本作品提出了基于 STM32 的智慧大棚智能化解決方案。隨著城市化進程的加快和食品安全問題的日益凸顯，智能化農(nóng)業(yè)成為了解決現(xiàn)代農(nóng)業(yè)問題的重要途徑之一。智慧大棚作為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要組成部分，通過應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)和傳感技術(shù)，實現(xiàn)對溫度、濕度、光照等環(huán)境參數(shù)的實時監(jiān)測和控制，提高作物生長環(huán)境的穩(wěn)定性和產(chǎn)量的效率。本方案基于 STM32 微控制器，設(shè)計并實現(xiàn)了智能大棚的溫度和濕度控制系統(tǒng)、光照控制系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)采集和遠程監(jiān)控系統(tǒng)。實驗結(jié)果表明，該解決方案能夠有效地提高大棚作物的生長質(zhì)量和效益，并為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供了一種有效的技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞

智慧大棚，物聯(lián)網(wǎng)，傳感技術(shù)，STM32

作品簡介

1.監(jiān)測當前光照強度，二氧化碳，空氣溫濕度，土壤濕度。

2.監(jiān)測到的所有數(shù)據(jù)顯示在 OLED 屏幕并通過藍牙模塊上傳至手機 app。

3.有兩種模式，分別是自動控制模式和手動控制模式（按鍵控制和手機 app 遠程控制）。

4.TDK PiezoListen??壓電揚聲器可以用來制造聲音障礙或聲音嚇唬裝置，用于驅(qū)趕或防止害蟲、野生動物進入農(nóng)田。通過發(fā)出特定的聲音頻率或警報聲，可以有效地保護農(nóng)作物免受損害。具體可以起到以下作用：

聲音驅(qū)趕器：用于驅(qū)趕農(nóng)田中的害蟲或鳥類。通過發(fā)出特定頻率的聲波，可以將害蟲或鳥類趕離作物區(qū)域，減少害蟲侵害或鳥類的損害。

聲波滅菌：發(fā)出高頻聲波，用于滅菌處理。聲波在農(nóng)田土壤中傳播，可以減少病原菌和病蟲害的數(shù)量，提高土壤質(zhì)量和作物品質(zhì)。

智能噴灑系統(tǒng)：用于智能噴灑系統(tǒng)中的音頻提示。通過發(fā)出特定的聲音信號，可以指導(dǎo)農(nóng)民或機器人在作物生長過程中進行精確的噴灑操作，提高噴灑效果和減少農(nóng)藥的使用量。

智能授粉系統(tǒng)：模擬花朵的聲音和振動，吸引昆蟲進行授粉。通過模擬自然花朵的聲音，可以促進農(nóng)作物的授粉效率，提高產(chǎn)量和品質(zhì)。

音頻監(jiān)測：用于智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中的音頻監(jiān)測。通過收集農(nóng)田中的聲音信號，可以識別并監(jiān)測農(nóng)田中的病蟲害、牲畜聲音等，提前發(fā)現(xiàn)問題并采取相應(yīng)的措施。

5.我們的智慧大棚搭載了高清攝像頭，每隔一段時間會上傳圖片到云端，也會實時將大棚中的植物生長情況進行智能識別。如有異常，會及時將情況反饋給管理者。

技術(shù)原理

1.環(huán)境監(jiān)測：通過傳感器等設(shè)備對大棚內(nèi)溫度、濕度、光照、CO2、土壤溫濕度等環(huán)境因素進行實時監(jiān)測。

2.數(shù)據(jù)處理：將監(jiān)測到的各項數(shù)據(jù)傳送給控制器進行處理，分析當前環(huán)境情況并做出相應(yīng)的控制策略。

3.智能控制：根據(jù)控制策略，控制器可以啟動執(zhí)行機構(gòu)，調(diào)整大棚內(nèi)的溫度、濕度、光照等因素，保持作物生長環(huán)境在合適狀態(tài)。

4.遠程控制：智慧大棚,技術(shù)還可以通過網(wǎng)絡(luò)遠程控制，通過手機、電腦等設(shè)備實現(xiàn)對大棚環(huán)境的實時監(jiān)測和控制，方便農(nóng)民隨時掌握大棚內(nèi)的情況并進行調(diào)整。

作品創(chuàng)新點

1.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)：智慧大棚通過無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)對大棚內(nèi)溫度、濕度、光照等環(huán)境參數(shù)的實時監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆破脚_進行分析和管理。

2.自動化控制：智慧大棚內(nèi)配備自動化設(shè)備，如智能噴灌系統(tǒng)、自動調(diào)節(jié)溫度和濕度的裝置等，通過預(yù)設(shè)的控制算法，實現(xiàn)對環(huán)境參數(shù)的智能調(diào)節(jié)和控制，提高農(nóng)作物生長環(huán)境的穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率。

