基于Raspberry Pi的家庭花卉智能浇灌系统.pdf
摘要 本文主要针对目前家庭花卉传统栽培的弊端：当前的家庭花卉浇灌系统存在智能 程度不高、稳定性不强、性能差、安全性低、成本高，无法远程浇灌的问题，研制了 一种基于 Raspberry Pi （树莓派）开发板与阿里云IoT （Internet of Things ）平台的家 庭花卉智能浇灌系统。 该系统使用 DHT11 空气温湿度传感器、土壤湿度传感器、HC-SR04 超声测距传 感器、Raspberry Pi 等硬件模块，实现硬件底层空气温湿度、土壤湿度、浇灌系统蓄 水容器水位信息等相应数据的精确采集；利用 Wi-Fi 、MQTT （Message Queuing Telemetry Transport ，消息队列遥测传输）协议，将数据实时传输至阿里云IoT 平台； 在传输过程中采用 SM2 （椭圆曲线公钥密码）算法将数据进行加密处理，从而实现 数据安全的传输；经传感器采集的信息，可同时保存至阿里云 IoT 平台与 Raspberry Pi 开发板存储介质中，实现 IoT 平台与用户端的通信；并通过阿里云 IoT 平台在线 IoT Studio 工具、消息转发函数等功能构建用户端应用程序，用户端程序分为用户远程监 测与控制端和告警信息实时推送端两个部分。 用户可通过远程监控终端 APP 实时获取当前环境下的花卉生长信息，设定最适 宜的某种花卉生长的环境阈值信息，设置好蓄水容器最低水位阈值，完成闭环控制， 进行环境因子自动监控，水分含量的自动调整；可以利用阿里钉钉通知功能，实时监 测蓄水容器水位状态，避免花卉在浇灌中出现缺水的情况。 系统开发完成后，在室内对绿萝进行了 60 天的监控与浇水测试，测试结果表明： 各传感器数据采集正常，浇灌水泵能正常作业，土壤湿度范围控制合理，绿萝能健康 生长；系统传输时延小、稳定性强、安全性高，可满足家庭花卉植物的自动浇灌，并 且在不可靠的网络环境下具有良好的适应性和安全性。 关键词：智能花盆 浇灌系统 树莓派 消息队列遥测传输 水位测量 远程监控 I Abstract Aiming at the problems of low security, low intelligence, high cost, network security vulnerability, poor performance in current irrigation system of family flowers，a security and reliable intelligent irrigation system of family flowers based on Raspberry Pi and Aliyun IoT platform is developed. In this research, DHT11 sensor, soil moisture sensor, HC-SRC04 sensor, Raspberry Pi and other hardware modules are used to realize the accurate collection of corresponding data, and Wi-Fi, MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) protocol are applied to transmit the data to Aliyun IoT platform in real time. In the transmission process, SM2 (elliptic curve public key cryptography) algorithm is used to encrypt the dat
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