智慧植栽

這套教具能教什麼

課程大綱

01 自動澆灌裝置（上）：架構與硬體（2 節）

單元內容

• 製作目標
• 架構說明
• 硬體介紹
• 組裝說明
• 量測原理

對應文章：ESP32 專題(二) 智慧植栽 – 自動澆灌裝置(上)

02 自動澆灌裝置（下）：程式與網頁操作（2 節）

單元內容

• 程式設計
• 燒錄程式
• 設定 Wi-Fi
• 燈號說明
• 網頁操作

對應文章：ESP32 專題(二) 智慧植栽 – 自動澆灌裝置(下)

課程大綱依CIRCUS Pi 既有教學文章整理，節數為暫估，實際安排可依班級調整。

M5Stack IoT 智慧植栽

硬體規格

控制核心	ESP32
主控板 CORE	‧ 內置麥克風、按鍵、LCD螢幕 ‧ 電源/返回按鍵 ‧ 3軸陀螺儀 ‧ TF 卡插槽（最大可拓展16GB） ‧ 內置鋰電池 ‧ 可拓展的GPIO引腳與接口 ‧ M-Bus總線母座 & 引腳
零組件與模組	‧ M5Stack Goplus2 直流電動機和伺服驅動器模組 ‧ M5Stack 環境感測模組 ‧ M5Stack 土壤濕度感測模組 ‧ DC/3A-30V繼電器模組(I/O) ‧ M5Stack 光強度感測模組 ‧ 抽水馬達 ‧ 5V 植物燈 ‧ 12V 2A 電源供應器
尺寸(cm)	45 x 22 x 35 (WxDxH)

產品特色

在氣候變化、資源減少和人口增加的情況下，全球農業受到了前所未有的壓力，隨著不可預測的氣候因子加劇，許多農夫引進先進技術以提高生產效率和作物的抗災能力。智能化的溫室就是一個很好的例子，在傳統農業框架下導入物聯網（IoT）技術，除了數據化管理作物的生長歷程，更可以隨著極端氣候調整栽種品質。智慧溫室具備以下特性：

1.維持理想的環境參數
利用各項環境感測器所蒐集的溫室溫度、濕度、光照和空氣品質等數據，透過物聯網即時提供訊息，讓農夫能夠全面地掌握作物的生長狀態。

2.加強灌溉和施肥實踐
除了監控環境參數外，智慧溫室會依照設定的數值，啟動或關閉灌溉與施肥的系統，以維持栽種條件為作物所需的狀態，實現最大的產量。例如：監控土壤含水量，確認作物是否處於缺水或過於潮濕的狀態。監控土壤鹽分則能夠了解是否需開啟或關閉施肥作業。

3.雲端紀錄
藉由雲端保存的環境參數大數據，能夠分析與提供農夫日後調整種植作物的計畫，擬定最佳化的溫室栽種方案，持續優化傳統農業無法克服的狀況，如：防止病蟲害、寒害等問題。

4.防止盜竊並提高安全性
為確保高經濟作物避免宵小的竊盜，智慧溫室設置的物聯網感測器提供比起傳統監視器更為靈活的監控系統，不僅費用較為低廉，透過不同程度的感測器整合，更能夠主動的監控門禁狀態。如：自動警報系統、員工出勤紀錄等。 「智慧植栽」即是模擬智慧溫室而研發、設計的教學教具，整體以M5Stack Core Basic 為運算核心，搭配各式感測器監控植栽的環境數據（土壤溼度感測器、光強度感測器）並上傳雲端保存紀錄。學生能夠透過M5Stack的UIFLOW 編輯器使用 Blockly撰寫程式，模擬一個自動照顧植栽的系統，依據感測器蒐集所得的數據，調控植物生長的環境數值。如：缺水時自動灌溉系統、延長植栽光照時數的植物燈、模擬控制溫室內溫濕度的風扇等。

在學習「智慧植栽」的過程中，學生除了能夠具備資訊科技的技能外，也需了解植栽所需生長條件的自然領域知識，透過跨領域的結合，訓練學生的邏輯思維，並將所習得的內容實際整合運用。

影片介紹

智慧澆水套件

產品特色

智慧澆水套件，能夠檢測盆栽當前土壤水分含量，並透過網頁方式呈現，可設定自動澆水方式，提供智慧澆水（根據當前土壤水分自動澆水）、定時澆水、手動澆水等功能，確保盆栽中的植物有良好的生長環境。

• M5Stamp Pico：小巧的體積集成了 ESP32、晶振、Flash、濾波電容、RF 匹配電路等所有外圍所需元件。

• M5Stack 土壤溫溼度感測調節模組：電容式感測土壤水分，搭配水泵讓量測與澆水一次完成。

• CP2102 USB 轉 TTL 模組：轉接 USB 訊號到 TTL 訊號，並且提供電源。

影片介紹