用树莓派制作一款自动浇灌系统

吃瓜阿阳 2022-11-07 11:36:58

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MAKER:Bobby Leonard／译：趣无尽 Cherry
如果你家里有养个花花草草什么的，可能会遇到小长假出去浪没有办法给花草浇水的困扰。下面介绍的这个自动灌溉系统不仅可以解决这个问题，你还可以将这些技术举一反三，用来DIY其他类似的自动化设备。

下面这个自动灌溉系统基于 Python 实现，可以通过无线网络采集传感器数据、记录数据并写入 Google Sheet，从天气网站 Darksky 获取降水预测并决定是否需要启动水泵进行灌溉，还能将数据推送到手机上。所有代码都在项目文件库中。
http://make.quwj.com/project/78

文中的 MicroPython 设备指代的是支持运行 Python 代码的一类微型设备，例如 WemosD1 mini、NodeMCU 等。它们负责从传感器采集数据和控制继电器，通过 HTTP 请求访问搭建在树莓派上的 Flask 服务器。

材料清单

硬件：
Raspberry Pi（树莓派）3B ×1
NodeMCU ESP8266 开发板 ×1
Everything ESP Wemos D1 Mini×1
DFRobot电容式土壤湿度传感器×1
超声波传感器 – HC-SR04（通用）×1
继电器模块（通用）×1
电阻1k欧姆×1
DHT11温湿度传感器×1
光敏电阻×1
跳线（通用）×1
面包板（通用）×1
Android设备×1

软件：
Slack
Google Sheet
Darksky Weather API

工作原理

1、使用MicroPython设备读取传感器数据的示例。
2、使用树莓派运行的Python对传感器数据作出有用的分析。
代码示例包括：测量水位的距离，控制继电器（泵），土壤湿度（电容土壤湿度），温度和湿度（DHT11）以及使用光敏电阻的光照水平。
树莓派上运行的代码（文件库中提供下载）显示了如何发送推送通知，数据如何写入Google Sheet，从Darksky获取天气预报的数据以及如何使用Web的应用程序HTTP来监控MicroPython设备并与之交换数据。
3、构建一个代码框架，以便将来可以快速轻松地修改MicroPython项目。将MicroPython设置为子关系，Flask为主体，使其能够实现复杂的功能。此框架包括用于子项的标准boot.py（连接到WiFi，使用NTP设置时间）以及需要添加到主体Web应用程序以允许新设备连接的定义列表。

特性

MicroPython节点能够使用HTTP请求在它们之间传输信息，例如：一个扩展板获取了土壤湿度并向服务器报告，然后另一个扩展板请求该信息并读取它来决定是否运行泵。

关于节水问题，水泵控制器也能够从树莓派请求天气预报。当树莓派收到此请求时，它会请求Darksky获取接下来24小时的降水概率。水泵控制器再次使用该信息来决定是否运行泵，即如果在明天的浇水循环之前下雨，则不需要水泵运行。
我使用的是一个小型USB水族箱泵。它是一个潜水泵，如果它不在水里就会烧坏。为了防止这种情况，我将hcsr04超声波传感器放在水箱顶部，以测量到水顶的距离。如果水泵在低水位运行，MicroPython板将请求树莓派，然后树莓派将使用Slack向我的手机发送通知。

该项目是我以前项目的扩展，与该项目一样，所有传感器数据都保存到Google Sheet中，每个板子都有单独的工作表。

笔记

我编写的代码是支持连续运行的，例如，如果网络超时并导致异常停止电路板，电路板将会一直保持深度睡眠并重置直到它可以运行。这很好，但它让你无法在REPL中输入命令，并且更改扩展板上文件的唯一方法似乎是删除闪存并再次安装MicroPython，然后加载到编辑文件。

你需要将MicroPython文件中包含的IP地址更改为运行Flask服务器的任何机器的IP地址。
要使用Google Sheet，你需要按照以下说明操作：
https://gspread.readthedocs.io/en/latest/oauth2.html
要获取Darksky API密钥，请转到下面的链接并注册：
https://darksky.net/dev
要设置Slack，请访问此网站并注册，然后在手机上安装：
https://slack.com