第九届AIIC智慧农场应用场景专题完整方案（行空板M10为主控·学生单人实物赛）
第九届AIIC智慧农场应用场景专题完整方案（行空板M10为主控·学生单人实物赛）
适配赛事手册全部规则：个人实物赛、线上双机位选拔赛、巡护小车八大任务、全程局域网离线、DFRobot硬件、Mind+图形化开发、本地DeepSeek AI分析，文末配套学生专属备赛推荐与参赛全流程建议。
一、赛事核心规则前置梳理（对标手册）
- 赛制：个人实物赛，学生单独参赛，指导老师≤2人；选拔赛线上腾讯会议双机位直播+一镜到底录制视频提交。
- 硬件限制：单控制器（行空板M10），TOF雷达≤3、摄像头≤1、电机≤4、其余传感器≤2。
- 核心任务：调度中心出发、障碍物避让、种植区作物采集、果园离场、鲜果配送、智能充电泊车、路口巡线识别、限时加分。
- 硬性红线：禁止预设固定延时开环行驶、必须传感器实时闭环控制；所有AI、物联网功能禁止公网云端，仅本地SIoT局域网；机器人必须物理急停开关。
- 创新加分导向：多源环境数据采集、本地大模型综合农事研判、物联网可视化、全流程自动化农场巡检配送一体化。
二、整体项目架构（行空板M10唯一主控）
四层一体化农场巡护系统，完全符合赛规离线要求：
- 移动感知层：小车巡线、避障、视觉作物识别、空气/土壤环境传感；
- 本地主控层：行空板M10统一驱动电机、屏幕、喇叭、全部传感器；
- 局域网传输层：SIoT本地MQTT（电脑/行空板热点局域网，不上外网）；
- AI决策层：电脑本地Ollama运行DeepSeek-R1-1.5B轻量化模型，处理农场环境数据、输出调控建议。
三、完整硬件方案（DFRobot成套+行空板M10，适配硬件数量上限）
（一）核心主控
行空板M10（唯一控制器，满足赛事“最大1个控制器”要求，自带屏幕、WiFi、I2C、GPIO、扬声器）
（二）小车运动执行硬件（电机≤4，合规）
- 四轮TT电机驱动板+4个直流减速电机（4电机满配上限，直行/转向更稳定）
- 小车金属底盘、锂电池供电模块（自带过充过放保护，符合动力安全条款）
- 物理急停拨动开关（强制安全要求，断电切断电机动力）
- RGB车灯2路（赛事RGB LED上限2个，行驶/预警状态灯光提示）
（三）导航感知传感器（严格遵守数量限制）
- 灰度巡线传感器×2（地面箭头、路口直行/左转/右转识别）
- TOF激光雷达×1（障碍物检测，上限3个内，用于农场杂物自动避让）
- HuskyLens二哈AI摄像头×1（摄像头上限1个，柠檬作物识别、种植区定位）
（四）智慧农场环境传感（DFRobot TEM2022C EEDU套件，农场专用）
- SEN0501五合一I2C传感器：空气温湿度、光照、气压、紫外线（环境采集任务核心）
- SEN0308防水电容土壤湿度传感器（模拟种植区土壤肥力采集）
- 辅助I2C集线器（多路传感器统一总线，接线整洁）
（五）声光交互配件
- 板载扬声器（文字语音播报：卸货中、充电中、执行配送任务）
- 微型9g舵机（模拟采摘动作，不占用电机名额）
（六）配套电脑（离线AI与SIoT服务，自备笔记本）
满足赛事最低配置：Win7以上、4G内存、5M带宽局域网、剩余硬盘50G。
硬件选型说明（对比Easy IoT套件）
优先选用DFRobot TEM2022C环境传感套件：自带农业全套温光土壤传感，I2C统一总线，适配农场采集任务；Gravity Easy IoT套件缺少空气湿度、光照核心参数，土壤传感器精度低，仅适合基础练习，不适合冲分参赛。
四、软件完整实现方案（全离线，Mind+图形化为主）
1. 必备离线软件清单
- Mind+ 1.8.0及以上：图形化编程，自动生成Python，适配行空板M10；
- SIoT V2本地物联网平台：局域网数据收发、网页实时数据曲线可视化；
- Ollama：本地部署DeepSeek-R1-1.5B，无任何外网API调用，合规；
- 串口监视器：实时查看传感器数值、程序运行状态，线上录制可展示。
2. 模块1：小车自主行驶闭环逻辑（满足禁止延时开环要求）
全部行驶逻辑依靠传感器实时反馈调整，无固定延时路径：
- 灰度巡线：左右灰度数值对比，PID调速修正车轮，识别地面直行/左转/右转箭头；
- TOF避障：检测前方农场杂物、岩石、农具，自动减速、原地微调绕行；
- 视觉定位：二哈摄像头识别柠檬作物标记，到达种植区自动减速停车1秒完成数据采集。
- 任务状态屏幕文字提示：驶离种植区显示“执行配送任务”、直营店停车显示“卸货中”、充电站泊车显示“充电中”。
3. 模块2：农场多源环境数据采集（种植区核心得分项）
小车抵达柠檬种植区自动触发采集：空气温湿度、光照强度、土壤湿度；
数据统一打包结构化文本，通过WiFi上传局域网SIoT主题 farm/sensor；
屏幕实时同步展示当前种植区全部环境参数。
