AI 智慧农业助手
基于 OpenClaw 与行空板 K10 的智慧农业交互系统
一、项目概述
1.1 项目背景
智慧农业是我国农业现代化发展的重要方向。当前广大农户、合作社在农业生产中面临以下痛点：
- 监测手段落后：传统巡检依赖人工，效率低、覆盖面窄；
- 数据孤岛：各类传感器数据分散，无法统一分析和决策；
- 门槛高：农民对设备操作不熟悉，使用成本高。
随着大语言模型（LLM）技术的成熟，AI 已具备强大的自然语言理解与推理能力。本项目将 OpenClaw AI 助手 与 行空板 K10 硬件平台结合，构建一套面向智慧农业场景的 AI 对话式监测控制交互系统，让农民用自然语言就能实时了解农场状况、执行控制操作、获取 AI 农业建议。
1.2 项目目标
1通过传感器网络实时采集农业环境数据（土壤温湿度、空气温湿度、光照、水位等）；2基于 OpenClaw 构建 AI 对话接口，用户可通过语音/文字与系统自然交互；3AI 结合传感器实时数据，主动分析并推送预警信息至用户微信；4支持语音/文字指令控制水泵、风扇、遮阳等硬件设备；5行空板 K10 本地屏幕实时显示数据看板与 AI 对话内容。
1.3 适用场景
二、系统架构
2.1 整体架构图
┌─────────────────────────┐
│ 微信用户 │
│ （查询/指令/接收告警） │
└───────────┬─────────────┘
│ 文字/语音
│ 微信消息
▼
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ │
│ ┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ OpenClaw AI 云端 │ │
│ │ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────────────┐ │ │
│ │ │ 自然语言 │ │ 农业知识 │ │ 传感器 │ │ 指令生成与 │ │ │
│ │ │ 理解引擎 │ │ 问答库 │ │ 数据分析 │ │ 微信推送 │ │ │
│ │ └──────────┘ └──────────┘ └──────────┘ └──────────────────┘ │ │
│ └──────────────────────────┬────────────────────────────────────────┘ │
│ │ exec / HTTP / 串口 │
└──────────────────────────────┼───────────────────────────────────────────┘
│
▼
┌───────────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ │
│ ┌───────────────────────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ 行空板 K10 本地端 │ │
│ │ │ │
│ │ ┌──────────────┐ ┌────────────────┐ │ │
│ │ │ 传感器采集 │ │ 继电器控制 │ │ │
│ │ │ DHT22 │ │ ┌──水泵──┐ │ │ │
│ │ │ 土壤湿度 │ │ │ 风扇 │ │ │ │
│ │ │ 光照 BH1750 │ │ │ LED指示│ │ │ │
│ │ │ 超声波水位 │ │ └──┬───┘ │ │ │
│ │ └──────────────┘ └─────┼────────┘ │ │
│ │ │ │ │
│ │ ┌───────────────────────────────┼───────────────────────────┐ │ │
│ │ │ K10 本地屏幕（数据看板 + AI 对话显示） │ │ │
│ │ │ │ │ │
│ │ │ ┌─────────────┐ ┌─────────────┐ ┌─────────────┐ │ │ │
│ │ │ │ 🌡️ 28.5℃ │ │ 💧 45% │ │ ☀️ 32000lux │ │ │ │
│ │ │ │ 空气温度 │ │ 土壤湿度 │ │ 光照强度 │ │ │ │
│ │ │ └─────────────┘ └─────────────┘ └─────────────┘ │ │ │
│ │ │ │ │ │
│ │ │ AI 对话区：现在草莓大棚温度偏高，需要通风吗？ │ │ │
