物聯網下智能花卉培育系統研究

林新蓮 曾梅嬌

（廣東省梅州市農業科學院，廣東梅州 514071）

隨著科技的進步以及我國花卉種植精細化、產業化的不斷推進，我國花卉種植領域踏入了新的征程，迎來了新的挑戰。面對新形勢，我國花卉種植不僅要注重推進花卉產業化的發展，還要注重提高國際市場地位和競爭力。然而，目前我國花卉業仍然存在許多不足，面對與歐美國家的差距，我國花卉業應不斷提高花卉培育過程的智能化、精準化和機械化，最大限度地提高資源的利用效率和對花卉培育的精準性。

1 系統整體設計

整個系統包括智能花缽、ZigBee協調器、PC端上位機和手機APP。系統最關鍵的部分為智能花缽，智能花缽負責收集花卉成長的各項環境訊息，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協調器負責接收各個花缽傳播出的數據，將各項信息匯總后，通過串口通信將信息傳輸到PC端，呈現在上位機上，從而達到遠程監控花卉成長環境的目的。不僅如此，花缽還可以通過藍牙設置與手機APP相連，從而將收集到的信息呈現在手機上，現場監測花卉的生長環境[1]。

2 硬件設計

2.1 智能花缽

2.1.1 花缽結構 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，而內部結構卻更為高級，不僅設有水箱、灌溉等裝置，還設有控制核心和物聯網終端等設置。整個花缽可以分為內外兩層，內層用來存放土壤培養花卉；水箱安放在內外層之間，且水箱內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，并且僅對根部區域進行滴灌補水，不僅如此，滴灌的速度可以通過旋鈕自行調節，這樣就可以最大限度地提高水資源的利用率；在缽體的側面還設有透明的觀察窗，透過觀察窗可以觀看水箱是否缺水，以便及時蓄水，當水箱處于缺水狀態時，則可以通過缽體上緣的注水口往水箱里注水。控制核心與物聯網終端作為一個整體，一同嵌入花缽的一側，負責操控花缽的工作和發送藍牙以及ZigBee的信息；其上面不僅裝置了濕度、空氣溫濕度、光照強度傳感器，還設有CC2530模塊、HC-05藍牙模塊，以及繼電器、按鍵和LED顯示屏等裝置。

2.1.2 花缽運行原理 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的網絡節點，不僅包含RF收發器、8KB RAM、A/D轉換器，還有增強型8051CPU和系統內可編程內存，功能十分強大且低耗能，在32 KHz低頻模式下休眠，在滿足處理數據需要的同時最大限度地減少功能消耗。花缽內含有空氣溫濕度、土壤濕度和光照強度3種傳感器。DHT11負責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內進入穩定狀態，在接到主控芯片的命令后，立即做出響應，隨后主芯片便可以讀取其采集到的信息數據[2]。

2.2 Zig Bee協調器 協調器通過USB與PC端連接，協調器通過USB想PC端發送數據，PC端通過USB為協調器供電，兩者相輔相成。協調器上還裝有電源、組網和串口通信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，組網指示燈閃爍，協調器啟動ZigBee網絡并等待節點加入，當有節點加入時，組網指示燈會熄滅，從而協調器可以接收和發送來自花缽傳輸的數據至PC端[3]。

3 結語

本文以物聯網為基礎設計的智能花卉培育系統，為花卉培育的現代化發展提供了新的解決方案，通過PC端和手機APP對花卉生長實時監控和遠距離監測，提高了花卉培養的智能化和精細化，打造了更有利于花卉生長的環境。該系統的應用也具有相當的廣泛性，不僅可以應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行的小規模養植。