1.基于物联网的智能花卉浇灌系统设计 2.基于智能手机和无线传感器网络的蔬菜作物传感器数据采集与灌溉控制外文翻译资料

毕业设计

（英文资料翻译）

英文题目：1.Design of Intelligent System for Watering Flowers Based on IOT

2.Sensor Data Collection and Irrigation Control on Vegetable Crop Using Smart Phone and Wireless Sensor Networks for Smart Farm

中文题目：1.基于物联网的智能花卉浇灌系统设计

2.基于智能手机和无线传感器网络的蔬菜作物传感器数据采集与灌溉控制

基于物联网的智能花卉浇灌系统设计

Hong-Jun GU a, Shi-Dong Zhu, Yan-Fen YANG, Li-Xin YANG, Ai-Ying LI, Qi-Zhi LIU and Shi-Jun LI b, * Jilin Agricultural University, Changchun 130118, Jilin, China a ghj_dennis @ 163.com, b lsj0883@sina.com * Shi-Jun LI

关键词：浇灌装置，IOT，ZigBee，远程控制。

摘要：本文设计了一个基于物联网（IOT）的智能浇花系统，适用于室内，阳台和庭院等场所。当花卉长期被忽视浇水时，用于浇花的智能装置，可以定时，定量地进行浇水操作。这种装置由一个主节点和多个经由ZigBee进行通信的多个从节点组成。使用一部智能手机或遥控器可以在任何时间控制该装置。

Ⅰ-引言

近年来，随着人民生活水平的提高，人们已经越来越关注他们的生活环境质量。养花，可以美化环境，净化空气，陶冶人的精神，维护人的身心健康，花卉已成为人们喜爱的家庭装饰品。

在城市生活的许多人，面对快节奏生活和巨大的社会压力，需要处理许多复杂的事情，所以他们往往忘记给花浇水[1]。在长期停水的花朵会枯萎或死亡。而有些花卉对土壤水分要求较高。多余的水分会导致花根的腐烂。为了解决实际问题，基于IOT的智能灌溉系统被设计了出来[2]。物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是信息时代的发展，它已被广泛应用于许多领域[3]。

一些发达国家已经开始出现有着可靠性能和强大功能的系统或设备。然而，价格比花要高得多，所以这样的系统并不适用于中国的家庭。

在中国市场上浇水用的装置不能定时，定量浇花或实现远程报警功能。今天，IOT技术发展迅速，并具有价格低，高稳定性和广泛的应用等许多优点，它可以应用在智能灌溉系统[4，5]中。该系统包括浇灌装置和一部智能手机。

Ⅱ-硬件电路设计

这种装置由一个主节点和多个从节点（从节点的数量取决于用户的需求）组成的。主节点使用ZigBee模块为核心，以键盘电路，显示电路，时钟模块，湿度传感器，控制开关，遥控器，GSM模块和天线等作外围电路。从节点由ZigBee模块，天线，湿度传感器，控制开关和水泵组成，比主节点简单。这样的设计使费用降低和实际需要得到满足。主节点的结构图如图1所示，从节点的结构图不需要在此重复。远程控制器采用共同红外线遥控器[6]。

键盘电路可以调整日期，时间和浇水时间间隔，并通过时钟芯片DS1302调整当前的显示时间。湿度传感器采用自发电阻应变传感器以降低成本。控制开关的通断状态由ZigBee控制。遥控器和智能手机可以通过无线传输实现浇水动作。天线可以在节点之间发送相关信息。GSM模块可以在主节点和智能手机之间进行通信。显示屏可以显示一些有用的信息，如当前的日期和时间，浇水时间间隔，土壤湿度数据，控制开关的状态等。几个重要的模块和电路在下文中给出。

天线

GSM

智能手机

时钟芯片

键盘

远程控制器

ZigBee

湿度传感器

显示屏

控制开关

水泵

图1 主节点的系统结构图 图2 ZigBee的物理模型

如图2中所示，ZigBee（核心是CC2530）通常在IOT中应用，是此浇水装置的控制核心。CC2530具有许多优点：低功耗，低价格，高可靠性，自组织网络，低延迟和广泛的应用，并且它集成了单片机，ADC和无线通信模块。CC2530可以与它周围的电路和模块通信，并且可以实现其强大的功能。

图3 GSM物理模型 图4 显示屏幕的物理模型

GSM物理模型示于图3，具有五个引脚：GND，RXD，TXD，3.3V和5V电源引脚，它通过串行端口与ZigBee通信。电源采用与ZigBee一样的3.3V电源。

图5 时钟电路 图6 时钟电路

图7 时钟电路

如图4所示，显示屏LCD12864具有SPI总线直接连接ZigBee。ZigBee把一些数据写入LCD12864。该显示屏可以显示当前的日期和时间，土壤湿度，泵的工作状态。用户可以通过键盘在显示屏幕上设置和查询日期，时间和浇水的时间间隔。

如图5中所示，时钟电路采用DS1320芯片，其引脚VCC2连接系统电源，引脚VCC1连接备用电源，引脚X1和X2连接与32.768KHz的晶体振荡器，引脚CE，I/O和SCLK是连接ZigBee的。ZigBee的可以通过芯片DS1320读取和写入日期和浇水次数。

控制开关电路如图6所示。ZigBee芯片控制晶体管，以驱动继电器。当ZigBee的芯片引脚输出“0”电平，浇水作业启动。当ZigBee芯片管脚输出“1”电平时，浇水作业结束。

