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智能植物育苗养护数据采集系统
项目介绍
一、背景介绍
随着全球气候变化和环境恶化问题日益严重，低碳环保已成为全球关注的焦点。实现低碳环保的生活方式和发展模式，对于缓解环境压力、保护生态系统具有重要意义。利用活动主办方提供的硬件包（水温传感器、水TDS传感器、空气温湿度传感器、氧气传感器、空气质量传感器、土壤湿度传感器、分贝传感器、环境光传感器、行空板、SCI采集模块），通过传感器联动控制，可以实现植物生长的智能化管理，提高植物苗期的生长质量和成活率，同时也为低碳环保事业贡献一份力量。
该系统能够实时监测植物生长所需的温度、湿度、光照强度、空气质量以及土壤湿度等参数，并通过数据分析技术为植物提供最佳的生长环境。
具体来说，我们可以将水温传感器安装在水箱中，用于实时监测水温，并控制加热和降温设备，以保证水温在植物生长所需的范围内。同时，水TDS传感器可以检测水中的溶解物质含量，从而判断水的质量是否符合植物的要求。如果水质不佳，系统会及时发出警报并进行处理。
空气温湿度传感器可以检测空气中的温度和湿度，从而精准控制环境温湿度，并自动开启或关闭空气加湿设备。氧气传感器可以检测室内氧气含量，避免植物缺氧或二氧化碳过高的情况。空气质量传感器可以检测室内空气中有害物质含量，并自动开启或关闭空气净化器。
土壤湿度传感器可以实时检测植物生长介质中的湿度，根据植物所需的水分量，自动调节灌溉设备。分贝传感器可以检测室内噪音水平，保证植物能够在安静的环境中生长。环境光传感器可以检测室内光照强度，自动调节灯光设备，保证植物得到足够的
二、【遇到的问题】
因为缺少一些配套的硬件，只是在理论上实现一些效果，所以本作品主要讲了数据采集。
制作过程
步骤1 硬件准备
材料清单
行空板X1
SCI采集模块X1
电容式土壤湿度传感器X1
模拟声级计/分贝计/噪音计X1
NS160 空气质量传感器X1
I2C 氧气传感器X1
模拟TDS传感器X1
SHT31-F数字温湿度传感器X1
I2C VEML7700 环境光传感器X1
水温度传感器X1
两头PH2.0-3P白色硅胶绞线 长10cm X4
两头PH2.0-4P白色硅胶绞线 长10cm X5
硬件连接：分贝传感器、光线传感器、氧气传感器、温湿度传感器接到SCI，SCI接到行空板，TDS传感器、空气质量传感器、水温传感器、土壤湿度传感器和摄像头连接到行空板，行空板连接到电脑。
如图：
步骤2 软件准备
Mind+1.8.0版本SIoT V2版本
下载链接：
腾讯微云下载（推荐）:
https://share.weiyun.com/6SFhgLQj
阿里云盘下载：
https://www.aliyundrive.com/s/BXPfB9TpjEn
提取码: 49vj
百度云盘下载：
https://pan.baidu.com/s/1vjb8phx8wUf0BiLlEQV9oQ?pwd=mind
提取码：mind
行空板上默认内置的是SIoT V1,而Mind+可视化平台需要使用SIoT V2，因此需要先进行升级。
升级方法：
[*]
下载升级文件：升级行空板SIOTV2.mp
2.打开Mind+，在项目中打开上一步下载的升级行空板SIOTV2.mp文件。
3.行空板连接电脑待启动完成，点击连接远程终端中选择10.1.2.3连接行空板，连接成功之后点击运行，等待行空板重启完成即可。
4.此时打开行空板上的SIOT网页，按Ctrl+F5刷新页面，可以看到界面已经SIOTV2了，登录账号是siot，密码dfrobot。
连接行空板上的SIoT服务器
在可视化平台上输入行空板的IP，USB线连接电脑时为10.1.2.3，点击完成即连接到了行空板上的SIoT服务器。
开关按钮选择Topic为siot/测试，按钮开启发送on，关闭发送off
步骤3 SIoT服务器设置
打开http://10.1.2.3:8080/topics网址，新建主题如下：
步骤4 Mind+扩展设置
1.官方库添加
2.pinpong库添加
3.用户库添加
步骤5 编程
1.初始化
2.MQTT订阅
3.天气预报部分设置
本部分借鉴了[教程]：【行空板图形化Python入门教程】第15课：天气助手
用自己的账号登录，地址改为兰山，主要变成如下：
4.变量设置
5.天气预报内容获取设置
6.传感器数据获取设置
7.摄像头图传设置
8.其他设置
代码：
#-*- coding: UTF-8 -*-# MindPlus# Pythonimport base64from io import BytesIOfrom PIL import Imagefrom pinpong.libs.dfrobot_ens160 import Ens160from pinpong.libs.dfrobot_tds import TDSfrom pinpong.extension.unihiker import *from pinpong.board import Board,Pinfrom pinpong.board import DS18B20from dfrobot_rp2040_sci import *from pinpong.board import Boardfrom pinpong.board import Pinimport requestsimport siotimport timeimport cv2Board().begin()siot.init(client_id="8901479492667037",server="10.1.2.3",port=1883,user="siot",password="dfrobot")siot.connect()siot.loop()p_p21_analog=Pin(Pin.P21, Pin.ANALOG)SCI1 = DFRobot_RP2040_SCI_IIC(addr=0x21)while SCI1.begin() != 0: print("Initialization Sensor Universal