【基于Arduino的智能浇灌系统设计与实现3100字（论文）】

基于Arduino的智能浇灌系统设计与实现TOC\o"1-3"\h\u1序言 12基于Arduino的现代网络智能化灌溉系统 12.1硬件设计 12.1.1智能灌溉模块和温湿度检测模块 22.1.2基于ESP8266WiFi的百度智能云联网模块 22.2功能实现 22.3硬件介绍 32.3.1继电器模块电路 32.3.2土壤湿度检测模块 32.3.3温湿度检测显示模块 42.3.4DHT11温湿度传感器 42.3.5水位监测系统 42.4软件设计 53智能化灌溉系统研究 54小结 6参考文献 71序言在当前社会，人们在解决生存问题后也渐渐开始关注生存环境，越来越多的人开始在家里养殖花草树木，如在家里设计一个小花园能够陶冶情操，使生活多姿多彩。而且，花通过光合作用能吸收二氧化碳，净化空气，花草树木可以释放阴离子，在一定的环境范围中，花草越繁茂，阴离子越多，空气就越清新，而且，花草树木在进行光合作用的过程中，还能转换有害气体，对人们的身体健康有益，鉴于此，越来越多的人开始在家里建设独立的花园。家庭式的浇灌在国内也没正式的起步，和人们现在的生活压力大，没有时间来照看自己的小花园,但是人们现在生活的环境中太多的电子产品，影响我们的身体健康，所以我们不得不养些花花草草的，还可以陶冶一下情操。在传统时代，人们养殖花草树木，还需人工来实现浇水，施肥，然而，随着智能技术的发展，在园林领域也被广泛使用，这大大减轻了喜爱花草的人群的养殖压力。水是植物生存、生长的最基本的需要，花草树木主要是通过土壤中获取水分，因此，保持土壤中的湿度，是促进花木正常成长的必要条件，只有充足的水分供应，才能使得花木长势更旺，更美丽。不同的花木因习性不同对生存环境、水的需求均是不同的，为了更好的养殖花卉，一般将花卉划分为四种：水生花卉、湿生花卉、中生花卉、旱生花卉。根据不同的花木的需求来定制合理的灌溉策略，才能促使花木更好成长。相同的花卉在不同时期，对水的需求量不同。我们要根据花卉的生长季节及生长期合理安排。综上所述，盆花的合理浇水就显得尤为重要。随着自动化设备的不断完善，各种灌溉设备也不时的涌入社会。土壤湿度传感器可以实时对土壤的湿度检测，并自动分析出当前环境该作物对水的需求量，然后改变土壤湿度，保障花卉在最佳的环境下健康成长。2基于Arduino的现代网络智能化灌溉系统2.1硬件设计Arduino程序设计中，所有软件、硬件都是面向大众的，尤其其中的电路图，led显示，核心技术资料都是允许所有人下载查看的。鉴于此，Arduino主板在市场上，受到广泛使用，如智能灌溉程序和温湿度传感器及百度智能云网等。2.1.1智能灌溉模块和温湿度检测模块智能灌溉实现原理：通过温湿度检测传感器对当前土壤湿度进行检测，当前土壤的湿度没有超过模拟值的时候，主板会向继电器输入数字信号，确定低电压模式，通知水泵启动，完成智能化灌溉模式。在这个过程中，温湿度传感器会实时的将土壤湿度的检测数据通过oled屏幕显示出来，管理人员可以实时监控。下图是运行过程。2.1.2基于ESP8266WiFi的百度智能云联网模块Esp866wifi程序设计中，使用数据联网功能，将检测到的当前环境m值，跟默认的模拟值对比，确实是否需要浇灌，然后上传到百度智能云，该平台是用户使用平台，此外，还能根据互联网技术，远程控制继电器的动作，给当前环境实时灌溉。下图详述了Esp866wifi模块。2.2功能实现土壤湿度传感器的运行原理是：通过对当前土壤中蕴含水分进行实时检测，并将检测数据传输到Arduino主板，再跟默认的模拟值进行对比分析，倘若检测的m值，小于默认值，继电器会接收到Arduino主板的数字信号，判定当前的交流电模式，并控制继电器断开水泵的工作状态；倘若检测的m值，高于默认值，则会打开水泵的运行状态。Arduino可以通过传输的数字信号来控制继电器的状态，进而控制水泵。水泵在运行的过程中，默认会输出交流电、直流电各一秒，从而使继电器拥有一秒的开合状态。温湿度传感器可以将实时检测到的数据直接在oled屏幕上显示，然后上传到百度智能云网，进而控制水泵的工作状态。