3.數(shù)據(jù)分析和決策支持：通過對大棚內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)的分析和建模，智慧大棚可以提供實時的農(nóng)作物生長狀態(tài)、預(yù)測和診斷，幫助農(nóng)民做出科學決策，如合理施肥、水肥一體化管理、病蟲害防治等，增加農(nóng)作物產(chǎn)量和質(zhì)量。

4.節(jié)能環(huán)保：智慧大棚通過精確的環(huán)境控制和優(yōu)化的資源利用，如節(jié)水噴灌、減少化肥使用等，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的節(jié)能環(huán)保，節(jié)約資源和成本。

5.遠程監(jiān)控和管理：智慧大棚通過云平臺實現(xiàn)遠程監(jiān)控和管理，農(nóng)民可以通過手機或電腦遠程查看大棚內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)和實施控制，隨時了解生產(chǎn)情況并進行管理。

智慧物流-無線充電攝像頭電磁運輸車

項目信息

學校：華北理工大學輕工學院

成員：王浩然、王偉旭、高梓航、徐嬌、劉昊

項目摘要

運輸車利用電感，攝像頭雙重尋跡，按照提前布置好的電磁路徑，或者黑膠帶封起來的路徑，進行算法自動分析路徑中產(chǎn)生的一些停車，加速，斷路，彎路，障礙等路徑信息。進而可以將貨物直接運輸?shù)街付ㄎ恢茫⑶冶咀髌愤m應(yīng)性強，可以完成多種行業(yè)的多種運輸作業(yè)，只要和運輸相關(guān)的行業(yè)，基本都可以修改程序適應(yīng)。整個過程通過算法控制，完美解決了快遞物流分揀中的，人員擁擠、事故頻發(fā)、進度緩慢、費時費力等情況，大大降低制造業(yè)、物流業(yè)等各行業(yè)的成本，實打?qū)嵉靥岣咂髽I(yè)的利潤。

通過無線串口，藍牙設(shè)備來控制小車，以防運輸過程中的一些其他事故，實現(xiàn)人機交互，更加安全便捷，以此可以加速當?shù)匚锪鳟a(chǎn)業(yè)的發(fā)展，集倉儲、運輸、配送、信息服務(wù)等多功能于一體，實現(xiàn)傳統(tǒng)物流企業(yè)的現(xiàn)代化、專業(yè)化和互補性，優(yōu)化社會物流資源配置。

利用無線充電技術(shù)解決了現(xiàn)有智能運輸車電能補充困難耗時長，需要備用車造成成本高，電量耗光后，無法快速補充使用的問題。這也是本作品再次創(chuàng)新的一個點。釋放了人力，更加快了生產(chǎn)進度，提高政府部門工作效率，助于政治體制改革，促進當?shù)亟?jīng)濟進一步發(fā)展，提升綜合競爭力。可以有效的減小快遞分揀運輸行業(yè)的事故發(fā)生概率，智能分析，可以解決更多路況和突發(fā)情況。

關(guān)鍵詞

智能化，STC32G12K128，電磁傳感器，PID，運輸業(yè)

作品簡介

無線充電攝像頭運輸小車是一個旨在提高安全性、便利性和效率的項目。

實時監(jiān)控和錄像：運輸小車配備攝像頭，可以實時監(jiān)控運輸過程中的情況，并能夠錄像以備日后查看。

無線充電：運輸小車采用無線充電技術(shù)，無需手動連接電纜，使用方便，同時避免了因電纜老化、損壞等問題造成的安全隱患。

高效運輸：通過搭載智能導(dǎo)航系統(tǒng)，通過電磁線和黑膠帶布置的運輸通道，運輸小車能夠自動規(guī)劃路徑，高效地完成運輸任務(wù)，提高運輸效率。

安全保障：運輸小車具備人工智能識別功能，能夠自動識別并躲避障礙物，降低碰撞風險，保障運輸安全。

節(jié)省人力成本：通過自動化技術(shù)，運輸小車可以取代人工完成運輸任務(wù)，節(jié)省人力成本。

便于管理：運輸小車可通過遠程監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析等方式，實現(xiàn)對運輸過程的實時監(jiān)控和管理，提高管理效率，同時運輸小車還能在使用完成后，整齊放到一片規(guī)劃好的位置，十分便捷，節(jié)省空間。

節(jié)能環(huán)保：通過采用先進的電源管理系統(tǒng)，無線充電的可循環(huán)利用，運輸小車能夠有效降低能耗，減少碳排放，符合綠色、可持續(xù)發(fā)展的理念。

技術(shù)原理

運輸車電路部分主要的模塊包括：單片機最小系統(tǒng)、電源模塊、傳感器模塊、驅(qū)動模塊、無線充電發(fā)射端，無線充電接收端。各模塊的總體設(shè)計原則是：緊湊、易于拆換、穩(wěn)定可靠。但根據(jù)各模塊的不同,又有不同的設(shè)計要求。運輸車采用了CH32V307VCT6的核心板。

