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(jìn)程的加快和食品安全問(wèn)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(wèn)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(guò)應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)和傳感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、濕度、光照等環(huán)境參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，提高作物生長(zhǎng)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(jì)并實(shí)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(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該解決方案能夠有效地提高大棚作物的生長(zhǎng)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(jiǎn)介

1.監(jiān)測(cè)當(dāng)前光照強(qiáng)度，二氧化碳，空氣溫濕度，土壤濕度。

2.監(jiān)測(cè)到的所有數(shù)據(jù)顯示在 OLED 屏幕并通過(guò)藍(lán)牙模塊上傳至手機(jī) app。

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

4.TDK PiezoListen??壓電揚(yáng)聲器可以用來(lái)制造聲音障礙或聲音嚇唬裝置，用于驅(qū)趕或防止害蟲(chóng)、野生動(dòng)物進(jìn)入農(nóng)田。通過(guò)發(fā)出特定的聲音頻率或警報(bào)聲，可以有效地保護(hù)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(chóng)或鳥(niǎo)類。通過(guò)發(fā)出特定頻率的聲波，可以將害蟲(chóng)或鳥(niǎo)類趕離作物區(qū)域，減少害蟲(chóng)侵害或鳥(niǎo)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(chóng)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(guò)發(fā)出特定的聲音信號(hào)，可以指導(dǎo)農(nóng)民或機(jī)器人在作物生長(zhǎng)過(guò)程中進(jìn)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(dòng)，吸引昆蟲(chóng)進(jìn)行授粉。通過(guò)模擬自然花朵的聲音，可以促進(jìn)農(nóng)作物的授粉效率，提高產(chǎn)量和品質(zhì)。

音頻監(jiān)測(cè)：用于智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中的音頻監(jiān)測(cè)。通過(guò)收集農(nóng)田中的聲音信號(hào)，可以識(shí)別并監(jiān)測(cè)農(nóng)田中的病蟲(chóng)害、牲畜聲音等，提前發(fā)現(xiàn)問(wèn)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(shí)間會(huì)上傳圖片到云端，也會(huì)實(shí)時(shí)將大棚中的植物生長(zhǎng)情況進(jìn)行智能識(shí)別。如有異常，會(huì)及時(shí)將情況反饋給管理者。

技術(shù)原理

1.環(huán)境監(jiān)測(cè)：通過(guò)傳感器等設(shè)備對(duì)大棚內(nèi)溫度、濕度、光照、CO2、土壤溫濕度等環(huán)境因素進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

2.數(shù)據(jù)處理：將監(jiān)測(cè)到的各項(xiàng)數(shù)據(jù)傳送給控制器進(jìn)行處理，分析當(dāng)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(dòng)執(zhí)行機(jī)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(zhǎng)環(huán)境在合適狀態(tài)。

4.遠(yuǎn)程控制：智慧大棚,技術(shù)還可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制，通過(guò)手機(jī)、電腦等設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)大棚環(huán)境的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，方便農(nóng)民隨時(shí)掌握大棚內(nèi)的情況并進(jìn)行調(diào)整。

作品創(chuàng)新點(diǎn)

1.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)：智慧大棚通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)大棚內(nèi)溫度、濕度、光照等環(huán)境參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)采集，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆破脚_(tái)進(jìn)行分析和管理。

2.自動(dòng)化控制：智慧大棚內(nèi)配備自動(dòng)化設(shè)備，如智能噴灌系統(tǒng)、自動(dòng)調(diào)節(jié)溫度和濕度的裝置等，通過(guò)預(yù)設(shè)的控制算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境參數(shù)的智能調(diào)節(jié)和控制，提高農(nóng)作物生長(zhǎng)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(guò)對(duì)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(shí)時(shí)的農(nóng)作物生長(zhǎng)狀態(tài)、預(yù)測(cè)和診斷，幫助農(nóng)民做出科學(xué)決策，如合理施肥、水肥一體化管理、病蟲(chóng)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(guò)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(shí)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(yuǎn)程監(jiān)控和管理：智慧大棚通過(guò)云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理，農(nóng)民可以通過(guò)手機(jī)或電腦遠(yuǎn)程查看大棚內(nèi)環(huán)境數(shù)據(jù)和實(shí)施控制，隨時(shí)了解生產(chǎn)情況并進(jìn)行管理。