2.3硬件介绍2.3.1继电器模块电路继电器在接收到Arduino主板，传输的数字信号后，会判定是否需要开合，来决定是否需要水泵在当前的交流电，或直流电环境中运行。因此，继电器也被称为数字信号模块。下图显示了继电器跟主板之间的交流过程。2.3.2土壤湿度检测模块土壤湿度传感器因经常接触水，为了使其不至于生锈，进而影响检测出来的数据信息，固给传感器表面镀镍。土壤湿度传感器，可以在检测土壤中的水分的时候，并将检测到的数据信息传送到Arduino主板上，然后跟程序模拟值进行对比分析，当工作时的电压波动范围在3.3v到5v的时候，该传染器在空气中能检测出的湿度上限为699，在水中的时候检测的湿度下限为265.一般情况下，同一个地方的土壤在检测过程中存在一定的波动范围。下图详细描述了检测土壤湿度的过程。2.3.3温湿度检测显示模块Oled屏幕显示数据采用的技术原理，和以往的lcd显示的技术原理不同，oled在显示的时候可以不用背光板，主要是根据电场来完成驱动有机半导体材料，使用过载流子注入、复合后实现发光。2.3.4DHT11温湿度传感器Dht11温湿度传感器又有以下功能：反应灵敏、对外界的干扰具有一定的抵抗力、占地空间少、节能省电等。该款传感器支持测量的当前湿度范围一般在百分之20到百分之90之间，支持测量的温度范围一般在零到五十摄氏度之间，能够适应各种检测环境。2.3.5水位监测系统水位检测系统的运行原理是：在水箱里接入线路，然后根据led灯柱显示的位置来判定水箱中存储的水量，这里主要采用了水具有导电性，从而使得led灯柱能够形成完整的闭合。下图是详细的检测水位运行图。2.4软件设计在设备的应用程序中设置固定模拟值m，然后通过土壤湿度传感器检测到的数据信息对当前土壤中的水分，和程序中默认的m值进行比对分析，继电器控制水泵工作原理可见下图。rduinouno、ESP8266WiFi的功能是收集dht11的数据信息，智能灌溉系统可以实时检测当前土壤中蕴含的水分，并将检测到的数据通过oled屏幕显示出来（oled必须是联网状态方可），相关管理人员使用相应的程序功能来对土壤的湿度进行控制更改，在灌溉方面能够大力节省人力物力，还能节约用水。3智能化灌溉系统研究智能灌溉，在很多现今国家中已经被广泛使用，不仅能够节省人力物力，还能够高效节水。如日本及美国这些国家，早已开始使用智能灌溉来实现对农作物的灌溉。随着科技的发展，传统的人工浇灌方式逐渐被智能灌溉替代，自动化灌溉不仅可以利用温湿度传感器实时的检测土壤中的水分信息并显示在oled屏幕，还能通过远程控制，对农作物实行远程灌溉。因此，在农业领域加大推广智能灌溉设备，尤其是部分区域因天气原因长期干旱，水资源缺乏等，不仅能够节省人工，还能节约水资源，用最少的水资源，人力资源实现农作物的高产率，是也现今农业的发展方向。由此可见，研发、推进农业领域使用自动化灌溉技术能大大加大农业行业的发展。4小结近年来，我国在自动化领域发展越来越快，自动化设备也逐渐得到广泛应用。如花卉自动浇水设备也开始走进人们的生活，人们总会因为繁忙忘了自己心爱的花园，或是因为照顾不够周全以致花枯萎掉，自动化浇水系统就很好地解决了这一问题。花卉自动浇水系统可以根据需要调节湿度范围，这也是根据不同植物的需水习性设计的。在今后的生活中，它将不再局限于花卉方面的应用，还可以用于农田的农作物中。参考文献[1]王凌.浅谈盆花浇水[J].陕西农业科学,2006,(09):65-68.[2]张晓虎,李新平.几种常用土壤含水量测定方法的研究发展[J].陕西农业科学,2008(06):114-117.[3]杨志芹.基于Arduino单片机的智能灌溉系统设计与应用[J].机电工程技术，2016,45(11):80-83.[4]姚瑞来.智能灌溉系统的设计[J].农机使用与维修,2019(8):66,68.[5]刘天宇,徐晓辉,宋涛.基基Android的智能温室控制与实现[J].节水灌溉,2018(5):90-92,96.[6]王国亮.OLED产业发展及市场前景浅析[J].中国市场，2017(11):62-63.[7]程捷,何晨