如图7中所示，电压调节器IC，ASM1117，可以使5V的输入电压转换成用于ZigBee和GSM模块3.3V输出电压。

Ⅲ-软件流程设计

开始

关闭水泵

返回

停止浇水动作？

N

Y

Y

初始化

初始化

开始

设置浇水日期和次数

从DS1302读取时间日期

收集土壤湿度信息

收集土壤湿度信息

节点间通信

主从节点通信

N

满足浇水条件？

N

满足浇水条件？

Y

启动水泵

启动水泵

N

停止浇水动作？

Y

关闭水泵

返回

图8 主节点流程图 图9 从节点流程图

初始化

设置用户号码

设置用户密码

收集土壤湿度信息

绑定用户号码

初始化成功

图10智能手机寄存器流程图

图8给出了主节点流程图。首先，CC2530初始化自身，GSM，时钟芯片和显示屏等，然后设置浇水日期，次数和浇水时间间隔，当然，它也可以设置当前日期和时间。接下来，CC2530收集土壤水分信息，从它最近的从节点进行通信。最后，CC2530判断是否浇水动作得到满足，如果满足条件启动水泵浇花。而后判断是否浇水动作要完成，如果条件满足时，水泵被关闭，结束浇水。

图9示出了从节点流程图。CC2530做初始化，收集土壤水分，与附近的从节点进行通信。以下的处理是一样的主节点流程图。

图智能手机寄存器流程图如图10所示，第一步是安装智能手机软件后将进入初始操作，再设置用户号码（在SIM卡上），并且将其绑定。至此初始化过程成功，并且用户可以使用智能手机与GSM模块进行通信。

只有注册用户可以使用自己的智能手机设备来控制设备进行浇花。

Ⅳ-总结

本文设计了一个新的基于物联网的用于浇灌花朵的智能系统。该系统解决了没有及时浇水导致花枯萎或浇水过量根腐烂的问题。为了测试该系统的性能，主节点放在阳台上，其他三个从节点分别放入三个卧室的窗台。该浇灌装置，可以及时，定量地做浇水动作。遥控器和智能手机可以在任何时间控制装置执行浇水动作。实验表明，该系统工作稳定，可经过几次修改，扩大应用到农业大棚。因此，该系统具有广阔的应用前景。

Ⅴ-致谢

通讯作者，李世军和其他作者要表达自己的感激之情。吉林省大学生创新创业项目，吉林省经济结构调整领先基金特别项目（2014Y108号）和长春市科学科技计划项目（编号14nk029），吉林农业大学慷慨支持这项工作。

Ⅵ-参考文献

[1] Deyang Wang: Journal of Sichuan Ordnance. Vol. 34(2013) p.113-115, in Chinese. 1472

[2] Qingquan Cui, Xunhe Yin: Electronic Measurement Technology. Vol. 38(2015) p.109-112, in Chinese.

[3] Zhaopeng Zhang: Electronic Design Engineering. Vol. 19(2011) p.39- 42, in Chinese.

[4] Li Zhao, Chunlin Zhang: Journal of Changchun University. Vol. 22(2012) p.650-652, in Chinese.

[5] Liang Xiong, Aiping Zhu: Ningxia Engineering Technology. Vol. 12(2013) p.18-19, in Chinese.

[6] Yumin Lu, Limin Mao, Jiajuan Qin, et al: Journal of Changshu Institute Technology. Vol. 27(2013) p.104-108, in Chinese.

基于智能手机和无线传感器网络的蔬菜作物传感器数据采集与灌溉控制

Nattapol Kaewmard硬件的人机界面和通讯实验室，计算机科学，科学孔敬大学孔敬学院，泰国nattapol@kku.ac.th

Saiyan Saiyod硬件的人机界面和通讯实验室，计算机科学，科学孔敬大学孔敬学院，泰国nattapol@kku.ac.th

摘要：在21世纪，农作物生产成为最大的挑战，尤其是对于智能农场经营者来说。智能农场使用了农业自动化系统来代替传统的农业生产方式。雇佣当地人民劳动的传统农业生产方式是高度可持续的，但全包费用并不便宜。我们的研究目标是为农业提供自动化长期可持续的解决方案。农业自动化可以通过几种方法从蔬菜作物获取数据例如环境测量传感器。因此，我们开发了一种包括土壤湿度传感器，空气湿度传感器和气体温度传感器的便携式测量技术。此外，使用无线传感器网络的灌溉系统已经安装了这些传感器，其目的是通过智能手机收集环境数据和控制灌溉系统。实验的目的是为了找到通过智能手机的自动化系统和手动控制灌溉系统的更好的方法。为了控制灌溉系统，我们已经开发出了无线传感器网络收集的环境中的数据和发送控制命令的通信方法，以开启/关闭灌溉系统。它已经成功地用于控制灌溉系统和控制蔬菜根附近的水量。在本文中，我们试图证明是自动化的灌溉系统比使用智能手机进行监视和控制的传统农业系统更舒适实用。因此，在长期使用中也降低了生产成本。实验结果表明，发送和接收命令控制灌溉系统的准确度为96％和环境信息收集的精度为98％以上。

关键词：智能农场，灌溉，无线传感器网络，传感器

Ⅰ-引言

智能农业是精耕细作的逻辑进步。精细农业的重点是技术发明允许位点特定性耕作[1]。此外，智能农场是

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