基于ATMEGA2560的智能盆栽呵护系统

2018-05-14宋绪秋宫世能刘琪

科技风 2018年1期

宋绪秋宫世能刘琪

摘要：随着人们生活水平的提高，人们对于家居环境和空气质量的要求越来越高。人们往往会通过种植一些绿色植物来改善家居环境和空气质量，同时也可以缓解自己的压力，放松心情。然而人们往往因为工作繁忙而无暇照顾盆栽，缺乏相应的种植经验而导致盆栽死亡。调查发现，人群中有相当高比例愿意体验以及使用远程功能来照顾植物，达到给植物浇水以及监控植物生长状况的目的。由此可见，智能盆栽呵护系统是很有市场潜力的。本系统根据市场上主流产品的功能开发出更具有竞争力的产品，比同类产品功能更强大，更稳定，更有性价比。

关键词：信息采集；智能分析；远程控制；信息交互

一、智能盆栽呵护系统的背景

（一）同类产品缺陷

目前国内外市场上已经有多款智能盆栽呵护系统，他们虽然能在一定程度满足人们需求，但是确存在以下几个缺点：

（1）功能简单的产品智能化不高，对人工依赖过高；

（2）智能化程度高的产品操作繁琐，不利于用户的使用；

（3）价格过于昂贵，远远超出大部分用户可接受的心理价位。

（二）系统简介

本团队根据前期调查和以上数据分析发现，人们需要一款价格低廉，操作简单，呵护到位，对人工依赖程度低的智能盆栽呵护系统。本项目研制的智能盆栽呵护系统采用优质的各种传感器模块构成该系统的感知层，通过巧妙地算法设计实现零人工干预的自主呵护功能；采用基于TCP/IP网络协议的通信设备构成该系统的网络层，实现盆栽各项健康数据的实施传输；通过手机客户端构成该系统的应用层，实现植物各项健康数据的实时更新以及人工的额外呵护功能。摒弃市场上昂贵产品里赘余的复杂的附加功能，真正实现价格低廉，并满足人们呵护盆栽的切实需求。

（三）研究内容和拟解决的问题

研究内容：

（1）深入了解植物的最佳生长环境要素；

（2）深入分析智能盆栽呵护系统的工作原理及过程；

（3）温湿度及光照强度数据的采集技术及实时传输技术研究；

（4）智能盆栽呵护系统远程通信的技术研究。

拟解决的关键问题：

（1）实现智能盆栽呵护系统各项数据指标的信息采集；

（2）信息的综合处理与分析；

（3）系统数据的传输；

（4）客户端与系统之间的交互。

二、智能盆栽呵护系统的设计方案

（一）初步设计方案

智能盆栽呵护系统感知层的主模块主控芯片采用ATMEGA2560芯片，由光照强度传感器、土壤湿度传感器、空气温湿度传感器进行相应的数据的采集，并将相应的数据指标送达主模块进行综合分析处理，芯片根据数据指标得出植物的生长状况后，使得基于TCP/IP协议的无线发射模块通过WLAN连接方式将数据上传到网络层，用户获取相关信息只需连接云端网络层。若土壤湿度较低，用户可通过访问网络层发送浇水的命令指示，感知层即可从网络层获取相关命令指示，使得主控芯片发出相应的指令。利用ATMEGA2560芯片资源丰富的I/O口及自有的定时器功能，可控制舵机的正反转来打开或关闭滴灌开关，并确定打开多久时间，使得相应的土壤湿度维持在一个适宜植物生长的水平。当土壤湿度低于某个设定值时，主控芯片会自行判断并发出打开开关的指令。

（二）项目方案论证

本方案采用ATMEGA2560芯片的功能控制舵机打开滴灌开关的时间，能够非常准确的确定施加水量的多少，能够避免突然大流量的水流造成的浇水过多问题。并由于其内部的功能强大的I/O口，多种独立的时钟分屏器，高速的处理性能令人耳目一新，并能通过WLAN与云端进行数据交换，成为智能植物灌溉系统主控系统的最佳设计方案。

三、关于本系统的创新之处

本项目的创新之处包括：

（1）系统配有多种传感器，可对土壤湿度、光照强度以及空气温湿度等重要环境指标实时反馈；

（2）该系统没有采用传统的微型水泵灌溉方法，而是采取了更加节能更加环保的根部滴灌灌溉方式；

（3）主控芯片通过将数据上传到网络层云端，然后通过应用层访问云端数据库的形式完成了系统和应用层之间的信息交互，达到了能够远程获取系统信息并做出相应反应的目的。

四、關于智能盆栽的市场推广

（一）生产商及销售商

我们根据市场调查发现，智能盆栽系统十分具有市场潜力，值得开发和投资。开发团队认为，为了较快的打开并占据市场，同时减轻风险和负担，可以考虑由代工厂进行代工，开发团队提供技术支持并设定出厂合格标准。同时团队认为，在销售上可以采用多级代理的方式将产品推广到每一个潜在客户手中。

（二）相关国家规定

本团队开发的产品满足了国家节能要求，做到了环保无污染，并且符合智能化的条件，很好的抓住了用户痛点，解决用户的问题。

（三）价格问题

本团队在已开发产品的基础上继续进行技术升级，以求继续降低产品成本，扩大产品推广，让每一个有智能盆栽需求的客户都用上我们的产品，为更多人服务。