基于微信公眾平臺的智慧農(nóng)業(yè)機器人

引 言

20 世紀中期，我國開展了有關農(nóng)業(yè)機器人的研究。但因為農(nóng)業(yè)環(huán)境的特殊性及技術的局限性，造成了許多問題。一方面由于很多關鍵技術有待進一步創(chuàng)新和完善，另一方面是季節(jié)性導致農(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)總體設計

1.1 硬件系統(tǒng)設計

本設計采用 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，同 時通過無線網(wǎng)絡與互聯(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 結構，兩端由無線網(wǎng)絡建立 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]。 客戶端發(fā)出連接請求，服務器端接收請求后發(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)絡傳輸 到PC 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)進行轉化， 在交互界面上顯示并做出相應調(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用軟件，所以我們設計通過微信查看農(nóng)田環(huán)境情況。只需關注微信公眾平臺號，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、風速、紫外線強度等上傳到新浪SAE 服務器 [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。

通過微信向微信公共號發(fā)送“農(nóng)田溫度”，如圖 6 所示。

3 結 語

本文設計的產(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)田建設系統(tǒng)新的突破點。