原创 基于机智云物联网平台的智能花盆2.0，实现了智能灌溉与自动补光

本文采用的是水位传感器/雨滴检测传感器Water Sensor，其原理与土壤湿度传感器相同。

3.3.4光照强度传感器

市面上可用的光照强度检测模块主要分为两种，一种是利用光敏电阻获得光照强度的模拟信号输出，该传感器价格最为低廉，但需要自己构建光照强度与模拟信号直接的对应公式。另一为内置ADC转换的数字式光照强度传感器，我们采用的就是该类型传感器---BH1750。其不区分环境光源，可忽略复杂计数与标定。利用内置16bit的AD转换电路，直接输出0 ~ 65535lx。

3.4执行部分

3.4.1补光灯

植物的生长离不开阳光，若长期缺乏光照则会出现生长缓慢，叶片小而色淡，茎细长不开花等问题。为了解决以上困扰同时避免花盆的频繁搬动，我们采用LED灯补光的解决方案。

结合常见LED光谱波段表及植物吸收的光谱，采用红：蓝 = 2：1的LED组合灯带。

3.4.2电磁阀

土壤湿度的补偿方面，若采用传统的水泵，则需要较大功率的输出，为我们的供电模块带来较大的压力，因而改用电磁阀与高水位势能做工的方式，减少控制部分的总功率。

3.5数据交互部分

3.5.1WiFi模块

增加该模块的初衷为1.0版本的交互方式较少，若不打开APP查看，则无法获取花盆实时数据。因而添加该模块，目前仅作数据显示使用，尚无菜单与按键等互动。

3.5.3CH340模块

该模块主要用于串口调试。

四、软件设计

4.1驱动

4.1.1DS18B20驱动

4.1.2GY-30（BH1750）驱动  

4.1.3OLED（SSD1306）驱动

<此处文字、代码所占篇幅较多，需要跳转链接，建议或搜索 智能花盆2.0驱动，或查看原文>

4.2主控逻辑

系统在上电后开始工作：首先完成的是各模块的初始化以及机智云协议初始化，随后在OLED上显示开机动画，ESP8266开启机智云一键配置。继而进入循环检测传感器数据，并将数据发送至OLED显示；随后进行模式判断，实现自动化智能化。为避免频繁的数据上传导致APP端控制命令冲突，在数据上传前，需获取计数器的值，实现非阻塞的延时上传。最后检测是否有云端控制命令，如有则进行对应的处理。在步入下一循环之前，须检测是否系统异常，如存在异常则结束工作，如无异常则开始下一次循环。

4.3机智云物联网平台的协议

4.3.1数据格式

1) 包头(header)固定为0xFFFF；

2) 长度(len)是指从cmd 开始到整个数据包结束所占用的字节数；

3) 命令字（cmd）表示具体的命令含义，详见协议举例；

4) 消息序号(sn)由发送方给出,接收方响应命令时需把消息序号返回给发送方；

5) 标志位（flag），本产品填写默认0；

6) payload（p0数据区），详细参见p0 数据区约定；

7) 检验和(checksum)的计算方式为从len～DATA，按字节求和；

8) 所有发送的命令都带有确认,如在200 毫秒内没有收到接收方的响应,发送方；应重发,最多重发3 次；

9) 多于一个字节的整型数字以大端字节序编码（网络字节序）；

“p0 数据区约定”有如下功能：

1) WiFi模块向MCU发送控制命令时携带p0 命令和命令标志位以及可写数据区

2) MCU主动发送状态时或者回复模块的状态查询时携带p0命令和完整数据区

3) 数据区会自动合并布尔和枚举变量，且有严格的顺序，不可任意改变

上传协议P0区：action(1B) + dev_status(11B) ;

下达协议p0区：action(1B) + attr_flags(1B) + attr_vals(6B)

4.3.2数据上报

4.3.3下行控制

4.4Gizwits运作流程

起始工作是对外设、用户和协议等的初始化。当 WiFi 通过串口设备配置并成功连接云平台后，ESP8266将不断收到来自云端的数据点和状态信息。这些信息在接收完成后，会以GAgent协议帧的方式传递给主控芯片，而主控芯片再则将其放入缓冲区，之后进行抓包解析，并进行事件的处理，也就是下行的动作执行。如果再有上行数据采集，主控芯片将收到到数据处理为协议帧发送给WiFi 设备，再由WiFi负责将数据传输到服务器。

五、装配与测试

本文使用的方法是先将各模块调通，再组合在一起，组合时电源问题凹显，于是买了一个多路电源模块。外型部分目前仅用角钢切割组成支架，算是半成品吧。

机智云APP互动界面与实物图

视频地址：https://www.bilibili.com/video/av53274806

六、存在问题与改进建议

6.1传感器数据异常

解决办法，数据采集后经滤波处理，立Flag，近期出。

6.2运行日志

改用SD卡存储设备运行日志

6.3外型改进

智能花盆支架--->将设备整合到花盆内，为此应该要自己画PCB..

6.4传感器升级

持续优化传感器部分，例如采用博世BME280环境温湿度大气压三合一传感器替代DS18B20实现数据采集宽度上的升级。

6.5交互升级

未来可增加按键实现OLED菜单选择；增加蜂鸣器实现报警提醒，增加LED状态指示灯提示供电状态与工作模式。

6.6自建服务器

使用自建服务器，数据库存储常见植株的最适宜生长环境，为自动化控制提供更智能的选择。

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