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基于arduino,利用太阳能、雨水的节能免管理菜园灌溉系统

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发表于 2020-4-29 23:21 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 walseleon 于 2020-4-29 23:31 编辑

整个系统的构思是利用太阳能和雨水,结合低功耗物联网控制设备,实现节能的菜园自动化管理。包括环境的温湿度控制,土壤的湿度保持,化肥、农药、除草剂的定时施放(如希望无公害,可以免去),太阳能的利用,雨水的自动化收集,以及根据需求定制功能。
先上一个理想化整体拓扑图:

空中菜园拓扑图

空中菜园拓扑图


目前,暂时先实现了太阳能的利用,环境温湿度检测,土壤的湿度保持,其它功能在持续开发中。

最开始使用的是UNO板,在实现上述几项功能之后,UNO板的存储和运算达到阈值,后来更换为MEGA板,性能暂时满足使用。

uno板

uno板

程序差不多之后,各项传感器、太阳能板、蓄电池等也陆续到货。

空中菜园组装

空中菜园组装

搞了个电表箱,把所有的东西装在了里面,由于没有安装板,用了个亚克力板,打了几个洞,板子什么的算是有地方可以挂了。
由于白天需要上班,不能实时的知道菜园的环境和土壤情况,想随时知道菜园状态成了个问题。于是在aruino板上加装了一块W5100网络板,连到了家里的路由器上,但现在的网络没有公网IP地址,想要访问内网中的内网必须要经过公网转发。好在我有一个VPS,于是在VPS上安装了frp,与家里的树莓派通过frp连接,实现内网穿透,再通过树莓派安装nginx反向代理到同一个内网的arduino板上,最终实现互联网访问的目的。W5100板的连接数有限,好像是5个,也就是同时只能容纳5个人访问,所以我截了个图在下面,访问不了的可以看图。

网址:http://status.kongzhongcaiyuan.cn:7001

空中菜园状态

空中菜园状态


通过上面的网址,可以监控到菜园的大部分状态,程序也在不断的修改完善中,后面会增加更多的传感器在上面,考虑到公网的公开性,暂时不会增加网页控制功能。



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发表于 2020-4-30 19:32 | 显示全部楼层
本帖最后由 keliyuan 于 2020-4-30 19:36 编辑

土壤湿度传感器,工作环境很差,加上化肥的腐蚀,网上买的那种普通土壤湿度传感器,寿命很短。
用不锈钢丝(自行车不锈钢辐条或氩弧焊焊丝,烧烤串不锈钢丝)环氧板或塑料板,接线头用哥俩好或环氧胶密封。自制寿命长,可靠,成本低。
不同的浇灌方式,需要土壤湿度传感器多个点检测,才能保证测量准确。

不知你方便打井吗?
可以建蓄水池,池子边打水井,雨水收集进蓄水池,水池满后,可以用水井做蓄水池。
浇水采用滴灌或喷灌,节水,节能。

农业现代化是趋势,农业的东西要讲求成本不能太高,可靠性要好,不要太复杂,简单好维护。

该用户从未签到

 楼主| 发表于 2020-5-2 19:00 | 显示全部楼层
keliyuan 发表于 2020-4-30 19:32
土壤湿度传感器,工作环境很差,加上化肥的腐蚀,网上买的那种普通土壤湿度传感器,寿命很短。
用不锈钢丝 ...

没错,网上买的传感器寿命非常短,用不了一个月就不行了,之前 没经验,因为这个传感器腐蚀坏了的原因,导致探测不到土壤湿度,一直浇了半天水,浪费了好多。

现在换了不锈钢的探针,但是湿度精度很差,放在水里测出来的湿度也才只有50多,不知道是不是因为不锈钢本身的电阻太大造成的,你做的精度怎么样,看一下你做的成品的照片,给点启发,这些天一直被这个问题困扰。

另外浇灌的方式,喷灌是不是不如滴灌。

现在还处在摸索的阶段,最终的目标也是做成可靠性高,成本低,免维护,傻瓜式使用方式,云端的成品,还有很长的一段路要摸,希望坛里的大佬不吝赐教。

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发表于 2020-5-4 15:46 | 显示全部楼层
本帖最后由 keliyuan 于 2020-5-8 19:32 编辑
walseleon 发表于 2020-5-2 19:00
没错,网上买的传感器寿命非常短,用不了一个月就不行了,之前 没经验,因为这个传感器腐蚀坏了的原因, ...

