基于物联网的温室盆栽自动浇灌系统的设计与实现

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盆栽幼苗植物可以缓解疲劳、装饰展厅环境、改善空气质量,在人们的生活环境里装扮着很重要的角色。盆栽幼苗的批量培育主要是在温室中进行的,传统的温室盆栽灌溉主要依赖人工经验判断植物的土壤干湿程度并决定浇水量,经验不足的园丁容易淋水太多或者太少,因自动化程度不够,人工干预过多的情况下往往容易干扰了植被的健康生存。针对眼下温室盆栽浇灌系统中操作繁琐、周围数据采集单一、以及远程监控等实时性等问题,文章选取物联网、自动化、嵌入式等技能完成了整个基于物联网架构的温室盆栽自动浇灌系统,实现了温室盆栽的自动浇灌、环境参数采集与远程监控。本文的主要工作如下:首先,分析了目前温室盆栽自动浇灌系统的一般性需求,讨论了 Bluetooth、WiFi和NRF24L01等组网方案的优缺点,根据温室盆栽自动浇灌系统的相关特性,设计了总体框架。其次,设计了系统底层的NRF24L01无线传感网。硬件上,完成了传感器节点中NRF24L01光照度模块、土壤湿度模块、温湿度模块和无线模块的原理图绘制。软件上,基于Small RTOS51实时操作系统为NRF24L01无线传感网设计了一种网络地址分配方法,并设计了一种简单的路由算法,促成了温室盆栽植物的环境数据收罗与传输,以及下发自动灌溉控制指令等。其三,完成了 Linux嵌入式主控平台的人机交互页面、硬件设计和软件设计。运用Linux设计了一个完整的自动灌溉系统,并基于Qt设计了ARM开发板上的人机交互程序,实现了温室盆栽自动浇灌系统的近端监控。第四,介绍了远程监控CGI的工作原理,构建了以B/S结构为主的Web远程监控中心,设计了远程监控界面、CGI程序和Web服务器,完成了温室盆栽自动浇灌系统的远端监控。最后,完成了 NRF24L01无线传感网试验和整机系统机能试验。实验成效讲述,本次所测试的温室盆栽自动浇灌系统达到了预期效果,运行平稳,且简单易用,存在很大的推广市场。
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