│ │ └───────────────────────────────────────────────────────┘ │ │
│ │ │ │
│ │ ┌────────┐ ┌────────┐ ┌────────┐ ┌────────┐ │ │
│ │ │ [灌溉] │ │ [通风] │ │ [查询] │ │ [设置] │ ← 自定义按键 │ │
│ │ └────────┘ └────────┘ └────────┘ └────────┘ │ │
│ └───────────────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │
└───────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
2.2 数据流向图
① 感知层 ② 传输层 ③ 决策层 ④ 执行层
（采集） （上报） （AI分析） （反馈/控制）
┌──────────────┐ ┌──────────────┐ ┌──────────────┐ ┌──────────────┐
│ 传感器网络 │ │ K10 本地 │ │ OpenClaw │ │ K10 执行 │
│ │ │ 数据汇总 │ │ AI 推理 │ │ 硬件动作 │
│ · DHT22 │ ──定时────▶ │ │ ──HTTP──▶ │ │ ──指令──▶ │ │
│ · 土壤湿度 │ 5秒/次 │ · 数据聚合 │ 轮询请求 │ · 意图理解 │ exec调用 │ · 水泵启动 │
│ · 光照 │ │ · 本地存储 │ │ · 知识问答 │ │ · 风扇启动 │
│ · 水位 │ │ · 屏幕显示 │ │ · 告警判断 │ │ · LED指示 │
└──────────────┘ └──────────────┘ └──────────────┘ └──────────────┘
│
│ 微信推送
▼
┌──────────────┐
│ 用户微信 │
│ · 告警通知 │
│ · 查询回答 │
└──────────────┘
2.3 硬件接线示意图
行空板 K10
┌──────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ │
│ GPIO 15 ──────────────── DHT22（空气温湿度）─── VCC(3.3V) │
│ GPIO 12 (ADC)─────────── 土壤湿度传感器 ────── VCC(3.3V) │
│ GPIO 21/22 (I2C)──────── BH1750（光照）───── VCC(3.3V) │
│ GPIO 5 (Trig)─────────── HC-SR04（水位）──── VCC(5V) │
│ GPIO 18 (Echo)──────────┘ │
│ │
│ GPIO 17 ──────────────── 继电器模块 IN1 ──── 水泵 │
│ GPIO 27 ──────────────── 继电器模块 IN2 ──── 风扇 │
│ GPIO 22 ──────────────── 继电器模块 IN3 ──── 备用 │
│ GPIO 23 ──────────────── 继电器模块 IN4 ──── 备用 │
│ │
│ ┌─── USB ──────────────────────── 连接电脑（OpenClaw通信）──┐│
│ │ ││
│ │ USB 虚拟串口 ──── sensor_read.py 数据流 ──── exec 读取 ││
│ └──────────────────────────────────────────────────────────┘│
│ │
│ ┌─── WiFi ────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ HTTP API ────────────────────── OpenClaw 云端访问 │ │
│ └──────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │
│ ┌─── 屏幕 ─────────────────────────────────────────────────┐ │
│ │ 3.5寸 IPS 显示屏 ────── 数据看板 + AI 对话界面 │ │
│ └──────────────────────────────────────────────────────────┘ │
│ │
└───────────────────────────────────────────────────────────────┘
