本方案是一个基于ESP32 + 物联网的智能浇花方案。

一、传统浇花方案

通过使用ESP32、土壤温度传感器、继电器和小水泵就可以沟建一个典型的浇花方案，设计如下：

此方案的核心是“根据数据得出干燥程度”和“控制水泵”的算法，这两个算法是写死在程序里的，
如果是其他种类的绿植，或者不同大小的盆，可能就需要调整程序了（更改程序中干燥度阀值、水泵的打开时长等）。
也就是说一套程序只适用于一类绿植。
网上有许多此类方案的实现，有需要的请自行检索。

二、物联网浇花方案

在传统浇花方案中，可以看到“数据采集”的程序是固定的，而“根据数据得出干燥程度”的算法程序是需要根据不同绿植和盆来调整的，而“控制水泵”的程序中需要调整的是水泵打开的持续时间这一数值。
我们把固定程序部分放在ESP32的程序内，把可变的程序和数据放到物联网上，得到设计如下：


本方案使用小鹏物联网系统，小鹏物联网系统内置可视化配置的规则引擎，相关介绍和使用请查看文档。

2.1 规则配置

数据窗口节点
本节点用来收集指定时间（30分钟）内的所有上报数据，用于下一步操作，并且需要有足够量（8）的数据值，防止引发误操作。
值列表比较
本节点用来判断窗口期内所有上报数据是否都大于阀值（3000），这可以规避因某个误报值导致的误操作。
这里可以根据不同绿植的习性来设置阀值。
继电器数据发布
本节点用来发布控制继电器的数据，包括打开与否（由上一节点的输出来定）和保持时间（3秒）。
这里可以根据不同绿植的种类和盆来设置保持时间。

2.2 电路搭建

所有部件均无特殊要求，可自行淘宝购买。

2.3 ESP32 MicroPython程序

本方案使用MicroPython编程，请先在ESP32上写入MicroPython的固件，具体请参考站内文件。

用Tonny连接ESP32开发板，将以下程序复制到开发板环境根目录下。

wifi.py

import network
import time

def connect():
	ssid = '***your_ssid***'
	password = '***your_passwd***'
	wlan = network.WLAN(network.STA_IF)
	wlan.active(True)
	wlan.connect(ssid, password)
	while wlan.isconnected() == False:
		print('Waiting for connection...')
		time.sleep(1)
	print('Connected on {ip}'.format(ip = wlan.ifconfig()[0]))

mqtt.py

from umqtt.simple import MQTTClient

MQTT_SERVER = 'iot.xpstem.com'
MQTT_PORT = 1883
MQTT_USER = 'ss10001'
MQTT_PASSWD = '***passwd***'
MQTT_CLIENT_ID = 'ESP32-S3-001'

def connect():
    client = MQTTClient(MQTT_CLIENT_ID, MQTT_SERVER, MQTT_PORT, MQTT_USER, MQTT_PASSWD, 300)
    client.connect()
    print('Connected to MQTT Broker "{server}"'.format(server = MQTT_SERVER))
    return client

main程序

###################################
# 智能浇花程序
#
# 通过检测土壤温度情况来控制浇水。
# 要结合物联网系统来使用
#
# author: billy_zh@126.com
###################################
import wifi
import mqtt
import json
import random
import time
import _thread
from machine import ADC, Pin

# 土壤温度数据上报主题
PUB_TOPIC = b'user/******/data'
# 水泵继电器数据订阅主题
SUB_TOPIC = 'user/******/ctrl'

# 土壤温度传感器数据端口
adc = ADC(Pin(2))
adc.width(ADC.WIDTH_12BIT)  # 位宽，取值0-4095
adc.atten(ADC.ATTN_11DB)  # 3.3v基准
# 水泵继电器控制端口
pin = Pin(6, Pin.OUT)