Adapter Board failed.") time.sleep(1)print("Initialization Sensor Universal Adapter Board done.")def frame2base64(frame): frame = cv2.cvtColor(frame, cv2.COLOR_BGR2RGB) img = Image.fromarray(frame) #将每一帧转为Image output_buffer = BytesIO() #创建一个BytesIO img.save(output_buffer, format='JPEG') #写入output_buffer byte_data = output_buffer.getvalue() #在内存中读取 base64_data = base64.b64encode(byte_data) #转为BASE64return base64_data #转码成功 返回base64编码def base642base64(frame):data=str('data:image/png;base64,') base64data = str(frame2base64(frame)) framedata = base64data base642base64_data = data + str(framedata)return base642base64_datavd = cv2.VideoCapture()vd.open(-1)while not (vd.isOpened()): passp_ens160 = Ens160(0x52)p_ens160.set_pwr_mode(p_ens160.ENS160_STANDARD_MODE)p_ens160.set_temp_hum(27, 67)tds1 = TDS(Pin((Pin.P22)))ds1 = DS18B20(Pin((Pin.P24)))siot.getsubscribe(topic="siot/天气情况")siot.getsubscribe(topic="siot/实时温度")siot.getsubscribe(topic="siot/最高温度")siot.getsubscribe(topic="siot/最低温度")siot.getsubscribe(topic="siot/湿度")siot.getsubscribe(topic="siot/风向")siot.getsubscribe(topic="siot/风力")siot.getsubscribe(topic="siot/风速")siot.getsubscribe(topic="siot/空气质量")siot.getsubscribe(topic="siot/气压")siot.getsubscribe(topic="siot/摄像头")siot.getsubscribe(topic="siot/SHT31温度")siot.getsubscribe(topic="siot/SHT31湿度")siot.getsubscribe(topic="siot/ENS160二氧化碳")siot.getsubscribe(topic="siot/氧气传感")siot.getsubscribe(topic="siot/ENS160TVOC")siot.getsubscribe(topic="siot/ENS160空气质量")siot.getsubscribe(topic="siot/水温传感")siot.getsubscribe(topic="siot/TDS传感")siot.getsubscribe(topic="siot/土壤湿度")siot.getsubscribe(topic="siot/分贝传感")siot.getsubscribe(topic="siot/环境光")siot.getsubscribe(topic="siot/学校公告栏")siot.getsubscribe(topic="siot/值班教干")siot.getsubscribe(topic="siot/联系电话")siot.getsubscribe(topic="siot/日期")siot.getsubscribe(topic="siot/星期")siot.getsubscribe(topic="siot/时间")siot.getsubscribe(topic="siot/传感器")siot.getsubscribe(topic="siot/检修时间")url = (str("https://www.yiketianqi.com/free/day?appid=29988737&appsecret=Jipy6ZPN&unescape=1&city=") + str("兰山"))response = requests.get(url)data = response.json()while True: ShuiWen = ds1.temp_c() TDS = tds1.get_value() SHT31WenDu = SCI1.get_value1(SCI1.eALL,"Temp_Air") SHT31ShiDu = SCI1.get_value1(SCI1.eALL,"Humi_Air") YangQi = SCI1.get_value1(SCI1.eALL,"O2") ENS160CO2 = p_ens160.get_eco2() ENS160TVOC = p_ens160.get_tvoc() ENS160KongQiZhiLiang = p_ens160.get_aqi() TuRangShiDu = p_p21_analog.read_analog() FenBei = SCI1.get_value1(SCI1.eALL,"Sound") HuanJingGuang = SCI1.get_value1(SCI1.eALL,"Light") siot.publish(topic="siot/天气情况", data=(str("天气情况：") + str((data["wea"])))) siot.publish(topic="siot/实时温度", data=(str((str("实时温度：") + str((data["tem"])))) + str("°C"))) siot.publish(topic="siot/最高温度", data=(str("最高温度：") + str((str((data["tem_day"])) + str("°C"))))) siot.publish(topic="siot/最低温度", data=(str("最低温度：") + str((str((data["tem_night"])) + str("°C"))))) siot.publish(topic="siot/湿度", data=(str("空气湿度：") + str((data["humidity"])))) siot.publish(topic="siot/风向", data=(str("风向：") + str((data["win"])))) siot.publish(topic="siot/风力", data=(str("风力：") + str((data["win_speed"])))) siot.publish(topic="siot/风速", data=(str("风速：") + str((data["win_meter"])))) siot.publish(topic="siot/空气质量", data=(str("空气质量：") + str((data["air"])))) siot.publish(topic="siot/气压", data=(str("气压：") + str((data["pressure"])))) siot.publish(topic="siot/日期", data=(data["date"])) siot.publish(topic="siot/星期", data=(data["week"])) siot.publish(topic="siot/时间", data=(data["update_time"])) siot.publish_save(topic="siot/SHT31温度", data=SHT31WenDu) siot.publish_save(topic="siot/SHT31湿度", data=SHT31ShiDu) siot.publish_save(topic="siot/氧气传感", data=YangQi) siot.publish_save(topic="siot/ENS160二氧化碳", data=ENS160CO2) siot.publish_save(topic="siot/ENS160TVOC", data=ENS160TVOC) siot.publish_save(topic="siot/ENS160空气质量", data=ENS160KongQiZhiLiang) siot.publish_save(topic="siot/水温传感", data=ShuiWen) siot.publish_save(topic="siot/TDS传感", data=TDS) siot.publish_save(topic="siot/土壤湿度", data=TuRangShiDu) siot.publish_save(topic="siot/分贝传感", data=FenBei) siot.publish_save(topic="siot/环境光", data=HuanJingGuang) ret, grab = vd.read() siot.publish(topic="siot/摄像头", data=base642base64(grab)) siot.publish_save(topic="siot/值班教干", data=(str("值班人员：") + str("王二麻子"))) siot.publish_save(topic="siot/联系电话", data=(str("联系电话：") + str("13900000000"))) siot.publish_save(topic="siot/学校公告栏", data="今天下午5点全体员工到会议室集合开会") siot.publish_save(topic="siot/检修时间", data="2023年6月29日") siot.publish_save(topic="siot/传感器", data="水温传感器安装在水箱中，用于实时监测水温，并控制加热和降温设备，以保证水温在植物生长所需的范围内。TDS传感器可以检测水中的溶解物质含量，从而判断水的质量是否符合植物的要求，如果水质不佳及时发出警报并进行处理。空气温湿度传感器可以检测空气中的温湿度，从而精确控制环境温湿度，并自动开启或者关闭空气加湿设备；氧气传感器可以检测室内氧气含量，避免植物缺氧或者二氧化碳过高的情况；空气质量传感器可以检测室内空气的质量，并自动开启或者关闭空气净化器；土壤湿度传感器可以实时监测植物生长介质的湿度，根据植物所需的水份量，自动调节灌溉设备；分贝传感器可以检测室内噪音水品，保证植物能够在安静的环境中生长；环境光传感器可以检测室内光照强度，自动调节灯光设备，保证植物得到足够的光照。")
步骤6 可视化大屏设置
可视化大屏布局如下图：
背景用的是网络图片进行了PS。
【效果展示】
效果用录屏实现的
总结
通过本次作品制作，已经能熟练的使用SCI和Mind+数据可视化，确实是神器啊。由于传感器比较多，SCI和行空板预留接口有限，所以直接引出I2C，利用面包板进行了扩展，运行了几天，偶尔SCI有卡死，但是我感觉可能杜邦线连接不牢固问题，后来用交代粘牢后，没有再出现卡死现象。本作品主要是数据采集方面的运用，数据采集后如何运用实现自动化，后续需要大量时间来采集信息，例如不同植物对环境要求不一样，就得根据具体情况进行预警设置和自动化。
资源
附件
智能植物育苗养护温室数据采集系统.rar
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