基于云计算感应器的智能盆栽监测系统.docx

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1、附件1：北京理工大学珠海学院大学生创新创业训练计划项目申请表项 目 名 称 基于云计算感应器的智能盆栽监测系统 项 目 类 别 创新 创业 创业实践 项 目 负 责 人 所 属 学 院 计算机学院 指 导 教 师 申 报 日 期 2017/3/26 教务处 制二一七 年 三 月项目名称基于云计算感应器的智能盆栽监测系统项目所属一级学科计算机科学技术项目实施起止时间起始时间： 2017年 7 月 完成时间： 2018年 4 月项目组成员分工姓名性别学号年级专业联系电话承担 任务负责人男14计算机科学与技术设计架构成 员男14计算机科学与技术移动终端男14计算机科学与技术硬件设计张泽池男14计算机

2、科学与技术网络编程指导教师姓名年龄34研究方向移动互联网、普适运算行政职务/专业技术职务教师高级工程师主要成果主编公开教材3部，论文7篇（其中sci第一作者一篇，ei第一作者一篇）澳门科技大学计算机专业博士，香港理工大学助理研究员，高校教师，担任网易达IT公司技术总监。拥有超过10年的软件开发经验。比较早Android实践者之一，对Android和移动开发有深入的研究。技术精通：Java、Web前端等开发语言，研究方向：移动互联网、普适计算。曾出版有关网络和移动开发多本畅销书。一、立项目的、意义及特色目的：现代都市人群追求绿色、环保、健康的生活方式，人们常会种植一些盆栽来陶冶情操、舒缓紧张工作

3、的心情。但是，忙碌的工作时常会让他们无暇顾及自己心爱的盆栽植物，或经常出差无法浇水导致盆栽植物缺水而干枯。研究表明，花草死亡是由于浇水不及时或长期曝晒等原因引起的。因此，能为人们打理盆栽植物的智能监测系统会成为都市人群向往的家居用品。本项目目的：智能盆栽监测系统由Raspberry Pi3、智能传感器、语音提示、LED显示、蓝牙、WiFi等模块同相应的APP软件进行交互，进行参数调整或者功能实现和社区论坛交流，并且能够独立完成对盆栽周围的温度，湿度和光照强度的有效监测。利用监测到的数据来有效调节利于盆栽的生长环境。目前，相关研究人员在开发家居盆栽监测系统已取得一些进展。例：利用DHT11数字温

4、度传感器、LCD1062以及STC12C5A60S2单片机实现了根据盆栽植物土壤湿度参数进行监测控制和远程监控。虽然在控制监控的技术上取得了不少的成果，但是监测系统不能够根据环境参数准确地去控制和调节，远程监控也只是停留在视频监控层面上。本项目设计在智能传感器和Raspberry Pi3控制的基础上加入时钟模块，优化了自动控制和调节的效果；通过对采集的视频图像和传感数据进行分析，反馈植物所处环境参数及健康状况。意义：为解决用户对合理照顾盆栽感到困难的问题，本项目基于树莓派的智能盆栽通过传感器监测空气温湿度、土壤湿度、光照等条件，并根据监测到的数据来实现自动浇灌，提醒用户将盆栽移动至合适的位置。

5、通过远程监控及对采集数据进行分析，使得用户直观地观察植物的生长状况。本项目允许用户通过移动终端连接到智能盆栽进行管理和控制，从而达到优化盆栽生长条件的目的。本项目设计具有远程监控、调节、控制水量和光照等功能，并且实现语音控制，液晶显示的功能，使人们与盆栽有更亲密的了解与互动。特色：智能盆栽建立在嵌入式的机制上通过温湿度、土壤湿度、光照、Wi-Fi等模块采集和检测植物环境因素实现基于嵌入式的网络数据实时监控、基于移动终端的分析控制。智能盆栽可以监测植物的生长环境，包括光照、温湿度和土壤肥沃度都显示在你手机上。你可以通过手机应用给智能盆栽一键浇花。要是你还嫌麻烦，那就在手机上把它设置成自动模式，让

6、它自动浇水。它内置的光感应器发现弱光环境并利用顶部的光进行补光。另外，内置芯片监测植物周围温湿度等数据，配合顶部的摄像头，可以生成一份植物日志。传统的智能盆栽支持wifi模块和蓝牙模块传输距离有限，只要离开家或出门稍远的位置就同盆栽失联了，就会看不到监测信息并且失去控制。本项目设计添加云台模块，将监测数据传输到云台中转移动终端进行分析和控制。解决了距离限制的问题，无论你身在何方都可以和盆栽进行交互，拉近了与盆栽的距离。二、立项依据、项目研究内容及目标关于物联网技术目前在国际上是热门研究议题。其可操作性高，试验样本和器材都垂手可得。Raspberry Pi3作为硬件搭建平台，采用模块化设计，源代