4. 模块3：SIoT本地局域网数据流转（全程不上公网，符合赛规）
- 行空板M10连接同一局域网WiFi，作为数据采集终端；
- 电脑SIoT订阅农场传感数据，网页自动绘制温湿度、光照实时曲线；
- AI分析完成后下发决策指令主题
farm/ai_result，行空板接收播报农事建议。
5. 模块4：本地DeepSeek农业AI研判（项目核心创新加分点）
电脑本地离线调用轻量化大模型，传入种植区全套环境数据，输出三类内容：
- 作物生长综合评级（优/良/差）；
- 精准农事调控方案（补光时长、灌溉需求、通风建议）；
- 适配柠檬种植专属科普建议；
AI结果回传小车屏幕展示、扬声器语音朗读，区别普通固定阈值简易程序。
6. 模块5：八大赛事任务完整实现流程
- 中央调度中心：巡线自动驶出起点干道，路径自主决策；
- 农场杂物检测：TOF实时检测障碍物闭环避让；
- 种植区数据采集：视觉识别作物标记，停车采集土壤空气数据；
- 驶离种植区：屏幕文字提示配送启动，沿配送线路自主行驶；
- 果实配送：到达直营店区域，停车1秒，亮灯+文字“卸货中”；
- 智能充电：识别充电站标识，车身±5°精准泊入车位，提示充电中；
- 道路检测：灰度识别地面箭头，自动直行、左转、右转，车轮不压线；
- 限时优化：全程PID闭环调速，缩短行驶时长获取时间奖励分。
7. 安全机制实现（赛事强制条款）
- 物理急停开关：一键切断全部电机动力，软件无法屏蔽；
- 边界保护：TOF检测场地边缘，靠近自动减速转向，杜绝越界；
- 程序容错：传感器断线、SIoT断连自动重试，不会直接死机。
五、线上选拔赛视频录制配套实现（双机位一镜到底）
- 直播机位电脑：全程拍摄选手、整套小车、场地地图、屏幕实时数据；
- 录制手机机位：俯视跟随小车，完整记录八大任务每一个得分点位；
- 视频内容顺序：会议直播画面→手持证件自我介绍→完整小车巡检全流程→SIoT网页数据曲线展示→AI农事播报演示；
- 视频命名：学校+姓名，单邮件发送评委指定邮箱，无剪辑、一镜到底。
六、学生参赛者专属推荐、备赛全维度建议
（一）硬件采购与搭建推荐
- 最优采购组合：行空板M10主控 + DFRobot TEM2022C环境传感套件 + 四轮电机小车底盘 + 二哈摄像头 + TOF雷达；整套硬件完全匹配赛题农场场景，传感器参数专业，答辩优势明显。
- 搭建优先级：先完成小车巡线、避障基础行驶（拿基础任务分），再叠加环境采集、SIoT物联网，最后部署DeepSeek本地AI做创新加分。
- 学生避坑：不要混用ESP32多主控，赛事限制单控制器，全程只用M10，接线简单、调试耗时少。
（二）编程学习推荐（适配学生知识储备）
- 入门优先Mind+图形化积木，快速实现八大基础任务，降低Python代码调试门槛；
- 进阶提升：图形自动生成Python代码，自主优化PID巡线算法、SIoT数据收发逻辑，提升项目技术深度；
- AI部署简化：Ollama一键安装DeepSeek轻量化模型，无需显卡，普通笔记本8G内存即可流畅运行，不用复杂深度学习环境配置。
（三）备赛时间规划（学生课余可执行）
- 第1阶段（1周）：吃透赛事手册八大任务，完成小车巡线、避障、配送基础动作，保证基础分值全部拿到；
- 第2阶段（1~2周）：加装农场全套传感器，调试SIoT局域网数据传输，实现环境采集+网页可视化；
- 第3阶段（1周）：部署本地DeepSeek，调试农业提示词，完成AI数据研判、语音播报；
- 第4阶段（考前3天）：完整模拟线上选拔赛，双机位录制全流程视频，排查掉线、小车压线、识别失灵等临场故障。
（四）赛场/线上录制临场应对建议
- 网络预案：电脑与行空板共用手机热点，避免家庭WiFi卡顿掉线；掉线及时重启SIoT、重新连接WiFi；
- 故障应急：提前备用电池、杜邦线，小车识别失灵先检查摄像头安装角度、光线干扰；
- 录制规范：全程麦克风开麦，裁判提问及时应答，三次不答扣分；视频一次性录制完成，不剪辑。
（五）材料与答辩加分建议（学生冲一等奖核心）
- 项目文档：完整记录硬件清单、程序逻辑、AI提示词、任务实现思路，体现独立原创设计（赛事禁止AI直接生成全套参赛材料）；
- 答辩话术突出三层亮点：
① 合规离线架构，无公网，符合赛事全部限制；
② 移动巡检+农场多源传感一体化，贴合乡村振兴智慧农场主题；
③ 本地大模型综合农事决策，突破单片机固定阈值程序局限； - 价值升华：结合乡村振兴、绿色农业、精准种植，提升项目立意，评审打分更高。
（六）学生个人参赛优势与注意事项
- 优势：单人作品评审不考核团队协作分，重点考察自主硬件搭建、编程、AI融合创新，只要功能完整、逻辑清晰即可高分；
- 注意事项：全部软硬件必须独立完成，禁止直接照搬成品程序；赛前多轮完整模拟全流程，避免线上直播操作生疏丢分。
浙公网安备 33010602011771号