一种可手机远程控制的智能浇水系统设计

（西安思源学院工学院，陕西省西安市，710038） 饶容荣 东鑫渊

随着科技的发展，互联网技术已广泛应用于生活中的方方面面，人们对居住环境和生活品质的需求也日益增大。种植盆栽不仅可以优化室内空气，并且也可作为装饰品增加室内的色彩饱和。但由于工作出差，旅游等原因导致无法给盆栽正常浇水，从而导致花草、绿植枯萎死亡。因此，设计可实现对盆栽的生长状态、土壤的温湿度实时监控的智能浇水设备成为了当前的研究热点之一。

1 智能盆栽浇水系统的需求分析

养花草成功的关键在于浇水量的把控，并且要做到适时适量。但是，现实生活中，由于各种原因，比如出差、旅游、工作加班导致对盆栽花草照顾不周而死亡。花草养殖过程中80%以上造成花草长势较差或枯萎死亡的原因都是灌溉问题导致的。这将造成种植几个月的花草由于枯萎死亡，不但不能美化环境，反而造成副作用[1]。市场上现有的盆栽自动浇水器的产品种类很多，但仍存在一些问题，比如性价比不高，功能不够人性化[2]。

本文设计了一款可以检测盆栽土壤温湿度，缺水预警，自动浇水，手机监测植物生长状态和实时环境参数，并远程操控浇水的智能系统。该系统功能实用,主要是价格低廉，实现人们即使工作繁忙也能及时照顾浇灌心爱盆栽的需求。

2 智能盆栽浇水系统的方案设计

2.1 整体方案设计

本系统设计初步以CC2530(ZigBee)无线SOC芯片为核心控制系统,温湿度检测传感器模块选用工业级YL-69 型，对植物随时进行监控，观测植物生长情况采用OV2640 摄像头模块。并由ESP8266 WiFi 模块上传数据到个人搭建的服务器中,最后可以通过手机APP 应用或其它小程序查看盆栽和花草的相关情况。图1为系统总体设计流程图。

图1 系统总体设计流程图

2.2 硬件方案的设计

2.2.1 主芯片采用CC2530

该系统的核心元件为一块网关板和两块构成。系统节点的数据都传送到由ESP8266 和CC2530 无线SOC 芯片构成的协调器中。因此，主芯片的作用：组建一个ZigBee 物联网，将各个监测的终端节点加入到该网络中[3]。管理组建的无线网络，将传输好的参数由无线通讯模块ESP8266 上传至手机或网页应用对应的服务端。本设计方案中,每个终端节点分配唯一通信地址,目的是便于观察监测，将观测到的数据通过无线传输，经过处理器处理后来判定是否需要给花草进行浇水。

2.2.2 传感器与数模转换模块

选用工业级YL-69 接口的传感器作为土壤温湿度检测传感器,其主要优点是体积小、能耗低、灵敏度高、性价比高。此传感器的探测部位可以防腐防水,长期插入土壤中使用不会腐烂锈蚀,使用寿命长。因此可以广泛应用在盆栽花卉，甚至土地农田中需要直接插入到土壤中监测温、湿度的各类场合[4]。将湿度传感器连接到数模转换模块的正负极上,在显示屏上读出检测结果。下图2为转换模块。

图2 传感器与数模转换模块连接

2.2.3 WiFi通信电路

选用ESP8266 WiFi 模块，其具有体积小、性价比高、能耗小、支持透传、性能稳定等优点。此WiFi模块中的一个ROM可以用来直接修改定义参数,也能将芯片设置为透传模式，该模式下等同于在UART和互联网间建立了良好的通讯渠道。

3 智能盆栽浇水系统的软件设计

3.1 主机、分机工作流程

主机工作流程：①系统完全初始化，包括主芯片CC2530，时钟芯片，通讯系统（GSM）等各大模块；②设置浇水的日期和时间，可以设置为具体的浇水时间，也可以设置为浇水的时间间隔；③传感器将探测的土壤实时温湿度参数，通过主芯片CC2530处理收集，判定系统是否要进行自动浇水[5]。

分机工作流程：初始化主芯片电路CC2530,收集土壤的主要参数信息,向邻近的分机传递信息。图3展示了主机、分机工作流程图。

图3 主机、分机工作流程图

3.2 手机app的操作流程

Android Studio 作为手机应用程序开发的主要工具。应用程序的主要功能包括数据实时监控界面、用户设置界面和远程控制界面。用户使用时首先注册账号，登录完成后首先查看盆栽的温湿度、光照强度，浇水系统的水位线，浇水记录和浇水量等历史参数，参数监测在数据实时监控界面里[6]。用户设置界面功能包括用户的自定义，比如用户昵称和种植花草名称的设置；定时设置，主要是下次自动浇水时间设置，浇水时间间隔的设置。远程控制界面主要是对盆栽进行一些远程操控指令，如立刻读取土壤监测参数，立刻浇水等操作。

4 结语

本系统采用CC2530作为主芯片组件物联网系统，选用灵敏度更高的的工业级YL-69接口的传感器作为土壤温湿度检测传感器，并安装摄像头实现对盆栽的生长状态及土壤温湿度的实时监测，同时在设备终端可自主设置检测参数，根据检测参数自动判断是否需要浇水，且最终检测结果可在终端查看，本系统的设计对智能农业灌溉系统等方面起到了一定的借鉴作用。

更正：《石河子科技》2023 年第06期第20页，《浅析构建精益管理的电网工程建设管理体系》一文中，作者姓名：季天程，现更名为：季天程，徐宁婷。特此更正。