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[8月赛] 基于OneNET云平台的智能花盆解决方案

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发表于 2017-8-29 11:31:21 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 吴大飞娃儿 于 2017-8-29 11:33 编辑

【团队介绍】
队长:胡鑫

队员:程帅 吴飞 文承尧 汪彤
【正文】
一、项目概述

    随着人们生活水平的提高,人们对生活乐趣也有了更高的追求,花卉养殖不乏为增添生活乐趣的方式之一。但是人工养花,特别是家庭养花,由于缺乏科学的植物学知识和充足的管理心思,且周围环境的变化会影响到植物的正常发育,尤其是温湿度、光照强度等因素。例如太阳光照过于强烈、室外温度过于高、土壤的湿度过于干燥等因素都会影响盆栽的生长,导致花卉死亡时有发生。为解决用户不知浇水时间、花卉适合的生长环境、花卉管理效率低下等问题,基于OneNET云平台的智能花盆解决方案应运而生。
    智能花盆通过各类环境传感器,对花卉生长环境的实时监测、跟踪、控制,提高用户对花卉养殖环境的调控能力,以智能管控、科学精准、即时在线、操作简单等特征达到提高花卉(特别是名贵花卉)成活率、提升用户生活的幸福指数的目的。

二、作品设计
2.1 需求分析
    产品需求如下:

    1.数据监测:花卉生长环境数据(土壤湿度、光强和温度等)监测
    2.事件告警:花卉不利生长环境告警、建议(算法支持)
    3.培养计划:花卉培养计划定制
    4.浇水管理:远程浇水管理
    5.植物学数据库支持
    将需求剖解为设备端和应用端,各自的需求分别如图2.1-1、2.1-2所示。

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2.1-1 智能花盆设备端需求

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2.1-2 智能花盆应用端需求

2.2 方案架构

    智能花盆方案架构分为四个部分:设备端、平台、应用服务器、应用端。
    设备端部署相关环境传感器感知温度、湿度、光照强度、土壤PH值、CO2浓度等数据,将数据通过EDP协议上传至OneNET云平台,通过平台对数据的监测和数据分析来提醒告知用户对花卉的管理措施。
    应用服务器用于提供应用的计算、存储等支持,OneNET云平台和应用服务器相互推送和拉取数据。
    对于用户而言,应用端用于植物数据库查询、培养计划制定、环境实时监控、远程浇水/施肥等。
    方案架构如图2.2-1所示。

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2.2-1 智能花盆方案架构

2.3 功能概要
    注:“*”表示辅助功能,与其他的基本功能不同的是,辅助功能依赖于数据,需要长期更新维护。
2.3.1 实时数据监测
    光照、土壤温湿度、空气温湿度、盐分、土壤ph值等传感器感知环境参数,通过EDP协议上传至OneNET云平台。
2.3.2 事件告警
    全程智能化监控,根据用户培养计划的设置对植物不利生长环境进行告警。
2.3.3 远程控制
    远程控制水泵浇水,可参考植物数据库按照一定比例配比肥料进水中用以施肥。
2.3.4 植物数据库*
    植物数据库长期更新,为用户制定培养计划提供园艺业务支持。
2.3.5 个性化制定
    根据植物的不同,制定详细且个性化的培养方案,为盆栽的生长环境监测提供参考依据。
2.3.6 大数据分析*
    通过对所监测到的环境数据进行大数据分析,用于商家和用户的策略调整。

2.4 详细设计
2.4.1 培养计划设计
    用户根据植物数据库提供的常见盆栽生长环境参数,或者是自行设定植物适宜生长环境参数区间作为培养计划。参数区间有:温度区间、土壤湿度区间、光照强度区间。其中,为提高用户体验,温度区间由用户自行设置具体数值,土壤湿度区间、光照强度区间按照如图选项提供给用户选择。该数据经过植物生长环境调研,具备一定参考性。
    如图2.4.1-1所示。

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昨天 09:55 上传



图2.4.1-1 培养计划制定参考图

2.4.2 事件告警设计
2.4.2.1 一般告警(对用户)
    针对花卉可能处于不利于生长的环境,智能花盆应用端设计事件告警功能策略,根据用户设置的培养计划,分别对高温、低温、高湿、低湿等不利环境进行事件告警, 供用户选择采取相应措施对花卉进行保护。
    告警流程如图2.4.2.1-1所示。

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2.4.2.1-1 一般告警流程图

2.4.2.2 湿度过低告警(对系统)
    此报警机制主要目的是为了触发自动浇水事件,由于植物是否适宜浇水需要以温度、时间作为浇水参考:两者之一在适宜区间内均判定为适宜浇水,温度参考用户培养计划,时间为18:00-次日9:00。
    触发浇水报警后,则根据用户的浇水管理策略来控制水泵自动浇水。
    告警流程如图2.4.2.2-1所示。

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2.4.2.2-1 湿度过低告警流程图

2.4.3 远程浇水设计
    浇水管理方式分为自动、半自动、手动三种,由用户按需选择。
    自动:由用户于应用端设置,触发告警后水泵自动打开,不需提醒用户;
    半自动:由用户于应用端设置,触发告警后提醒用户,由用户决定是否浇水以及浇水方式(水泵浇水、手动浇水);
    手动:由用户于应用端设置,告警功能关闭,用户自行手动浇水。
    如图2.4.3-1所示。

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2.4.3-1 远程浇水设计

三、硬件设计
3.1 硬件选型
    从成本、功耗、体积三方面考虑,我们对硬件的选型如下表所示。

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3.1-1 硬件选型

3.2 硬件系统框图

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3.2-1 硬件系统框图

3.3 硬件实现
    将各环境传感器接入开发板,安装效果如图3.3-1所示。
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3.3-1 硬件实现

四、作品展示
4.1 应用架构
    应用服务器支撑应用端监测数据、控制水泵,并通过API接口的按需调用以实现数据拉取与推送;设备端通过EDP协议来与OneNET云平台通信实现数据上传与指令下发。应用架构图如4.1-1所示。

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4.1-1 应用架构图

4.2 应用展示
4.2.1 设备端成果展示

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4.2.1-1 智能花盆实物图

4.2.2 应用端:数据监控
    应用服务器从OneNET云平台拉取数据展现到应用端,用户实时了解和调整盆栽生长环境状况,并实时管理环境数据。


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4.2.2-1 PC端数据监控

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4.2.2-2 移动端数据监控

4.2.3 应用端:培养计划
    用户查询植物数据库获取花卉适宜生长环境信息之后,在网页上选择土壤湿度、光照强度的适宜程度,而温度是用户自定义;培养计划存储在网站服务器上,为事件告警提供数据支持。

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4.2.3-1 PC端培养计划

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4.2.3-2 移动端培养计划

4.2.4 应用端:浇水控制
    根据环境传感器所采集的花卉的生长环境数据,利用培养计划预先设定好的阈值,手/自动对水泵设备进行远程控制,可以有效的使花卉的生长环境保持在合适的条件下,有利于花卉的健康生长。


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4.2.4-1 PC端浇水控制

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4.2.4-2 移动端浇水控制
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发表于 2017-8-29 21:00:59 | 显示全部楼层
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发表于 2018-4-1 21:41:30 | 显示全部楼层
哇 跟我现在做的好像 只不过我是用GSM模块没有ESP而已,楼主如果看到了 希望可以交流下 扣扣469373075  跟你多学习

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发表于 2017-8-29 20:53:35 | 显示全部楼层
这个不错啊,有个想法,能单独联系一下吗?
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