基于微信公眾平臺的智慧農(nóng)業(yè)機器人

王昕波+賈臨殿

摘 要：針對目前農(nóng)業(yè)自動化存在的問題，文中設(shè)計了一款通過微信公眾平臺來操作的農(nóng)業(yè)機器人。該設(shè)備實現(xiàn)了自動鐵犁開壟溝、自動播種、灌溉以及微信遠程獲取農(nóng)田實況的操作。使用者通過微信可以獲取農(nóng)田的各種信息，獲取傳感器的數(shù)值，實時監(jiān)測實驗農(nóng)田的環(huán)境情況。通過實地測試可以看出，此農(nóng)業(yè)機器人的準確性較高且具有較強的實用性。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)機器人；微信公眾平臺；實時監(jiān)測；傳感器

中圖分類號：TP242.3 文獻標識碼：B 文章編號：2095-1302（2017）08-0-02

0 引 言

20世紀中期，我國開展了有關(guān)農(nóng)業(yè)機器人的研究。但因為農(nóng)業(yè)環(huán)境的特殊性及技術(shù)的局限性，造成了許多問題。一方面由于很多關(guān)鍵技術(shù)有待進一步創(chuàng)新和完善，另一方面是季節(jié)性導(dǎo)致農(nóng)業(yè)機器人效率較低與維護費用較高等問題[1]。隨著我國人口老齡化趨勢逐步加劇，從事農(nóng)作的人口數(shù)量逐步減少，勞動力成本變高，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)機器人普及性的要求日益加劇[2]。隨著手機功能日益強大，微信、QQ、微博各種手機應(yīng)用更豐富了我們的生活。微信接口的開放可以為開發(fā)者提供通過微信公共號來控制硬件的條件，于是使用微信來實現(xiàn)操作農(nóng)業(yè)機器人的想法便出現(xiàn)了。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計

1.1 硬件系統(tǒng)設(shè)計

本設(shè)計采用S3C6410微處理器及各電路模塊對視頻信息及溫濕度傳感器的數(shù)據(jù)進行采集，開啟WebServer服務(wù)，同時通過無線網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)連接，將采集的數(shù)據(jù)通過瀏覽器向PC機客戶端顯示?？蛻舳丝赏ㄟ^瀏覽器對處理器進行控制[3]。主機S3C6410通過視頻數(shù)據(jù)發(fā)送模塊將現(xiàn)場搜集的視頻流數(shù)據(jù)進行編碼后，以無線傳輸?shù)姆绞接捎嬎銠C網(wǎng)絡(luò)發(fā)送。對于接收的視頻數(shù)據(jù)， 客戶端可以進行實時播放[4]。系統(tǒng)軟件采用C/S結(jié)構(gòu)，兩端由無線網(wǎng)絡(luò)建立TCP/IP連接，并按照自定義數(shù)據(jù)通信協(xié)議交換數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信與系統(tǒng)控制的功能[5]?？蛻舳税l(fā)出連接請求，服務(wù)器端接收請求后發(fā)送信號，向客戶端發(fā)送視頻碼流。并將采集到的各種數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)絇C機上通過網(wǎng)頁顯示[6]。數(shù)據(jù)采集終端模塊包括如下模塊：

（1）超聲波測距模塊。

（2） DHT11溫度傳感器模塊。

（3）攝像頭。

（4） 紫外線傳感器。

（5）土壤濕度傳感器。

（6）W5100特性：與MCU有多種接口選擇，即直接并行總線接口、間接并行總線接口和SPI總線接口；支持硬件TCP/IP協(xié)議： TCP， UDP， ICMP， IGMP， IPv4， ARP， PPPoE， Ethernet；支持ADSL連接 （支持PPPoE協(xié)議，帶PAP/CHAP驗證）；支持4個獨立的端口（Socket）同時連接；內(nèi)部16 K字節(jié)存儲器作TX/RX緩存[7]；內(nèi)嵌10 BaseT/100 BaseTX以太網(wǎng)物理層，支持自動應(yīng)答（全雙工/半雙工模式）；支持自動極性變換（MDI/MDIX）；多種指示燈輸出（Tx，Rx，F(xiàn)ull/Duplex，Collision，Link，Speed）；3.3 V工作電壓，I/O口可承受5 V電壓。

（7）Sina App Engine（SAE）公有云計算平臺。

（8）MG996R舵機。

本部分主要以S3C6410X控制主板為中心，各模塊檢測到模擬量經(jīng)處理后傳輸給控制主板，主板將數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)化，在交互界面上顯示并做出相應(yīng)調(diào)整[8]。硬件系統(tǒng)功能流程如圖1所示。

1.2 軟件系統(tǒng)設(shè)計

騰訊科技的微信接口的開放，為開發(fā)者調(diào)用微信高級接口功能提供了可能。微信是我們生活中必備的應(yīng)用軟件，所以我們設(shè)計通過微信查看農(nóng)田環(huán)境情況。只需關(guān)注微信公眾平臺號，就可以通過發(fā)送簡單的指令來查看農(nóng)田里機器人的狀態(tài)[9]。通過以太網(wǎng)卡將傳感器上傳的農(nóng)田土壤濕度、農(nóng)田環(huán)境溫度濕度、風(fēng)速、紫外線強度等上傳到新浪SAE服務(wù)器[10]。微信公共號控制S3C6410硬件實現(xiàn)流程如圖2所示。

2 測試與分析

我們將該農(nóng)業(yè)機器人進行了現(xiàn)場實地測試，測試的功能包括土壤溫度測試、農(nóng)田溫度測試、農(nóng)田紫外線強度測試及其他測試。經(jīng)測試，該農(nóng)業(yè)機器人能夠?qū)r(nóng)田進行實時監(jiān)測與準確測量，同時也具有很強的環(huán)境適應(yīng)能力。

2.1 查看采集的土壤濕度

土壤濕度傳感器如圖3所示。

2.2 查看采集的環(huán)境溫度

溫濕度傳感器如圖5所示。

3 結(jié) 語

本文設(shè)計的產(chǎn)品可以幫助農(nóng)業(yè)科研人員和普通用戶對農(nóng)田進行研究時方便的獲取農(nóng)田的精確數(shù)據(jù)。利用微信公共號來獲取信息，突破空間、時間的限制。該系統(tǒng)對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動起指導(dǎo)作用，實用性強。使用微信公共平臺對硬件進行驅(qū)動是對現(xiàn)代農(nóng)田建設(shè)系統(tǒng)新的突破點。

參考文獻

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