选题契机

随着生活方式的改变，越来越多人开始在办公室和家庭中摆放绿植，以提升生活环境的质量。然而，由于人们工作忙碌，常常忽略了对绿植的日常照料，导致绿植干枯或生长不良。传统的植物养护方式依赖人工判断，无法实时掌握绿植的水分、光照等状态，导致浇水不及时或过度浇水等问题。

针对这一痛点，设计一套基于STM32的桌面绿植小型化监测系统可以实时监控植物的环境数据，如土壤湿度、光照强度和温湿度等。该系统能够通过传感器网络提供及时的反馈，并在需要时提醒用户进行浇水或调整光照。同时，系统具有低功耗、小型化的特点，适合桌面使用，并集成移动端或PC端的可视化界面，用户可以直观查看植物的健康状态，从而提升绿植的养护体验。

本项目旨在设计一个低功耗、小型化的植物监测系统，能够满足桌面绿植的日常监控需求，并通过物联网实现远程管理和数据分析，帮助用户更好地管理和维护植物健康。

主要模块

  1. 环境数据监测模块：基于传感器监测土壤湿度、环境温湿度、光照强度等绿植生长的关键指标，并实时传输数据。
  2. 智能告警系统：根据设定的阈值，当土壤湿度过低或光照不足时，系统通过LED或手机通知提醒用户进行浇水或调整植物摆放位置。
  3. 数据存储与分析：通过本地或云端存储环境数据，用户可以查看历史数据，了解植物的长期健康状况，优化绿植养护方案。
  4. 远程监控与控制：通过Wi-Fi连接，用户可以在移动端或PC端远程查看绿植状态，并进行浇水或光照调整建议。
  5. 数据可视化平台：提供直观的数据展示和可视化界面，便于用户实时查看植物健康状态和历史变化。
  6. 低功耗设计：系统采用低功耗硬件设计和节能模式，确保长时间运行，减少用户维护需求。
  7. 小型化与美观设计：系统硬件模块小型化设计，适合桌面摆放，且外观美观，融入现代家居或办公环境。
  8. 历史数据查询与分析：提供植物的养护历史数据查询功能，帮助用户进行科学的植物养护。

技术选型

  • 硬件

    • STM32 微控制器： 优势：低功耗、高性能，适用于小型化设备和实时数据处理。 特点：集成多种外设接口，支持多种传感器连接。
    • 土壤湿度传感器： 优势：监测土壤中的水分含量，帮助判断何时浇水。 特点：小巧、精度高，适合桌面应用。
    • 光照传感器： 优势：实时监控光照强度，帮助用户调整植物的光照需求。 特点：灵敏度高，适合室内环境使用。
    • 温湿度传感器： 优势：监控环境温湿度，帮助优化绿植的生长环境。 特点：低功耗、高精度，适用于长时间监测。

  • 软件

    • 嵌入式开发：
      • STM32CubeMX： 优势：提供图形化外设配置，简化STM32开发过程。 特点：自动生成代码框架，减少开发时间，提升效率。
      • Keil MDK： 优势：强大的调试与编译工具，适合嵌入式开发。 特点：支持多种嵌入式平台，易于调试和优化代码。
    • 数据可视化与平台开发：
      • React.js： 优势：灵活的前端框架，易于实现响应式设计。 特点：组件化结构，便于扩展和维护。
      • EChart.js： 优势：轻量级图表库，适合嵌入式应用的数据展示。 特点：支持丰富的图表类型，直观展示数据变化。
    • 后端开发：
      • Springboot： 优势：轻量级的后端框架，适合快速构建API接口。 特点：易于与数据库、物联网设备集成。
      • Mariadb： 优势：轻量级数据库，适合嵌入式和小型应用的数据存储。 特点：无需复杂的数据库设置，便于本地存储。

  • 通信与网络

    • Wi-Fi 模块： 优势：支持无线连接，便于用户远程查看和管理植物数据。 特点：稳定的网络连接，支持远程数据传输。

  • 电源管理

    • 电池供电： 优势：独立于电网的电源设计，适合桌面移动式应用。 特点：长时间续航，减少频繁充电的需求。

  • 安全与权限管理

    • JWT 认证： 优势：轻量化的认证机制，确保远程监控时的数据安全。 特点：支持跨设备、跨平台的权限管理，保护用户隐私。

  • API与服务

    • RESTful API： 优势：提供标准化的接口，便于数据交互和系统扩展。 特点：简化前后端通信，支持多设备接入。

  • 容器化与部署

    • Docker： 优势：使用容器化部署，便于维护与更新。 特点：确保开发和生产环境一致，提升系统的稳定性。