化花窖控制。系統(tǒng)組成如圖 1 所示。

物聯(lián)網(wǎng)智能花窖控制系統(tǒng)


1.1 主節(jié)點(diǎn)

主節(jié)點(diǎn)由 STC15W4K56S4 單片機(jī)完成系統(tǒng)控制。其輸入信號(hào)包括超聲波水位檢測、環(huán)境溫濕度檢測、開關(guān)參數(shù)設(shè)置; 輸出信號(hào)包括換氣繼電器控制、加熱繼電器控制、進(jìn)水電磁閥控制、蜂鳴器報(bào)警控制、128×64 液晶顯示控制 ;雙向傳輸信號(hào)包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、短距離無線通信、遠(yuǎn)程無線通信。主節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)框圖如圖 2 所示。


物聯(lián)網(wǎng)智能花窖控制系統(tǒng)

1.2 子 節(jié) 點(diǎn)

子節(jié)點(diǎn)由 STC89C52 單片機(jī)完成控制。其輸入信號(hào)包括土壤濕度檢測 ;輸出信號(hào)包括出水電磁閥控制、通信中斷報(bào)警控制;雙向傳輸信號(hào)包括短距離無線通信。子節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)框圖如圖 3 所示。

物聯(lián)網(wǎng)智能花窖控制系統(tǒng)

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

物聯(lián)網(wǎng)智能花窖控制系統(tǒng)工作原理如圖 4 所示。圖中主節(jié)點(diǎn)采用 STC15W4K56S4 單片機(jī) [1],子節(jié)點(diǎn)采用 STC89C52 單片機(jī)。主、子節(jié)點(diǎn)間的短距離無線通信采用E32-TTL-100 無線模塊完成。主節(jié)點(diǎn)檢測環(huán)境溫濕度,采用 DHT11 傳感器; 子節(jié)點(diǎn)檢測土壤濕度,采用可插入土壤的濕度傳感器模塊完成。遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸采用 WiFi 通信模塊 ESP8266 完成 [2]。

物聯(lián)網(wǎng)智能花窖控制系統(tǒng)


子節(jié)點(diǎn)采集花窖土壤濕度,通過 E32-TTL-100 短距離無線通信模塊將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給主節(jié)點(diǎn),當(dāng)土壤濕度低于設(shè)定閾值時(shí),子節(jié)點(diǎn)控制電磁閥進(jìn)行噴灌。主節(jié)點(diǎn)可將環(huán)境溫濕度、儲(chǔ)水箱水位、子節(jié)點(diǎn)發(fā)送來的土壤濕度數(shù)值顯示在液晶屏上。在檢測中,若主節(jié)點(diǎn)判斷花窖內(nèi)溫度低于閾值,則控制繼電器啟動(dòng)加熱器工作 ;若判斷花窖內(nèi)濕度高于閾值,則控制繼電器啟動(dòng)換風(fēng)扇工作。主節(jié)點(diǎn)還可通過超聲波檢測水箱水位,并判斷是否控制水箱上水。

主節(jié)點(diǎn)采用 E32-TTL-100 模塊與各子節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)互傳,查詢子節(jié)點(diǎn)工作情況,若某子節(jié)點(diǎn)失聯(lián),則主、子節(jié)點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行報(bào)警提示。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件分為主節(jié)點(diǎn)和子節(jié)點(diǎn)兩部分。主節(jié)點(diǎn)程序流程如圖 5 所示。系統(tǒng)初始化后,系統(tǒng)循環(huán)檢測環(huán)境溫濕度、檢測儲(chǔ)水箱水位、查詢子節(jié)點(diǎn),判斷是否通過開關(guān)或手機(jī)修改參數(shù)閾值。當(dāng)環(huán)境溫濕度未滿足設(shè)定要求時(shí),P36 或 P37 引腳輸出高電平,啟動(dòng)加熱器或換氣扇工作 ;當(dāng)儲(chǔ)水箱水位不滿足要求時(shí),P35 引腳輸出高電平,控制進(jìn)水電磁閥工作 ;當(dāng)主、子節(jié)點(diǎn)能正常通信時(shí),傳輸?shù)街鞴?jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)點(diǎn)位和土壤濕度值顯示到液晶屏上 ;否則,報(bào)警提示 [3]。

子節(jié)點(diǎn)程序流程如圖 6 所示。系統(tǒng)初始化后,系統(tǒng)循環(huán)檢測土壤濕度、查詢主節(jié)點(diǎn)。當(dāng)土壤濕度未滿足設(shè)定要求時(shí),P20 引腳輸出控制信號(hào),控制出水電磁閥出水噴灌 ;當(dāng)主、子節(jié)點(diǎn)不能正常通信時(shí),進(jìn)行報(bào)警提示。


4 手機(jī)客戶端設(shè)計(jì)

手機(jī)客戶端主要用于遠(yuǎn)程查看花窖控制系統(tǒng)前端傳感器采集到的數(shù)據(jù),包括 4 個(gè)子節(jié)點(diǎn)的土壤濕度數(shù)值,主節(jié)點(diǎn)環(huán)境溫度、濕度數(shù)值 ;同時(shí)可進(jìn)行參數(shù)值的閾值修改包括 4 個(gè)子節(jié)點(diǎn)的出水控制閾值,主節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)加熱器、啟動(dòng)換氣扇的控制閾值 [4]。

物聯(lián)網(wǎng)智能花窖控制系統(tǒng)

5 結(jié) 語


物聯(lián)網(wǎng)智能花窖控制系統(tǒng)通過一個(gè)主節(jié)點(diǎn)、多個(gè)子節(jié)點(diǎn)和手機(jī)客戶端協(xié)同工作,實(shí)現(xiàn)了花窖的實(shí)時(shí)監(jiān)控和自動(dòng)化控制,推動(dòng)了種植技術(shù)的發(fā)展。


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