行空板驅(qū)動(dòng)的物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 監(jiān)測(cè)農(nóng)作物生長(zhǎng)環(huán)境的利器

隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，監(jiān)測(cè)戶外和大棚的作物生長(zhǎng)環(huán)境確實(shí)變得至關(guān)重要。通過監(jiān)測(cè)作物生長(zhǎng)環(huán)境，我們可以及時(shí)了解土壤養(yǎng)分、溫濕度、光照等關(guān)鍵參數(shù)的變化，從而優(yōu)化農(nóng)作物的生長(zhǎng)條件，提高產(chǎn)量和質(zhì)量。同時(shí)，監(jiān)測(cè)環(huán)境參數(shù)還可以幫助我們預(yù)防病蟲害的發(fā)生，及時(shí)采取措施進(jìn)行防治。

本篇文章介紹了一款物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，它采用開源硬件行空板（Unihiker）為核心，配備RS485土壤傳感器、溫濕度傳感器、CO2傳感器、環(huán)境光傳感器等，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大棚和戶外作物生長(zhǎng)環(huán)境。通過WiFi上傳數(shù)據(jù)至拿鐵熊貓（Lattepanda）服務(wù)器，使用Flask Web網(wǎng)頁(yè)端查看數(shù)據(jù)，還可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)作物狀態(tài)。系統(tǒng)還設(shè)立室外氣象站，監(jiān)測(cè)風(fēng)向、風(fēng)速、溫度、氣壓和雨量等參數(shù)。上傳的數(shù)據(jù)可用于土壤養(yǎng)分、環(huán)境光照和環(huán)境參數(shù)的實(shí)時(shí)分析，為智慧農(nóng)業(yè)發(fā)展提供數(shù)據(jù)支持。整體程序使用Python編寫，具備自動(dòng)運(yùn)行和斷網(wǎng)自動(dòng)重連功能。拿鐵熊貓（Lattepanda）服務(wù)器可顯示節(jié)點(diǎn)狀態(tài)和數(shù)據(jù)，方便及時(shí)維護(hù)。這一系統(tǒng)將為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供更科學(xué)、精確的數(shù)據(jù)支持。

硬件清單

土壤氮磷鉀傳感器 x5

拿鐵熊貓（Lattepanda）delta x1

行空板（Unihiker）x6

二氧化碳傳感器 SEN0536 x3

環(huán)境光傳感器 SEN0540 x3

氣象站 SEN0186 x1

485轉(zhuǎn)UART模塊 DFR0845 x5

溫濕度傳感器 SEN0334 x1

Unihiker擴(kuò)展板 MBT0008 x6

Power Adapter FIT0639 x6

SCI x 6

WIFI 監(jiān)控?cái)z像頭 x1

攝像頭 x5

路由器 x1

防水箱體 x6

電源轉(zhuǎn)接模塊 x 6

功能

1.實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大棚內(nèi)“一米田”內(nèi)主要環(huán)境指標(biāo)（土壤參數(shù)：土壤溫濕度、土壤pH、土壤營(yíng)養(yǎng)鹽，環(huán)境參數(shù)：二氧化碳濃度 、溫濕度、光照強(qiáng)度）。

2.苗情監(jiān)測(cè)：圖像采集按時(shí)自動(dòng)發(fā)送命令遠(yuǎn)程拍照，自動(dòng)展示最新作物苗情圖片。

3.氣象站監(jiān)測(cè)：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大棚外氣象情況（風(fēng)向、風(fēng)速、溫度、氣壓和雨量）。

