基于OneNET平臺的智能種植系統

胡慧敏 田洪銘 王樂 李翠錦

摘 要：針對人們工作繁忙、不便于管理等一系列問題，本文設計了一款智能種植系統，該系統采用HT66F70A單片機為主控芯片，外設接2WB-06電磁閥、WT588D語音和TSL2561光照傳感器等硬件設備。通過OneNET平臺與手機進行通信，真正實現實時遠程監控，該系統具有模式多樣、功能齊全、智能方便等優勢。

關鍵詞：HT66F70A單片機;OneNET平臺;傳感器;遠程監控

1 前言

隨著現代人居生活水平的提高和對生活質量的追求，人們的生活理念也從“居者有其屋”轉變為“居者優其屋”，生活環境的美化在人們心中越來越重要。植物，作為具有清除室內有害氣體、殺除病菌、增加氧氣、凈化空氣、緩解疲勞、吸收電磁輻射等諸多好處的室內裝飾品之一，越來越受到眾多消費者的青睞。而如何更好地種植自己喜歡的植物對于長期不在家或是缺乏種植技術的人來說是一大難題。

為了解決人們長期不在家以及不懂得如何種植，而導致植物出現枝葉稀疏、葉黃干細、枝干亂長，甚至是由于氣溫、光照、土壤干濕度等外在因素導致其枯萎的問題。本文設計了一套智能種植系統，此系統分為兩種模式：（1）智能種植模式：主要針對的是長期不在家，無心顧及植物的消費者，在此模式下能夠實現遠程種植。（2）趣味種植模式：對于一些有時間但卻不懂得種植或是想要讓植物更加人性化的消費者，在此模式下通過面對面種植，人與植物之間實現面對面對話，讓種植更具趣味。

2 設計原理

“智能種植系統”以HT66F70A單片機作為主控芯片實現智能種植，應用各類傳感器檢測植物的土壤溫濕度、空氣質量、光照強度等，通過陽光罩濾除無用光并提供充足光照，讓植物在室內也能進行光合作用。采用微型攝像頭監測植物的實時狀況，應用OneNET平臺實時更新數據，該系統分為智能種植模式和趣味種植模式：（1）智能種植模式：通過制作一款手機APP去控制植物光照、澆水量、施肥量;使用監控系統對種植物進行圖像采集，從而利用終端定期對植物進行修枝;通過OneNET平臺將植物生長數據發送至終端。（2）趣味種植模式：語音系統實現播報植物溫濕度、空氣狀況等;與用戶進行智能對話，指導用戶進行種植。

3 設計結構

3.1 硬件結構

智能種植系統通過對控制模塊、傳感器模塊的檢測給單片機輸入信號，單片機在對采集到的數據進行分析處理，通過藍牙/WIFI模塊將數據傳輸到后臺數據庫，可以在終端上查看數據，了解到植物的生長情況;然后輸出相應的控制信號對語音模塊控制，語音模塊主要是用來播報植物生長狀況，包括溫度、濕度、光照以及進行智能對話等。

該系統主要由空氣傳感器、光照傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器、電磁閥、攝像頭、語音模塊、藍牙/WIFI模塊、陽光罩九大部分為HT66F70A單片機服務，與機械模塊共同構成智能種植系統的硬件，來實現語音播報、語音對話、剪枝，并將數據傳輸到OneNET平臺，通過終端查看。

3.2 軟件結構

（1）在智能種植系統中，將設備與OneNET平臺連接，OneNET平臺對植物的信息進行保存與輸出。該平臺兼容大部分物聯網相關傳輸協議，也提供私有協議支持。

（2）系統的軟件部分主要包括主程序、盆內子程序、APP程序。子程序的流程設計首先對系統和外接芯片進行初始化，然后進行溫濕度、光照強度、空氣的檢測，通過程序控制與輸出，最終在APP上顯示出相關參數或是由系統進行語音播報，若測量值不在標準值范圍內，系統將發出警告。

4 作品測試

通過手機與花盆的藍牙模塊/WIFI模塊進行連接和操作，溫濕度傳感器、光照傳感器等模塊通電后進行數據檢測，將數據傳給單片機，單片機驅動機械臂，實現修枝功能;單片機開啟電磁閥，實現澆水功能;單片機控制電源開關，實現補光功能;單片機控制語音模塊實現語音播報和趣味對話功能。

測試結果：通過以上測試，智能種植系統修枝誤差率只有2%，溫濕度誤差率僅有1.1%，澆水量精確率可達100%，語音播報和趣味對話存在噪聲，有待進步。

5 總結與展望

傳統植物花卉產業與互聯網融合是一個良好的機遇，“傳統植物花卉產業”+“技術”+“互聯網”之間的結合，在未來發展空間非常大。本智能種植系統完全滿足用戶對智能監測、遠程操控的需求，通過不斷對手機APP升級和數據庫更新，能夠提供更多種類植物生長數據信息和教程，功能將會更加強大。必將成為未來市場、社會的大勢所趨，也將彌補傳統植物花卉產業中的不足。

目前該系統主要針對個體用戶，范圍不夠廣。將來發展方向為進一步完善各方面功能，拓展用戶面;不斷擴展植物數據庫，提高系統的精度，有朝一日做到能用于保護瀕危滅絕的植物（例如：金花葵，華山新麥草等）。

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基金來源：全國大學生創新創業項目（項目編號：201812608001）;重慶市高等教育教學改革研究項目（項目編號：193297）

作者簡介：胡慧敏（1999-），女，本科在讀，研究方向：電子信息工程。