用工字電感和攝像頭作為主要的巡線傳感器,這部分也是硬件電路設(shè)計的主要模塊,是用來控制程序的基礎(chǔ)。在設(shè)計時,要充分考慮到運輸通道情況,包括實際生活中的各種特殊運輸通道類型,要盡可能通過硬件保證檢測的有效性和可靠性。另外考慮到電磁架設(shè)偏低攝像頭架設(shè)會高一些,因此要盡可能的制作的輕巧。特別的，還要考慮到耗能問題，也就是節(jié)約企業(yè)成本。

速度控制并不像方向控制那樣精確，只要在短時間內(nèi)達到目標速度即可，而誤差是允許的，因為作為運輸車這個慣性系統(tǒng)來說，速度不會徒增驟減（與控制周期比較），因此我們使用了PD控制，經(jīng)過調(diào)試，選擇合適的PD系數(shù)后，加速可以很快也不會過沖，控制效果很好。

軟件的控制，就是讓控制運輸車在穩(wěn)定而又快速的前提下，以最快最穩(wěn)定的速度跑完整個賽道。不論上哪種方案，軟件的總體框架總是相似的，我們追求的就是穩(wěn)定至上，兼顧速度，以我們的方案，軟件上就是電磁采集、電磁處理，速度控制以及速度反饋，電感采集以及計算偏差。

TDK 霍爾開關(guān) HAL1501的使用：在交流電的作用下，當通有交變電流時，導(dǎo)體兩端將產(chǎn)生磁場并感應(yīng)出電動勢；而當通入直流電流時，則會產(chǎn)生相反方向的磁場并感應(yīng)出電動勢；如果同時存在兩種不同頻率和強度的交變電場和磁場作用在導(dǎo)線上時就會產(chǎn)生自感現(xiàn)象。

當導(dǎo)線處于交變磁場與交變電場之間時會發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象而產(chǎn)生一個自感電動勢e1，我們借用e1此值的大小與外加電壓及導(dǎo)線的電阻成正比的關(guān)系，設(shè)計了一款用于停車的硬件，由霍爾傳感器設(shè)計的霍爾板子。

在庫的周圍布上磁場后就可以用車載的交流電場互相反應(yīng)，產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，通過檢測e1的變化來確定運輸庫的位置，然后根據(jù)軟件算法指定的值去控制運輸車所要停的位置，十分方便快捷。

用霍爾元件進行剎車處理，當導(dǎo)線處于交變磁場與交變電場之間時會發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象而產(chǎn)生一個自感電動勢e1，此值的大小與外加電壓及導(dǎo)線的電阻成正比，通過調(diào)整電阻來看獲得相應(yīng)的電動勢。

檢測此電動勢，達到標準后再進行剎車處理，也就是在運輸位置周圍布上磁場，通過運輸車的交流回路產(chǎn)生電場。相當于電源用導(dǎo)線連接起來便構(gòu)成了一個閉合回路，由于該回路中的任一節(jié)點所接通的節(jié)點的電位均相等且方向相同。故稱為同向性負載，此時若將電源斷開后重新接入電路仍可得到原先的功率輸出。這就是所謂的"霍耳效應(yīng)"，借此來判斷剎車點。

作品創(chuàng)新點

無線充電攝像頭運輸小車作為一種新型的環(huán)保、高效運輸工具，具有以下創(chuàng)新點：

電磁驅(qū)動：采用電磁驅(qū)動技術(shù)，實現(xiàn)高效、靜音的牽引力，減少機械損耗，降低維修成本。

2.智能化控制：通過搭載先進的傳感器和控制系統(tǒng)，實現(xiàn)運輸車的自動駕駛、自動調(diào)度、路徑優(yōu)化等功能，提高運輸效率和安全性。

綠色環(huán)保：采用節(jié)能、低碳的材料和生產(chǎn)工藝，無線充電的可循環(huán)利用，降低運輸過程對環(huán)境的影響，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

4.模塊化設(shè)計：采用模塊化設(shè)計思路，方便運輸車的組裝、拆卸和維護，降低運營成本。

5.無線充電：運輸小車采用無線充電技術(shù)，無需手動連接電纜，使用方便，同時避免了因電纜老化、損壞等問題造成的安全隱患。

TDK-Micronas的HAL 15xy系列產(chǎn)品是各種霍爾開關(guān)，帶具有主動偏置補償和比較器的溫度補償霍爾片，可選開漏輸出或者電流輸出。HAL15xy開關(guān)系列具有不同的開關(guān)點版本，在最惡劣的溫度條件下為各種各樣的汽車和工業(yè)用途提供服務(wù)。