智慧物流-無(wú)線充電攝像頭電磁運(yùn)輸車

項(xiàng)目信息

學(xué)校：華北理工大學(xué)輕工學(xué)院

成員：王浩然、王偉旭、高梓航、徐嬌、劉昊

項(xiàng)目摘要

運(yùn)輸車?yán)秒姼校瑪z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(lái)的路徑，進(jìn)行算法自動(dòng)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(jìn)而可以將貨物直接運(yùn)輸?shù)街付ㄎ恢?，并且本作品適應(yīng)性強(qiáng)，可以完成多種行業(yè)的多種運(yùn)輸作業(yè)，只要和運(yùn)輸相關(guān)的行業(yè)，基本都可以修改程序適應(yīng)。整個(gè)過(guò)程通過(guò)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(jìn)度緩慢、費(fèi)時(shí)費(fèi)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(shí)打?qū)嵉靥岣咂髽I(yè)的利潤(rùn)。

通過(guò)無(wú)線串口，藍(lán)牙設(shè)備來(lái)控制小車，以防運(yùn)輸過(guò)程中的一些其他事故，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，更加安全便捷，以此可以加速當(dāng)?shù)匚锪鳟a(chǎn)業(yè)的發(fā)展，集倉(cāng)儲(chǔ)、運(yùn)輸、配送、信息服務(wù)等多功能于一體，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)物流企業(yè)的現(xiàn)代化、專業(yè)化和互補(bǔ)性，優(yōu)化社會(huì)物流資源配置。

利用無(wú)線充電技術(shù)解決了現(xiàn)有智能運(yùn)輸車電能補(bǔ)充困難耗時(shí)長(zhǎng)，需要備用車造成成本高，電量耗光后，無(wú)法快速補(bǔ)充使用的問(wèn)題。這也是本作品再次創(chuàng)新的一個(gè)點(diǎn)。釋放了人力，更加快了生產(chǎn)進(jìn)度，提高政府部門(mén)工作效率，助于政治體制改革，促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)進(jìn)一步發(fā)展，提升綜合競(jìng)爭(zhēng)力?？梢杂行У臏p小快遞分揀運(yùn)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(yùn)輸業(yè)

作品簡(jiǎn)介

無(wú)線充電攝像頭運(yùn)輸小車是一個(gè)旨在提高安全性、便利性和效率的項(xiàng)目。

實(shí)時(shí)監(jiān)控和錄像：運(yùn)輸小車配備攝像頭，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控運(yùn)輸過(guò)程中的情況，并能夠錄像以備日后查看。

無(wú)線充電：運(yùn)輸小車采用無(wú)線充電技術(shù)，無(wú)需手動(dòng)連接電纜，使用方便，同時(shí)避免了因電纜老化、損壞等問(wèn)題造成的安全隱患。

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

安全保障：運(yùn)輸小車具備人工智能識(shí)別功能，能夠自動(dòng)識(shí)別并躲避障礙物，降低碰撞風(fēng)險(xiǎn)，保障運(yùn)輸安全。

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

便于管理：運(yùn)輸小車可通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析等方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)輸過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理，提高管理效率，同時(shí)運(yùn)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(guò)采用先進(jìn)的電源管理系統(tǒng)，無(wú)線充電的可循環(huán)利用，運(yùn)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(yùn)輸車電路部分主要的模塊包括：單片機(jī)最小系統(tǒng)、電源模塊、傳感器模塊、驅(qū)動(dòng)模塊、無(wú)線充電發(fā)射端，無(wú)線充電接收端。各模塊的總體設(shè)計(jì)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(jì)要求。運(yùn)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(jì)的主要模塊,是用來(lái)控制程序的基礎(chǔ)。在設(shè)計(jì)時(shí),要充分考慮到運(yùn)輸通道情況,包括實(shí)際生活中的各種特殊運(yùn)輸通道類型,要盡可能通過(guò)硬件保證檢測(cè)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(huì)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(wèn)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(shí)間內(nèi)達(dá)到目標(biāo)速度即可，而誤差是允許的，因?yàn)樽鳛檫\(yùn)輸車這個(gè)慣性系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，速度不會(huì)徒增驟減（與控制周期比較），因此我們使用了PD控制，經(jīng)過(guò)調(diào)試，選擇合適的PD系數(shù)后，加速可以很快也不會(huì)過(guò)沖，控制效果很好。

