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摘 要：随着物联网技术的发展，智能家居产业迅速崛起。在此背景下，本文旨在利用树莓派设计一种智能花盆，能够实现自动浇水，监测温湿度。本文设计的智能花盆采用分层结构，分为感知层、中间层及应用层。感知层利用温湿度传感器、土壤湿度检测器等来数据；中间层利用数据平台进行储存，应用层利用树莓派来进行分析处理。在环境下，以树莓派为硬件平台，实现花盆的温湿度监测和自动浇水。
关键词：树莓派；温湿度监测 ；自动浇水；智能花盆
一、研究背景及意义
智能家居是在物聯网的影响之下的物联网化的体现，它的概念最早出现在美国，利用先进的计算机、嵌入式、网络通信、综合布线等技术，将各种与家居生活有关的各种子系统有机的结合在一起[1]。在办公室，书房或者客厅都喜欢养一些绿色盆栽，用来陶冶情操。但是人们总是忘记给盆栽浇水，导致盆栽总是死亡。为了解决盆栽浇水和温湿度的问题，利用物联网的概念[2]。同时，移动通信技术的不断发展给智能家居行业提供了强有力的技术支持，包括5G技术、蓝牙5、下一代wifi标准等都有明确的商业化时间表。树莓派是只有信用卡大小的卡片式电脑，基于Linux。开发过程中，选用树莓派B+型，一款基于ARM的微型电脑主板，包括了一个ARM1176JZF-s 700MHZ的处理器，一块Video Core IV网口，可连接电源、键盘、鼠标和网线。具备PC的基本功能。
二、模块设计
python控制土壤温湿度传感器，传感器的使用说明：传感器适用于土壤的湿度监测、模块中蓝色的电位器适用于土壤湿度的阈值调节，顺时针调节，控制的湿度会越大，逆时针变小；数字量输出D0可以与单片机直接相连，通过单片机来检测高低水平，由此来检测土壤湿度；小板模拟量输出AO可以和AD模块相连，通过AD转换，可以获得土壤湿度更精确的数值[3]。采用如下12V的水泵进行抽水，利用继电器来控制水泵。
def flower（channel）
try：
GPIO.output（16，GPIO.LO）#此引脚为继电器的IN2输出，当为LOW时，水泵打开
GPIO.OUTPUT（16，GPIO.HIGH）#关闭水泵
except：
sesor is error
GPIO.add_event_detect（19，GPIO.FALLING，callback=flower）#实时监测
三、系统整体概述
系统采用了树莓派+各种传感器+Python来实现，分为感知层、中间层和应用层。其中传感器作为感知层，类似于人的五官和皮肤，负责收集数据。树莓派+Python作为中间层，主要解决传感器的数据存储、处理分析及网络通信等功能[4]。对于我们的智能花盆，利用人为干预来测试是否实现预期的功能。当温湿度大于某一阈值时，继电器就会处于开启的状态。经过检测，发现结果达到了我们的预期，满足了我们的要求，完成了任务。
四、结论
本文结合了树莓派、Python、继电器等实现了检测花盆内土壤温湿度、实现自动浇水的功能。我们系统以树莓派为平台，在运算速度和网络性能方面要比Auduino为平台或者单片机为平台更加优秀。以Python为编程语言，比C语言更加简单易懂清晰[5]。虽然这个花盆的设计基本功能都已经实现，性能比较不错，但是我们还有许多需要改进的地方，比如UI设计的改进，随着时间的推移，还将有更大的突破与完善。
参考文献：
[1]曹杰，王春梅.浅谈智能家居的现状与发展趋势[J].电子世界，2018（23）：90-91.
[2]顾艳华，陈昂，夏祥波，王帆，杨利勤，赵理敏.基于树莓派的智能家居系统开发设计[J].电脑编程技巧与维护，2018（06）：160-162.
[3]王梁栋.基于树莓派的智能家居温度远程监控系统的设计[J].信息通信，2018（05）：65-66.
[4]何静如.基于树莓派的多功能智能家居系统[J].物联网技术，2018，8（02）：96-99+102.
[5]叶玲莉. 智能家居：畅想未来不是梦[N]. 计算机世界，2015-05-04（018）.
