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基于arduino的磁悬浮智能花盆

申报人:卢玉凤 申报日期:2020-12-11

基本情况

2019年批次
基于arduino的磁悬浮智能花盆
创新训练项目
工学
仪器类
学生自主选题
二年期
我们研发的磁悬浮智能花盆设计新颖,利用电磁悬浮在空中的花盆吸引眼球,凭借智能小车底座和阳光追踪系统实现左右移动自动寻找花盆喜欢的的阳光环境,机动性、灵敏性省去了人工的管理。自动浇花功能准确识别盆栽土壤养分并进行浇花,用户还可以通过移动设备查看花盆的温湿度,信息化、智能化、便于管理,可摆放在室内或者室外各种不同环境,在物联网飞速发展及社会对生活质量的要求日益提高的未来有巨大前景。
支持
国家级

项目成员

序号 学生 所属学院 专业 年级 项目中的分工 成员类型
卢玉凤 物理科学与技术学院 测控技术与仪器 2017 对项目进行总的组织与策划,协调各队员的工作
彭兴茂 物理科学与技术学院 测控技术与仪器 2017 电路的设计与硬件元器件搭建
李金益 物理科学与技术学院 测控技术与仪器 2017 程序的编写与调试,收集数据并进行处理
韦金玲 物理科学与技术学院 测控技术与仪器 2017 经费预算与管理订购元器件最大限度节约成本
梁艺飞 物理科学与技术学院 测控技术与仪器 2017 查阅资料熟悉各传感器的性能,并将各个传感器有机组合,实现监测功能。

指导教师

序号 教师姓名 所属学院 是否企业导师 教师类型
梁维刚 物理科学与技术学院
潘福东 物理科学与技术学院

立项依据

随着社会的发展,智能化越来越受到人们的关注,人们对生活质量的追求也越来越高,对室内花草的种植更加关注,智能家居是在互联网影响之下物联网化的体现。目前,市场上的大部分智能花盆仅限于自动浇花,形势过于单一,缺乏灵动性。针对这一不足,我们准备设计研究一个可以自动浇水、自动晒太阳、自动检测土壤水分的智能花盆,当花盆内设备的传感器识别到土壤水分少时就自动浇水、识别光线强弱进行自动晒太阳。花盆可以随时监控植物的生长情况,并实时上传至网络供用户查看,用户可以通过移动设备了解植物的的各个参数发送浇花和移动花盆指令,让植物更加健康的成长

【主要内容】

1.arduino作为主控板,结合温度、湿度、感光等传感器,将采集到的环境参数发送到移动设备。

2.当开发板检测到花盆内土壤温度过高或湿度低于设定的话,花盆系统将进行自动浇水降温。

3.在花盆底部加入智能小车使花盆根据光的强弱而运动或者通过设备发送指令控制它移动,节省人力和水

资源,环保节能。

4.花盆与底座分离,花盆通过pid算法控制电磁铁实现磁悬浮漂浮在空中。

前期通过实地考察不同类型的室内外盆景植物发现目前有很多居家都有不同类型的室内盆景植物。然而,生活在这个快速发展的智能化时代,绝大部分由于繁忙工作和学习繁重而不能腾出过多的时间管理自己种植的植物,无法了解植物养分是否充足、生长数据是否正常,也不能及时给植物自动浇水、晒太阳,更重要的是不能随时亲密的接触到自己种植的植物。

针对以上的某些痛点,有人研发出了一些智能化花盆,目前市场上已研发成功的大多数的智能花盆主要功能是检测植物的生长情况、记录生长数据、自动灌溉等功能。然而,这些花盆并不能同时把检测植物的生长情况、记录生长数据、自动灌溉、可移动、低造价、高效率等功能相结合。

特色:利用Arduino单片机作为主控板,wifi数据采集器,电磁铁实现磁悬浮,自动寻找合适的阳光环境,开发成本较低稳定性良好。安装简单,合理的电路板设计及传感器安置高整个系统合理性和测量准确性。

创新点:

自动移动到阳光合适的地方

磁悬浮实现花盆悬浮在空中,吸引眼球

合理自动浇水,节水环保

能通过移动设备查看花盆土壤参数

【拟解决的途径】

通过设计合理的电路使各传感器和开发板合理组建缩小设备大小,节省电量。


【预期成果】

1. 通过算法控制磁铁实现花盆的漂浮

2. 实现花盆自动浇水,根据光的强弱自动追踪阳光

3. 能通过lcd显示盆栽温湿度

4. 通过设备控制盆栽移动

1、准备阶段(20194-20198月)

1)国内外关于该课题的研究的调研,查找相关文献,向有研究过该课题的老师寻求咨询与帮助;

2)参考有关该课题的优秀研究成果,思考团队自身研究的方向与创新点;

3)依据组员的知识水平与能力,对其分配相关任务;

4)拟定研究的初期方案设计报告

2 方案设计阶段(20199-201912月)


1)系统的电路设计:设计出合理可行的电路,并在之后的测试中逐步优化;

2)系统的程序构思及实现:设计出可完美融入系统的程序,优化程序,提高速度;

3)确定最可行的实验方案。

3、实施阶段(20201-20208月)

1)购买所需的材料,做出实体,并在老师指导下进行实验测试;

2)多次测试,分析所要研究的物理量的数据,进行数据处理,推导相关公式,验证是否可行,找出不足;

3)根据实验现象与数据,进一步完善实验,得到更好的数据,调整实验计划。

4、总结阶段(20208-20213月)

1)将系统测量所得数据与实际精准测量的短距离断点进行比较,在进行未知断点的实际测量,最后进行总结;做成预期的成品。

2)撰写并发表实验论文,汇报成果,亦或申请专利。

基本模型已经成型,前期测试得出了一部分实验数据。
已具备的条件:项目涉及理论方案基本确定,实验室测试设备完备,需要的仪器设备材料完备。

经费预算

开支科目 预算经费(元) 主要用途 阶段下达经费计划(元)
前半阶段 后半阶段
预算经费总额 8500.00 3500.00 5000.00
1. 业务费 3500.00 1000.00 2500.00
(1)计算、分析、测试费 0.00 计算分析数据,仪器测试 0.00 0.00
(2)能源动力费 0.00 0.00 0.00
(3)会议、差旅费 1500.00 考察开支,学术交流等 700.00 800.00
(4)文献检索费 1000.00 查找论文 300.00 700.00
(5)论文出版费 1000.00 发表论文,投稿投刊 0.00 1000.00
2. 仪器设备购置费 0.00 0.00 0.00
3. 实验装置试制费 1000.00 调试设备 500.00 500.00
4. 材料费 4000.00 单片机,无线收发模块,各种传感器,外壳材料等 2000.00 2000.00
结束