# wifi 连接
wifi.connect()
# mqtt 连接
mqtt_client = mqtt.connect()

####################
# 读取土壤温度数据并上报到服务器
####################
def read_and_publish():
    t = time.localtime()
    value = adc.read()
    msg_dict = {
            'id': 't{year}{month}{day}{id}'.format(year=t[0],month=t[1],day=t[2],id=random.randint(100000, 999999)),
            'data': {'temp':value}
        }
    msg = json.dumps(msg_dict)
    mqtt_client.publish(PUB_TOPIC, msg)
    print('消息已发送到{topic}, data:{data}'.format(topic=PUB_TOPIC.decode(), data=value))


####################
# 控制消息回调
####################
def msg_callback(topic, msg):
    try:
        payload = msg.decode();
        print('从{topic}接收到消息, data:{data}'.format(topic=topic.decode(), data=payload))
        
        dict = json.loads(payload)
        state = dict['data']['state']
        keepSeconds = dict['data']['keepSeconds']
        if state==1:
            pin.on()
            print('pin 6 on...')
            time.sleep(keepSeconds)
            
            pin.off()
            print('pin 6 off...')
    except Exception as e:
        print(f"消息接收出现错误：{e}")

        
def send_task():
    while True:
        try:
            read_and_publish()
            time.sleep(60)
        except Exception as e:
            print(f"消息发送出现错误：{e}")
            mqtt_client = mqtt.connect()


# mqtt 订阅
mqtt_client.set_callback(msg_callback)
mqtt_client.subscribe(SUB_TOPIC)
    
# 发送线程        
_thread.start_new_thread(send_task, ())


####################
# 主循环
####################
while True:
    # 检查是否有消息回调
    mqtt_client.check_msg()
    time.sleep(1)

2.4 运行

运行日志

Connected on 192.168.31.138
Connected to MQTT Broker "iot.xpstem.com"
消息已发送到user/100008/ss10001/data, data:4095
消息已发送到user/100008/ss10001/data, data:4095
消息已发送到user/100008/ss10001/data, data:4095
消息已发送到user/100008/ss10001/data, data:4095
消息已发送到user/100008/ss10001/data, data:4095
消息已发送到user/100008/ss10001/data, data:4095
消息已发送到user/100008/ss10001/data, data:4095
消息已发送到user/100008/ss10001/data, data:4095
从user/100008/ss10003/ctrl接收到消息, data:{"data":{"state":1,"keepSeconds":3}}
pin 6 on...
pin 6 off...
消息已发送到user/100008/ss10001/data, data:4095
从user/100008/ss10003/ctrl接收到消息, data:{"data":{"state":1,"keepSeconds":3}}
pin 6 on...
pin 6 off...
消息已发送到user/100008/ss10001/data, data:4095
从user/100008/ss10003/ctrl接收到消息, data:{"data":{"state":1,"keepSeconds":3}}
pin 6 on...
pin 6 off...
消息已发送到user/100008/ss10001/data, data:4095
从user/100008/ss10003/ctrl接收到消息, data:{"data":{"state":1,"keepSeconds":3}}
pin 6 on...
pin 6 off...
消息已发送到user/100008/ss10001/data, data:3303
从user/100008/ss10003/ctrl接收到消息, data:{"data":{"state":1,"keepSeconds":3}}
pin 6 on...
pin 6 off...
消息已发送到user/100008/ss10001/data, data:1672
从user/100008/ss10003/ctrl接收到消息, data:{"data":{"state":0,"keepSeconds":3}}
消息已发送到user/100008/ss10001/data, data:1417
从user/100008/ss10003/ctrl接收到消息, data:{"data":{"state":0,"keepSeconds":3}}
消息已发送到user/100008/ss10001/data, data:1321
从user/100008/ss10003/ctrl接收到消息, data:{"data":{"state":0,"keepSeconds":3}}

上报数据查看

下发数据查看

三、总结

基于物联网系统的方案优点是可以把执行部分和规则部分进行分离，增加系统的灵活性和可配置性，缺点是牺牲了时效性，适用于对执行时间不敏感的场景。