軟件的控制，就是讓控制運(yùn)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(gè)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(jì)算偏差。

TDK 霍爾開(kāi)關(guān) HAL1501的使用：在交流電的作用下，當(dāng)通有交變電流時(shí)，導(dǎo)體兩端將產(chǎn)生磁場(chǎng)并感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)；而當(dāng)通入直流電流時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生相反方向的磁場(chǎng)并感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)；如果同時(shí)存在兩種不同頻率和強(qiáng)度的交變電場(chǎng)和磁場(chǎng)作用在導(dǎo)線上時(shí)就會(huì)產(chǎn)生自感現(xiàn)象。

當(dāng)導(dǎo)線處于交變磁場(chǎng)與交變電場(chǎng)之間時(shí)會(huì)發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象而產(chǎn)生一個(gè)自感電動(dòng)勢(shì)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(jì)了一款用于停車的硬件，由霍爾傳感器設(shè)計(jì)的霍爾板子。

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

用霍爾元件進(jìn)行剎車處理，當(dāng)導(dǎo)線處于交變磁場(chǎng)與交變電場(chǎng)之間時(shí)會(huì)發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象而產(chǎn)生一個(gè)自感電動(dòng)勢(shì)e1，此值的大小與外加電壓及導(dǎo)線的電阻成正比，通過(guò)調(diào)整電阻來(lái)看獲得相應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)。

檢測(cè)此電動(dòng)勢(shì)，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后再進(jìn)行剎車處理，也就是在運(yùn)輸位置周圍布上磁場(chǎng)，通過(guò)運(yùn)輸車的交流回路產(chǎn)生電場(chǎng)。相當(dāng)于電源用導(dǎo)線連接起來(lái)便構(gòu)成了一個(gè)閉合回路，由于該回路中的任一節(jié)點(diǎn)所接通的節(jié)點(diǎn)的電位均相等且方向相同。故稱為同向性負(fù)載，此時(shí)若將電源斷開(kāi)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(lái)判斷剎車點(diǎn)。

作品創(chuàng)新點(diǎn)

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

電磁驅(qū)動(dòng)：采用電磁驅(qū)動(dòng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高效、靜音的牽引力，減少機(jī)械損耗，降低維修成本。

2.智能化控制：通過(guò)搭載先進(jìn)的傳感器和控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸車的自動(dòng)駕駛、自動(dòng)調(diào)度、路徑優(yōu)化等功能，提高運(yùn)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(wú)線充電的可循環(huán)利用，降低運(yùn)輸過(guò)程對(duì)環(huán)境的影響，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

4.模塊化設(shè)計(jì)：采用模塊化設(shè)計(jì)思路，方便運(yùn)輸車的組裝、拆卸和維護(hù)，降低運(yùn)營(yíng)成本。

5.無(wú)線充電：運(yùn)輸小車采用無(wú)線充電技術(shù)，無(wú)需手動(dòng)連接電纜，使用方便，同時(shí)避免了因電纜老化、損壞等問(wèn)題造成的安全隱患。

TDK-Micronas的HAL 15xy系列產(chǎn)品是各種霍爾開(kāi)關(guān)，帶具有主動(dòng)偏置補(bǔ)償和比較器的溫度補(bǔ)償霍爾片，可選開(kāi)漏輸出或者電流輸出。HAL15xy開(kāi)關(guān)系列具有不同的開(kāi)關(guān)點(diǎn)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)。