- 实时检测环境信息并显示
- 自动浇水、自动补光
- 人工远程控制
- 历史信息的查看
- 操作记录的查看
- PCB板的设计(Altium Designer,江行健)
- 硬件软件的编写(Arduino,李泓臻)
- 通信协议的选择(mqtt和http,汪俊)
- 服务器的搭建(Flask+sqlite,汪俊)
- 网页的搭建(Bootstrap,汪俊)
项目网址为http://www.pkuintelligenthardware.online
目前开源在github上,网址为https://github.com/WangJun2000/intelligentFlowerpot
日常使用：加班/上学/出差繁忙,无法及时对植物进行浇水与环境调整
科学研究：对植物生长环境进行实时监测并对数据进行收集与分析
如图为智能花盆的概念图。该智能花盆包含光强传感器、土壤湿度传感器与温度传感器，获取环境数据，利用温敏电阻辅助测温；通过电磁阀控制浇水，LED灯补充光照实现工作。同时为了避免潮湿环境对电路产生影响，花盆应当将导线藏于花盆内部。
如图为PCB的包装，用长方体盒子将电路板包装，四角用螺丝固定。
如图为智能花盆的设备框图，智能花盆分为处理器、传感模块、收发模块与 受控模块四个部分。传感模块读取外界环境信息，收发模块实现环境信息的发送与指令的接收，受控模块根据指令作出行为。
如图为智能花盆的具体电路图。
- 用ntc温敏电阻测温,温敏电阻阻值公式Rt =R*EXP(B*(1/T1-1/T2))
说明：1. Rt是热敏电阻在T1温度下的阻值
2. R是热敏电阻在T2常温下的标称阻值
3. B值是热敏电阻的重要参数 4. EXP是e的n次方 5. 这里T1和T2指的是K度即开尔文温度，K度=273.15(绝对温度)+摄氏度
- 要把软串口库的缓冲区大小调到128byte,保证稳定通信
如图为软件流程图。各部分功能如下：
- 数据收集与处理：收集传感器数据并进行简单处理
- Wi-Fi通信：将数据打包上传云端
- 状态判断：依据本地上传的数据对环境的状态进行判断
- 人工指令分析：在网页接收、分析人工下达的指令
- 决策模块：根据植株状态以及人工指令进行决策
- 执行控制：在本地控制执行模块（硬件）执行相应决策
服务器和设备间的通信通过mqtt协议实现,即发布订阅模式,设备发布传感器检测到的环境信息,接收服务器命令,服务器则恰好相反。
服务器和网页的通信基于传统的http协议。
python要求：python3.6及以上,linux环境
python库要求:
- Flask(1.1.2)
- Flask-Bootstrap(3.3.7.1)
- Flask-Migrate(2.7.0)
- FLask-Mqtt(1.1.1)
- Flask-Script(2.0.6)
- Flask-SQLAlchemy(2.5.1)
- Jinja2(2.11.3)
- paho-mqtt(1.5.1)
- requests(2.18.4)
- SQLAlchemy(1.4.12)
- Werkzeug (1.0.1)
- uWSGI (2.0.19.1)
通过git clone https://github.com/WangJun2000/intelligentFlowerpot.git获取代码库,然后进入intelligentFlowerpot文件夹。
终端启动:sudo python3 myApp.py runserver -h 0.0.0.0 -p 80
后台启动:sudo nohup python3 myApp.py runserver -h 0.0.0.0 -p 80 >out.log 2>&1 &日志在out.log中查看
后台启动后杀死程序:在root下用netstat -tunpl |grep 80查找占用80端口的进程,执行kill+查到的进程号杀死进程。
- 直接在用flask原生的内部服务器在运行一段时间后会出现服务器无法响应的问题.
解决方案:用wsgi/uwsgi+apache/nginx重新布置一个生产环境才能保证长时间的运行,但是本次课程就不做这些麻烦的配置了.
信号决策处理算法需要完成的功能如下：
- 判断是否处于自动控制
- 环境状态判断
- 是否缺水（湿度是否低于某值）
- 是否需要补光（光强是否低于某值）
- 对应决策
- 补水（补充一定时间后检测湿度）
- 补光（增大LED灯亮度直到光强传感器检测到阈值）
如图所示,这是自动模式的界面,可以通过点击四叶草的不同叶子实现查看不同信息的功能，每十秒进行一次更新
如图所示,这是手动模式的界面,可以手动设置浇水量和LED光强
如图所示,这是历史信息的界面,可以查看不同时间段内温度、光强以及土壤湿度的变化
如图所示,这是操作历史的界面，可以查看自动和人工操作的历史
|-- README.md //帮助文档
|-- myApp.py //主函数所在的文件
|-- out.log //服务器后台运行的输出日志
|-- migrations //数据库迁移模块
| |-- ...
|-- mqtt //mqtt测试模块
| |-- ...
|-- myApp //flask功能模块
| |-- __init__.py //create_app()所在文件,可以初始化app
| |-- createDB.py //数据库初始化模块
| |-- myApp.db //数据库
| |-- settings.py //配置文件
| |-- exts //扩展模块
|-- | | |-- __init__.py//初始化SQLAlche、Bootstrap、Mqtt
| |-- static //静态文件
| | |-- css
| | | |-- style.css //首页四叶草的css文件
| | |-- images //静态图片资源
| | | |-- ...
| | |-- js //js库
| | |-- ...
| |-- templates
| | |-- base.html //基础html模板
| | |-- bindFlowerpot.html //绑定花盆界面
| | |-- flowerpot.html //用户有花盆登录后的主界面
| | |-- flowerpotControlHistory.html //花盆操作记录界面
| | |-- flowerpotHistory.html //花盆历史信息界面
| | |-- history.html //虚构历史作为测试的界面
| | |-- index.html //首页
| | |-- login.html //登录界面
| | |-- registerFlowerpot.html //管理员注册花盆的界面
| | |-- show.html //用户登录后没有花盆返回的界面
| | |-- signup.html //注册界面
| |-- user
| |-- __init__.py
| |-- models.py //数据库的数据模型
| |-- mqttCallback.py //mqtt的回调函数
| |-- veiw.py //falsk蓝图,用来实现路由模块
|-- screenshots //写README要用到的一些图片
| |-- ...
|-- tests //测试模块
|-- ...
- 监测一定时间内土壤湿度的稳定程度（稳定后，波动值不超过设定值的百分之十）
- 传感器对外界环境变化的灵敏度（利用更加精密的仪器标定传感器）
- 稳定性设置（连续工作7天不发生意外情况）
- 通信成功率（通信成功率在90%以上）
汪俊:
- email:2595676015@qq.com
感谢段晓辉老师和智能电子系统设计课程组对本项目的大力支持
请到issues提出贡献