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，通過應用物聯(lián)網(wǎng)和傳感技術，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)。實驗結果表明，該解決方案能夠有效地提高大棚作物的生長質量和效益，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支持。

關鍵詞

智慧大棚，物聯(lián)網(wǎng)，傳感技術，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：

聲音驅趕器：用于驅趕農(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，提高土壤質量和作物品質。

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。

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。

技術原理

1.環(huán)境監(jiān)測：通過傳感器等設備對大棚內(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，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,技術還可以通過網(wǎng)絡遠程控制，通過手機、電腦等設備實現(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：智慧大棚通過無線傳感器網(wǎng)絡和物聯(lián)網(wǎng)技術實現(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，通過預設的控制算法，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)，只要和運輸相關的行業(yè)，基本都可以修改程序適應。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，實打實地提高企業(yè)的利潤。

通過無線串口，藍牙設備來控制小車，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，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，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，運輸小車可以取代人工完成運輸任務，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計的主要模塊,是用來控制程序的基礎。在設計時,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偏低攝像頭架設會高一些,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 HAL1501的使用：在交流電的作用下，當通有交變電流時，導體兩端將產(chǎn)生磁場并感應出電動勢；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線上時就會產(chǎn)生自感現(xiàn)象。

當導線處于交變磁場與交變電場之間時會發(fā)生電磁感應現(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線的電阻成正比的關系，設計了一款用于停車的硬件，由霍爾傳感器設計的霍爾板子。

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，產(chǎn)生電磁感應現(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，當導線處于交變磁場與交變電場之間時會發(fā)生電磁感應現(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線的電阻成正比，通過調(diào)整電阻來看獲得相應的電動勢。

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。相當于電源用導線連接起來便構成了一個閉合回路，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"，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：

電磁驅動：采用電磁驅動技術，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.模塊化設計：采用模塊化設計思路，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，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，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開關系列具有不同的開關點版本，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。