4.將監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)在云端顯示。

5.離線節(jié)點(diǎn)設(shè)備在線預(yù)警。

行空板（Unihiker）作為主要的監(jiān)測(cè)核心，并結(jié)合了RS485土壤傳感器，I2C 溫濕度傳感器，I2C CO2傳感器，I2C 環(huán)境光傳感器等，采集不同節(jié)點(diǎn)的土壤養(yǎng)分，包括溫濕度、PH和氮磷鉀數(shù)據(jù)，同時(shí)采集空氣二氧化碳、溫濕度，環(huán)境光等的數(shù)據(jù)，同時(shí)還配備了USB攝像頭連接行空板（Unihiker），對(duì)作物的成長(zhǎng)進(jìn)行拍攝。各個(gè)節(jié)點(diǎn)的行空板（Unihiker）和拿鐵熊貓（Lattepanda）都在同一個(gè)局域網(wǎng)下，行空板（Unihiker）通過無線WIFI將數(shù)據(jù)上傳至拿鐵熊貓（Lattepanda）的本地服務(wù)器。在氣象站節(jié)點(diǎn)中，行空板（Unihiker）通過UART通訊收集氣象站數(shù)據(jù)。

硬件連接

1.以節(jié)點(diǎn)1土培生菜為例，節(jié)點(diǎn)1-節(jié)點(diǎn)5接線相同

USB攝像頭和行空板（Unihiker）的USB連接。RS485土壤傳感器，485轉(zhuǎn)UART模塊（DFR0845）和行空板（Unihiker）擴(kuò)展板（MBT0008）連接方式如下表。485轉(zhuǎn)UART模塊和土壤傳感器之間使用接線柱連接較牢固，485轉(zhuǎn)UART模塊和行空板Uihiker擴(kuò)展板使用杜邦線連接，建議使用熱熔膠二次固定，防止電線松動(dòng)。

2.SCI，傳感器（SEN0536，SEN0540 ，SEN0334）和Uihiker連接方式如圖：

軟件設(shè)置

1.在LP服務(wù)器搭建環(huán)境

2.安裝服務(wù)器程序Siot

3.安裝Web應(yīng)用框架Flask

4.路由器設(shè)置

5.在lattepanda網(wǎng)頁(yè)登錄路由器頁(yè)面設(shè)置，固定Lattepanda、六個(gè)Unihiker的IP。

6.編碼

該物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠穩(wěn)定地檢測(cè)土壤養(yǎng)分，包括溫濕度、PH和氮磷鉀數(shù)據(jù)，同時(shí)還能監(jiān)測(cè)戶外和大棚的作物生長(zhǎng)環(huán)境。通過無線WIFI，將大棚環(huán)境和室外氣象站的傳感器數(shù)據(jù)和圖片實(shí)時(shí)上傳云端，提供土壤養(yǎng)分、環(huán)境光照、環(huán)境參數(shù)的實(shí)時(shí)分析，為家庭精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)提供必要的數(shù)據(jù)支持。

關(guān)于該項(xiàng)目的詳細(xì)的介紹，您可以訪問“DF創(chuàng)客社區(qū)”—“物聯(lián)網(wǎng)農(nóng)業(yè)土壤養(yǎng)分和氣象站監(jiān)測(cè)系統(tǒng)”了解更多。

上海智位機(jī)器人

上海智位機(jī)器人成立于2010年，是全球領(lǐng)先的從事開源硬件、機(jī)器人產(chǎn)品和科創(chuàng)教育的高科技企業(yè)，打造了DFRobot、蘑菇云科創(chuàng)教育等品牌，是國(guó)內(nèi)最早的創(chuàng)客理念引入者和倡導(dǎo)者，創(chuàng)客教育的開拓者和引領(lǐng)者。旗下?lián)碛兄袊?guó)最大的線上DF創(chuàng)客社區(qū)和國(guó)家級(jí)創(chuàng)客空間——蘑菇云創(chuàng)客空間，提供豐富的線上和線下學(xué)習(xí)資源，構(gòu)建了一個(gè)自由、開放和富于創(chuàng)造力的交流空間。其Gravity產(chǎn)品已被全球超過100萬(wàn)開發(fā)者選用。合作伙伴包括微軟、英特爾、Autodesk、霍尼韋爾、NASA、MIT等知名廠商和機(jī)構(gòu)。

審核編輯 黃宇