│
│ 继电器控制线（低电平触发）
▼
┌─────────────────┐
│ 4路继电器模块 │
│ │
│ IN1 → 水泵 │ ── 12V电源
│ IN2 → 风扇 │ ── 5V电源
│ IN3 → 备用 │
│ IN4 → 备用 │
└─────────────────┘
2.2 数据流
1采集层：K10 通过各类传感器实时采集环境数据；2传输层：K10 通过 USB/串口/WiFi 将数据上报给 OpenClaw；3决策层：OpenClaw 基于实时数据 + 农业知识库进行推理和响应；4执行层：OpenClaw 下发控制指令 → K10 驱动硬件；5展示层：K10 本地屏幕 + 微信消息双通道反馈给用户。
三、硬件配置
3.1 硬件清单
| 设备 |
型号/规格 |
数量 |
用途 |
| 主控板 |
行空板 K10 |
1 |
本地控制中枢 + 屏幕显示 |
| 土壤温湿度传感器 |
YL-69 / capacitive |
1 |
土壤湿度监测 |
| 空气温湿度传感器 |
DHT22 |
1 |
空气温湿度监测 |
| 光照传感器 |
BH1750 / 光敏电阻 |
1 |
光照强度监测 |
| 水位传感器 |
超声波 HC-SR04 |
1 |
水位/蓄水池监测 |
| 继电器模块 |
4路继电器 |
1 |
控制水泵、风扇、遮阳 |
| 水泵 |
5V 小型潜水泵 |
1 |
灌溉执行 |
| 风扇 |
5V 直流风扇 |
1 |
通风降温执行 |
| LED 指示灯 |
5mm 红/绿 |
2 |
状态指示 |
3.2 K10 接口接线参考
| 传感器/执行器 |
K10 接口 |
说明 |
| DHT22（空气温湿度） |
GPIO 15/16 |
数字输出 |
| 土壤湿度传感器 |
GPIO 12 (ADC) |
模拟输入 |
| BH1750（光照） |
I2C |
通过 K10 I2C 接口 |
| HC-SR04（水位） |
GPIO 5/6 (Trig/Echo) |
超声波测距 |
| 继电器模块 IN1 |
GPIO 17 |
水泵控制 |
| 继电器模块 IN2 |
GPIO 27 |
风扇控制 |
| 继电器模块 IN3 |
GPIO 22 |
备用 |
| 继电器模块 IN4 |
GPIO 23 |
备用 |
具体接线根据实际传感器接口可能有所调整，建议使用 K10 配套的传感器扩展板简化接线。
四、软件功能
4.1 AI 对话交互模块（OpenClaw）
OpenClaw 作为系统的"大脑"，承担以下核心能力：
① 自然语言数据查询
•AI 解析意图 → 查询 K10 最新传感器数据 → 回答："当前土壤湿度为 42%，处于适宜范围（40%-60%），暂无需灌溉。"
② 智能灌溉建议
•AI 综合土壤湿度、空气湿度、未来天气（可接入天气API）给出建议，并可一键执行灌溉。
③ 环境异常告警
•当土壤湿度 < 20% 持续超过 30 分钟，AI 自动推送微信告警："⚠️ 告警：草莓大棚土壤湿度过低（18%），建议立即灌溉。"•当温度 > 35℃，自动推送降温建议并可执行开风扇指令。
④ 农业知识问答
⑤ 指令控制执行
•AI 解析指令 → 通过 exec 调用 Python 脚本 → K10 控制继电器开启水泵 → 5分钟后自动关闭
4.2 本地控制模块（行空板 K10）
K10 作为边缘控制器，承担以下本地能力：
| 功能 |
说明 |
| 数据看板 |
K10 屏幕分区域显示各传感器实时数值 |
| AI 对话显示 |
实时显示 AI 问答内容，支持触摸滚动 |
| 本地阈值控制 |
极端情况下 K10 本地自动触发硬件保护（无需联网） |
| 按键交互 |
4个自定义按键，可快速执行灌溉/通风/切换页面 |
| 数据记录 |
本地 SD 卡存储历史数据，可导出 CSV 分析 |
4.3 微信通知模块
基于 OpenClaw 的微信插件（openclaw-weixin），实现：
- 异常告警实时推送（不受地域限制）
- 用户可绑定 OpenClaw，随时随地通过微信查询
五、AI 交互示例
5.1 日常查询
用户：现在几个大棚的情况怎么样？
AI ：当前连接了1个种植区（草莓大棚）:
🌡️ 空气温度：28.5℃（偏高，建议通风）
💧 土壤湿度：45%（适宜）
☀️ 光照强度：32000 lux（正常）
🌊 水位：1.2m（正常）
需要我开启通风风扇吗？
5.2 智能灌溉
用户：今天番茄地需要浇水吗？
AI ：根据土壤湿度传感器数据，当前土壤湿度为32%，
低于番茄的适宜阈值（40%），且未来3天无降雨预报。
