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基於物聯網技術的智能花卉養護系統物聯網正在逐漸的進入到大眾的生活當中，在生活中也隨處可見，智能藍牙手環、家裡的智能門鎖、智能窗簾等都是物聯網應用。但這只是物聯網應用中的冰山一角，未來生活的城市，工作環境、生活環境幾乎人類涉及到的地方都將應用到物聯網技術，物聯網是以後發展的趨勢，同時物聯網即將促使人類進入下一個智能時代。

簡介

由於生活的壓力，我們都忙於工作，而無心休閒。導致出現了有心賞花，無心種花的現象。在繁忙的大都市裡，人們沒辦法一直惦記着自己種的花，使得有時花卉因長期無人澆水而枯萎，花卉死亡幾率大幅提升。而電子設備擅長處理流程固定的工作，能夠根據採集的數據做出對應的動作、正確無誤地完成既定的任務。

針對傳統花卉養護手工操作工作效率低、可交互性差、缺乏遠程監控能力以及人機交互界面缺乏視覺感染力問題，設計一款基於物聯網技術的智能花卉養護系統，來提高花卉的存活率，改善居住環境尤為重要。

二、技術方案

基於物聯網技術的智能花卉養護系統是由上位機和下位機兩部分組成，整體實現方案如圖1所示。上位機是基於阿里雲的物聯網設備管理系統和手機APP組成，下位機由基於STM32F103RCT6的花卉養護硬件設備組成。

使用土壤濕度傳感器，溫濕度傳感器，光照傳感器等獲取環境數據，經過STM32F103RCT6處理數據，再通過EMW3080模塊將數據上傳至阿里雲物聯網平台進行MQTT協議的通訊，讓使用者能通過手機遠程獲取信息及操控或自動化養護設置。

在自動工作模式下，傳感模塊獲取傳感器的實時數據發送給主控芯片，主控芯片根據當前傳感器的讀取的信息控制全光譜燈和水泵做出相應動作。如：當環境亮度偏暗，光照不足，將打開全光譜燈補光，當土壤濕度過低，將打開水泵澆水。同時主控芯片將傳感器數據構建MQTT報文後發送給雲平台。雲平台將相關數據發送到用戶的手機APP上供用戶閱覽。

在手動工作模式下，用戶可根據主控上報的花卉溫濕度數據，手動開啟或關閉水泵和全光譜燈，實現花卉的遠程養護。

三、創新設計

1、EMW3080通過MQTT協議與阿里雲物聯網平台傳輸數據

阿里雲物聯網平台向下連接海量設備，支撐設備數據採集上雲；向上提供雲端API，指令數據通過API調用下發至設備端，實現遠程控制。提供MQTT, CoaP, HTTP/S等多種協議SDK設備接入，可快速對接2G/3G/4G、NB-IoT、LoRa、WiFi等不同網絡設備。

下位機智能花卉養護系統獲取到數據後，在MCU芯片中將數據進行處理，通過MCU的串口連接EMW3080將數據加上MQTT報文，如圖2所示，通過MQTT通信協議發送至阿里雲物聯網平台。

2、根據物聯網數據對花卉生長狀態進行回歸預測分析的算法

智能花卉養護系統基於物聯網對數據能良好的存儲的特點，對這些數據進行處理。一方面，根據採集的溫度、濕度數據等信息，按照年月周日為間隔，繪製了諸多直觀的表格並顯示在APP上，使用戶直觀的觀察花卉的狀態變化，以此來做出更好的養護方案。

另一方面，本項目利用物聯網上傳而積累的大量數據，對花卉狀態進行馬爾可夫預測，預測出花卉可能發生的諸多狀態和問題，並分析出花卉的未來一段時間發展趨勢。本項目通過預測出來可能發生問題的比例，結合對該類問題的大量研究和當前的環境因素，通過AHP算法對權重進行一系列比較，最終將得出一到兩種針對性養護建議。用戶可以根據提供的建議，結合自身實際，對花卉進行養護方案的優化。

3、系統結構

本項目中的智能花卉養護系統機構採用一體化設計，solidworks建模如圖3所示，智能花卉系統實物圖如圖4所示。該作品由3D打印而成。中間種植花卉，旁邊的缸用來存水，用於定時澆水。花卉正上方懸有全光譜燈，用於光照不足時給植物補光。

4、系統硬件

通過Altium Designer軟件設計完成了智能花卉養護系統的主控系統PCB如圖5、圖6所示。在完成設計後送到製版加工廠進行打樣製作，進行相關元器件的焊接後完成主控電路板的實物製作。