作者简介：
单锦辉（1997.03） 男 汉族 河南省驻马店市 412827199703030517 本科生 通信工程
聂楠华（1997.09） 男 汉族 河南省驻马店市 412826199709255614 本科生 通信工程
关键词：树莓派；温湿度监测 ；自动浇水；智能花盆
一、研究背景及意义
智能家居是在物聯网的影响之下的物联网化的体现，它的概念最早出现在美国，利用先进的计算机、嵌入式、网络通信、综合布线等技术，将各种与家居生活有关的各种子系统有机的结合在一起[1]。在办公室，书房或者客厅都喜欢养一些绿色盆栽，用来陶冶情操。但是人们总是忘记给盆栽浇水，导致盆栽总是死亡。为了解决盆栽浇水和温湿度的问题，利用物联网的概念[2]。同时，移动通信技术的不断发展给智能家居行业提供了强有力的技术支持，包括5G技术、蓝牙5、下一代wifi标准等都有明确的商业化时间表。树莓派是只有信用卡大小的卡片式电脑，基于Linux。开发过程中，选用树莓派B+型，一款基于ARM的微型电脑主板，包括了一个ARM1176JZF-s 700MHZ的处理器，一块Video Core IV网口，可连接电源、键盘、鼠标和网线。具备PC的基本功能。
二、模块设计
python控制土壤温湿度传感器，传感器的使用说明：传感器适用于土壤的湿度监测、模块中蓝色的电位器适用于土壤湿度的阈值调节，顺时针调节，控制的湿度会越大，逆时针变小；数字量输出D0可以与单片机直接相连，通过单片机来检测高低水平，由此来检测土壤湿度；小板模拟量输出AO可以和AD模块相连，通过AD转换，可以获得土壤湿度更精确的数值[3]。采用如下12V的水泵进行抽水，利用继电器来控制水泵。
def flower（channel）
try：
GPIO.output（16，GPIO.LO）#此引脚为继电器的IN2输出，当为LOW时，水泵打开
GPIO.OUTPUT（16，GPIO.HIGH）#关闭水泵
except：
sesor is error
GPIO.add_event_detect（19，GPIO.FALLING，callback=flower）#实时监测
三、系统整体概述
系统采用了树莓派+各种传感器+Python来实现，分为感知层、中间层和应用层。其中传感器作为感知层，类似于人的五官和皮肤，负责收集数据。树莓派+Python作为中间层，主要解决传感器的数据存储、处理分析及网络通信等功能[4]。对于我们的智能花盆，利用人为干预来测试是否实现预期的功能。当温湿度大于某一阈值时，继电器就会处于开启的状态。经过检测，发现结果达到了我们的预期，满足了我们的要求，完成了任务。
四、结论
本文结合了树莓派、Python、继电器等实现了检测花盆内土壤温湿度、实现自动浇水的功能。我们系统以树莓派为平台，在运算速度和网络性能方面要比Auduino为平台或者单片机为平台更加优秀。以Python为编程语言，比C语言更加简单易懂清晰[5]。虽然这个花盆的设计基本功能都已经实现，性能比较不错，但是我们还有许多需要改进的地方，比如UI设计的改进，随着时间的推移，还将有更大的突破与完善。
参考文献：
[1]曹杰，王春梅.浅谈智能家居的现状与发展趋势[J].电子世界，2018（23）：90-91.
[2]顾艳华，陈昂，夏祥波，王帆，杨利勤，赵理敏.基于树莓派的智能家居系统开发设计[J].电脑编程技巧与维护，2018（06）：160-162.
[3]王梁栋.基于树莓派的智能家居温度远程监控系统的设计[J].信息通信，2018（05）：65-66.
[4]何静如.基于树莓派的多功能智能家居系统[J].物联网技术，2018，8（02）：96-99+102.
[5]叶玲莉. 智能家居：畅想未来不是梦[N]. 计算机世界，2015-05-04（018）.
作者简介：
单锦辉（1997.03） 男 汉族 河南省驻马店市 412827199703030517 本科生 通信工程
聂楠华（1997.09） 男 汉族 河南省驻马店市 412826199709255614 本科生 通信工程