建议进行灌溉。需要我现在开启水泵吗？
（可设定灌溉时长，如"浇3分钟"）
用户：浇3分钟吧
AI ：好的，已开启水泵，预计3分钟后自动关闭。
[同时 K10 本地显示：灌溉中，倒计时 3:00]
5.3 异常告警（微信推送）
[微信推送]
🌾 AI农业助手 提醒：
⚠️ 【高温预警】草莓大棚当前温度 38.2℃，
已超过草莓生长上限（30℃）！
当前已自动开启通风风扇。
是否需要其他操作？（回复"关闭风扇"即可）
六、技术方案
6.1 OpenClaw 技能开发
系统核心 AI 能力通过 OpenClaw 实现，关键技能包括：
•exec 技能：调用本地 Python 脚本读写 K10 传感器数据•Python 脚本层：sensor_read.py（读传感器）、hardware_control.py（控制继电器）•微信推送：通过 openclaw-weixin 插件实现告警推送
6.2 关键代码片段
Python 传感器读取（K10 端）
class="language-python">"color:#6a9955"># sensor_read.py
import time
import dht22
import machine
def read_sensors():
dht = dht22.DHT22(machine.Pin(15))
dht.measure()
return {
"air_temp": dht.temperature(),
"air_humidity": dht.humidity(),
"soil_moisture": read_soil_adc(12), "color:#6a9955"># ADC pin
"light": read_bh1750(),
"water_level": read_ultrasonic(5, 6)
}
OpenClaw exec 调用（AI 端）
class="language-bash">"color:#6a9955"># 通过 OpenClaw exec 调用 K10 上的传感器读取脚本
python3 /path/to/k10/sensor_read.py
OpenClaw 指令控制
class="language-bash">"color:#6a9955"># 控制水泵继电器
python3 /path/to/k10/hardware_control.py --device pump --action on
"color:#6a9955"># 控制风扇
python3 /path/to/k10/hardware_control.py --device fan --action on
6.3 系统安全
•指令执行前增加 确认机制：涉及硬件操作的指令，AI 会先询问用户确认•重要操作（大量灌溉、关闭所有设备）需用户 明确回复"确认" 后方可执行
七、项目创新点
7.1 创新一：自然语言交互降低智慧农业门槛
传统农业物联网系统需要用户学习专用 App 或控制面板。本项目用 自然语言对话 替代所有操作，农民只需像和人说话一样提问或下达指令，大幅降低使用门槛，尤其适合中老年农业从业者。
7.2 创新二：AI + 实时传感器数据深度融合
区别于纯问答机器人，本项目的 AI 能够：
- 实时调取传感器数据并融入回答
- 结合历史数据进行趋势分析
- 根据实时数据主动发起告警和提议
7.3 3 OpenClaw 赋能：零门槛构建 AI 应用
利用 OpenClaw 平台，无需自行训练模型或搭建 LLM 服务，即可获得强大的自然语言理解和生成能力，开发成本低、迭代快，适合快速原型验证。
7.4 4 本地 + 云端双保险
•云端（OpenClaw）：AI 推理、微信推送、远程交互•本地（K10）：极端网络情况下本地阈值保护，不依赖网络仍可运行
八、参赛信息
| 项目 |
内容 |
| 作品名称 |
AI 智慧农业助手——基于 OpenClaw 与行空板 K10 的智慧农业交互系统 |
| 参赛组别 |
创意智造组（软硬件结合） |
| 核心技术 |
OpenClaw AI / 行空板 K10 / 传感器网络 / 物联网控制 |
| 应用场景 |
智慧农业（果园/大棚/种植基地） |
| 软件平台 |
Mind+ V2 / OpenClaw / Python |
九、后续规划
1多区域扩展：支持接入多个 K10，管理多个大棚/区域2知识库深化：训练专属农业大模型，覆盖更多作物品种5开放 API：将系统接口开放给其他农业平台，实现互联互通
本项目基于 OpenClaw 平台与行空板 K10 开发，代码开源，方案可复现。
作者：[填写姓名] | 联系方式：[填写联系方式]
