2 技术要点分析

 

系统涵盖了以下五方面关键技术，包括无线传感器网络技术、自动浇水/施肥、数据库、Web服务器、用户端远程监控平台设计。

 

2.1 无线传感器网络技术

 

为了避免多传感器终端负载过重的问题，设计了一套基于Zig Bee/Z-Stack协议栈的轻型无线传感器网络，可将网络内全部感知终端数据由CC2530控制器形成汇聚节点。CC2530控制器电路设计如图3所示。

 

2.2 自动浇水和施肥

 

自动浇水或施加营养液的关键是适时、适量。当系统判断需要浇水时，通过脉冲宽度调制方式驱动水泵电机。在这种方式下，驱动信号频率固定，通过调节触发脉冲的占空比来调控水泵电机转速。自动浇水对应电路如图4所示，其中光耦器件具有电气隔离的作用。定期自动施肥技术与此相似。系统通过连通器原理，能够显示水容量和营养液容量，并通过图片传输完成剩余量的判断。

 

2.3 数据库设计

 

为了实现系统监测数据的存储和查询，主控系统利用关系型数据库管理系统（My SQL）实现数据库管理。首先设计一个与感知层设备相对应的终端表“end_device”，然后建立能保存终端设备监测信息包的数据表“data”，最后利用connect（）函数建立数据库连接对象，并用cursor（）建立操控对象，使用execute（）完成对数据库的操作。同时，为了降低数据采集量，设置定期清理不必要数据的程序。系统以2 h为一个周期，清 理 前2 h数 据 的 同时 ，求 得 这2 h数 据 的 平均 值 并 存在“data_two_Hours”数据表里，方便用户查询历史数据。

 

2.4 Web服务器

 

 

Web 服 务 器 采 用 了 ApacheHTTP Server，其采用 Python语言作为服务器端脚本语言来处理远程设备网络请求。同时配置了CGI扩展库和处理网络请求的API，并与My SQL数据库建立连接，在互联网服务基础上提供查询服务。在服务器中设定分别用来实现获取设备信息、实时数据和一定时间内历史数据的3个服务脚本，利用SQL语句与数据库交互。

 

2.5 远程监控平台

 

远程监控平台主要是指在手机小程序中开发的一套小程序，可通过访问互联网Web服务器获得盆栽环境信息，并将这些信息显示在手机上。用户也可以通过小程序发送控制命令给云服务器，再由云服务器通过网络下发给终端执行层，进而实现盆栽远程监控。同时，小程序中设计了基于历史数据和天气环境的信息，并根据盆栽类型，综合分析判断，给出养护建议。

 

3 实际应用情况

 

手机小程序可以显示智能花盆环境信息和系统信息，并可以通过微型摄像头拍照获取盆栽实时状况和水位信息，如图5（a）所示。利用APP可以对盆栽进行远程控制，亦可以获取历史数据，获得养护建议等，如图5（b）所示。经实际测试，基于物联网技术的盆栽监控系统实现了相关功能，具有较好的稳定性和可靠性。

 

结语

 

本文针对基于物联网技术的盆栽远程智能监控系统进行了设计与分析，并通过现场应用证明了其稳定性与可靠性。该系统解决了盆栽长期无人看守下的生长问题，在智能家居建设中具有重要的参考意义和应用价值。