7、码完全开放；具有强大的网络功能，能提供各种网络服务；具有丰富的软件资源；良好的开发环境，各种开发工具在开源爱好者的推动下不断发展；支持多种体系结构；支持大量外围硬件设备。项目主要包括以下研究内容：1：感知层温湿度、土壤湿度、光照等一系列传感采集环境参数。2：使用Wi-Fi模块基于TCPIP协议的以太网和移动终端设备连接，进行远程通信。3：移动终端设备获取检测数据并对硬件设施进行控制。4：网络视频监控并且将采集到的图像和视频传送到移动设备。5：当监测数据达到某一阈值，硬件设施会自动调节环境条件。如：当土壤湿度达到某个值时，系统会自动开启浇灌。6: 通过算法设计对采集的数据和图像视频进行分析反馈影

8、响植物生长的因素及植物的生长状况；7: 软件功能方面包括社区、论坛、盆友圈、功能机器人等模块设计。我们的目标是着手设计实时交互、远程检测、自动控制的智能盆栽监测系统，可以同时兼具准确度高，可靠性好，稳定性好等一系列特点。故本立项意义较高，具有前瞻性。我们项目的贡献点是：1、在Raspberry Pi3的基础上设计时钟模块，优化了自动调节和控制的效果。2、设计算法对采集的数据和图像视频进行分析反馈影响植物生长的因素及植物的生长状况。三、项目研究方法、方案及技术路线研究方法和方案：1、研究Raspberry Pi3工作原理和开发流程，在Raspberry Pi3基础上搭建Linux开发平台；2、在

9、Linux开发平台进行嵌入式控制器硬件设计，提高感应部件的准确度、可靠性和稳定性；3、远程通信设计，虽然串口具有易用性但其传输距离有限、易受干扰等缺点制约了它的广泛应用；因此我们选用了Wi-Fi模块进行远程数据采集；4、软件设计，以android app为移动终端实时监测植物环境参数。同时设计社区、发现、盆友圈等社交模块；5、算法设计，对采集的数据和图像视频进行分析反馈影响植物生长的因素及植物的生长状况。 在搭建完成硬件平台之后，通过实物进行功能测试，判断检测数据的准确度并将这些数据传送到移动终端，在移动终端对数据进行处理和分析，并且能够根据需求进行远程控制。技术路线：首先实现嵌入式控制器感应

10、部件能够采集环境的各方面参数，因为感应部件的功能选取直接影响到采集数据的准确度，会给检测结果带来误差。然后再实现Wi-Fi模块的远程通信，虽然串口具有易用性但其传输距离有限、易受干扰等缺点制约了它的广泛应用；因此我们选用了Wi-Fi模块进行远程数据采集。最后在移动终端通过算法设计对采集的数据进行处理分析反馈结果并且能够实现硬件设施的远程控制和自动控制。四、项目中期、结题的预期成果、拟解决的关键问题等（要求目标明确，切合实际，具有研究价值和可操作性）中期预期结果：1. 完成Raspberry Pi3平台搭建，设计驱动程序使传感器和感知部件能够采集环境参数。2. 通过设计时钟模块在利用传感器采集数

11、据的基础上能够优化自动控制和调节的效果。3. 完成设计APP社区、发现、盆友圈等社交模块。4. 完成应用程序的网络通信，实现不同用户之间进行交流。结题预期结果：1. 能够通过传感部件采集环境参数并且在设计时钟模块的基础上提高准确度。2. 完成基于远程通信将硬件设施采集的数据传送到移动终端并且实现远程监控功能。3. 完成对采集的数据和图像视频进行分析反馈影响植物生长的因素及植物的生长状况。4. 完成基于感应器监测数据展示植物生长状况的综合分析算法。需要解决的关键问题：算法设计，对采集的数据和图像视频进行分析反馈影响植物生长的因素及植物的生长状况。五、 项目研究的基础条件条件1：硬件设计系统硬件设

12、计的核心是嵌入式控制器设计，嵌入式控制器硬件部分采用Raspberry Pi3。其硬件开发板拥有一个1.2GHZ的64位四核心ARMv8处理器，1GLPDDR2内存，以及MicroSD插槽、USB2.0接口、E-herent网络接口、GPIO接口等丰富的接口资源。条件2：算法设计根据不同植物的生活习性以及土壤盐碱性、肥沃度，内置芯片监测植物周围温湿度、光照等数据，配合顶部的摄像头，分析植物生长日志，实时监控植物生长状况，并有效调节利于盆栽的生长环境六、经费预算 1、专项办公费 硬件购置2000；发表论文300 材料图书购买及交通通信共500七、指导教师推荐意见 签名： 年 月 日八、项目负责人所属学院教学指导分委员会推荐意见负责人签名： (学院盖章) 年 月 日九、教学指导委员会意见 负责人签名： 年 月 日注：表格栏高不够可增加。附件2：立项评审排名表专业学院（公章）： 年 月 日评审排名项目名称项目类型项目负责人指导教师教学指导分委员会签名（所有参评专家）：附件3：项目信息汇总表表1：项目统计表项目类别项目名称项目参与学生人数项目负责人姓名项目其他成员姓名指导教师姓名项目所属一级学科项目特色概述(50字以内)表2：项目指导教师信息统计表项目类别项目名称教师姓名性别年龄职称职务所属院系