不锈钢针电阻大,电阻跟与土壤的接触面积有关,间距可以小一点,面积可以大一点用稍微粗些的不锈钢针,用扁的不锈钢最好,平面正对。程序数据要适当修改。传统的商用温湿度传感器都是这种结构,头都是不锈钢材质。用1-2个月要拔出来清除表面锈蚀。优势在于简单,便宜,可靠。  我还考虑过,有种材料碳棒,电阻小,化学性质稳定,耐腐蚀,不需要清理,但材质太脆,不适合拔插,只能用于固定位置。
商用温湿度传感器_1.jpg

商用温湿度传感器_2.jpg

商用有很好的,管式土壤墒情监测仪,不知制作原理,价格高昂,上千块,不太适合小型温室。
有知道原理的小伙伴,探讨下!

高级温湿度传感器03.jpg

高级温湿度传感器01.jpg

高级温湿度传感器02.jpg


滴灌是最节水高效的方式,技术,配套件多,成本稍高点,适合生长周期长的 作物,喷灌适合野菜生长周期短,水培植物等,这个要依据不同作物来选择。

我是看到你图中使用的湿度传感器(说白了就是玩具),为了让你少走弯路,特意提醒。
还有一点,图中,连线接头,如果是实验,这样没问题,如果要长期使用,建议尽量减少接头,尽量避免使用插针,能改的改为螺丝压接,如果腐蚀严重,可以在接头涂薄薄一层凡士林或润滑脂。然后用胶带缠一下,防止凡士林沾灰。插针也这样处理,大大减小接触不良的产生。1年也就是检查1-2次,没问题基本是免维护。

如果不处理,插针都是铁镀金,在这种潮湿环境,用一段时间出现问题,查找故障点将非常头疼,拔下来插上好了,过几天又出问题,找不出问题在哪里。

线路板有条件,要浸蜡,做防水处理,用点燃的蜡烛,滴一些到板子上,不要滴到插针上,然后用打火机或蜡烛慢慢烤融化均匀的bobo涂一层即可防水,妨潮湿腐蚀线路板。将来维修也没有影响,用蜡烛一烤就化了。


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 楼主| 发表于 2020-5-5 21:20 | 显示全部楼层
keliyuan 发表于 2020-5-4 15:46
不锈钢针电阻大,电阻跟与土壤的接触面积有关,间距可以小一点,面积可以大一点用稍微粗些的不锈钢针,用 ...

所有的设备都不是用的商用产品,基本上都是做实验用的那种,所以在精度和耐久性上都有缺陷,目的在于先探索出一种成熟的模式,待模式出来之后再去考虑细枝末节的东西,没有理论基础一切都是空谈,现在谈长远的东西都是空中楼阁,落不了地,就好比现在所有成熟的新技术,新产品全都是实验室里出来的一样,先“有”再解决现实的问题,现在这个东西其实还处在“无”的阶段。
我感觉你应该在这方面也有过相当的研究,不然不可能有这么细致的回答,我还是想和你在关于怎么“有”的方面多些沟通,或者说是你对这个模式有什么成熟的建议或意见,我们交流一下。

该用户从未签到

发表于 2021-1-27 12:13 | 显示全部楼层
楼楼,求分享详细资料~

该用户从未签到

 楼主| 发表于 2021-2-20 10:34 | 显示全部楼层
柚屿v 发表于 2021-1-27 12:13
楼楼,求分享详细资料~

私信

该用户从未签到

发表于 2021-2-23 15:52 | 显示全部楼层

楼楼,私信发不出去,我被权限限制了。。。。。
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