CN106258861B - 阳台园艺水肥一体化智能自动灌溉装置 - Google Patents

Abstract

一种阳台园艺水肥一体化智能自动灌溉装置，包括供电装置、水肥输送装置、土壤湿度探测装置、单片机，供电装置与单片机、水肥输送装置、土壤湿度探测装置连接，土壤湿度探测装置和水肥输送装置分别与单片机电性连接，供电装置用于给单片机、水肥输送装置、土壤湿度探测装置提供电力，水肥输送装置用于向花盆中的土壤输送水或营养液，土壤湿度探测装置用于检测花盆中土壤的湿度，并将监测的数据传输至所述单片机，并由单片机控制土壤湿度探测装置为花盆中的土壤输送水或营养液，上述阳台园艺水肥一体化智能自动灌溉装置采用模糊控制，灌溉更加合理有效，该装置还可以为花盆中的作物浇灌一种或两种营养液。

Description

阳台园艺水肥一体化智能自动灌溉装置

技术领域

本发明涉及阳台种植技术领域，尤其涉及一种阳台园艺水肥一体化智能自动灌溉装置。

背景技术

当今社会，随着城市人口的剧烈增涨和城市建设迅速的发展，人们的日常生活水平得到了显著的提升。高层的建筑此起彼伏，城市的建筑密度变得越来越大，人类的居住环境也随之发生了翻天覆地的变化，同时随着越来越多大中城市的别墅区和高档住宅的增多，大气污染、噪音污染、水源污染、城市热岛效应等各类问题日趋严重。

在城市之中，与城市里的建筑和构筑物间相关联的再生空间的绿化形式一般包括了建筑的室内空间绿化、建筑顶部的绿化，例如天台、阳台 、露台、檐口、窗台、建筑物的外墙绿化和周边庭院的绿化，良好的家庭绿化不仅能够带给居民们充满趣味性和享受的生活，同时也能够适当的増加城市的绿化量和改善城市中的生态环境。因此，“家庭园艺”的兴起和发展是顺应着园艺领域发展的未来趋势，也是人类生活的必然趋势。

时至今日，在我国初步的家庭阳台园艺模式已基本形成，因其发展时间较短而尚未形成完整的模式体系，但人们对家庭阳台园艺越来越了解，园艺商家们也开始不断的迎合各类人群的需求，开始不断提高和完善市场机制，促使我国居民不断完善家庭阳台园艺模式。目前国外一些城市居民吃的蔬菜有5成左右是靠“自家阳台菜园” 自种自吃，而且适用于酒店、休闲会所、写字楼、办公室等一些高档场所环境的美化，紧随国外的发展，国内阳台园艺-阳台蔬菜迅速发展起来，居民在把其当做美化家居环境的一个重要材料外，也把其生产的无害化安全放心蔬菜摆上餐桌。

阳台种植的蔬菜一般采用粗放式管理，当人们出差或者工作较忙，疏于管理时，蔬菜的生长就会受到影响。现有技术也出现了阳台种植自动控制***，例如专利号为201610041723.5，专利名称为“一种智能阳台种植***及使用方法”的中国发明专利的公开技术方案为：一种智能阳台种植***，所述种植***包括种植机构、控制***和执行机构，所述种植机构包括种植架，所述种植架上铺设有防水透气膜，所述防水透气膜上铺设有透水层，所述透水层上铺设有栽培基质，所述控制***包括采集智能阳台种植***参数的参数检测装置和用于控制智能阳台种植***的微电脑。该方案的控制***通过传感器采集温度、湿度、光照等信息对阳台的植物进行自动管理。

但是上述智能阳台种植***也存在以下不足：1. 随着植物的生长，对水肥的需求量都有变化，因此需要经常设置控制参数；2. 植物不同时期对营养元素的需求不同，该种植***的营养液需要经常配置；3. 传感器的数量较多，导致设备成本较高；4. 需要提供电力，如果家庭停电，智能阳台种植***就不能运转。

发明内容

针对现有技术的不足，有必要提供一种管理简单、成本较低、运行可靠的阳台园艺水肥一体化智能自动灌溉装置。

一种阳台园艺水肥一体化智能自动灌溉装置，包括供电装置、水肥输送装置、土壤湿度探测装置、单片机，供电装置与单片机、水肥输送装置、土壤湿度探测装置连接，土壤湿度探测装置和水肥输送装置分别与单片机电性连接；供电装置用于给单片机、水肥输送装置、土壤湿度探测装置提供电力，水肥输送装置用于向花盆中的土壤输送水或营养液，土壤湿度探测装置用于检测花盆中土壤的湿度，并将监测的数据传输至所述单片机，并由单片机控制土壤湿度探测装置为花盆中的土壤输送水或营养液，所述水肥输送装置包括水箱、第一营养液罐、第二营养液罐、输液总管道、第一营养液泵、第二营养液泵、进水管、进水阀、输液泵，第一营养液罐通过第一输液管与水箱连通，还在第一输液管上设置第一营养液泵，第二营养液罐通过第二输液管与水箱连通，还在所述第二输液管上设置第二营养液泵，进水管固定设置在水箱的侧壁上，进水管的一端与水箱的内部连通，进水管的另一端用于与外部的自来水管连接，还在进水管上设置进水阀以控制自来水进入水箱；输液总管道的一端与水箱的内部连通，输液总管道的另一端用于与花盆连接，以通过输液总管道为花盆中的土壤输送水或营养液，还在输液总管道上设置输液泵以控制水箱中的营养液或水进入花盆的土壤中；第一营养液泵、第二营养液泵、进水阀、输液泵分别与单片机电性连接，以通过单片机对第一营养液泵、第二营养液泵、进水阀、输液泵分别进行控制，单片机包括模糊控制器，模糊控制器根据多次设定的湿度或温度参数，通过模糊控制器内的模糊规则库对设定的湿度或温度参数进行推理分析，从而得到更加符合植物生长情况的控制参数，进而对植物进行变量灌溉。

有益效果：

1. 上述阳台园艺水肥一体化智能自动灌溉装置采用模糊控制，既可以通过提前输入灌溉参数进行灌溉作业，也可以根据人员多次设定参数后，自主优化参数，使灌溉更加合理有效。

2. 上述阳台园艺水肥一体化智能自动灌溉装置包括第一营养液罐和第二营养液罐，两个营养液罐装有两种营养液，两种营养液既可分开使用也可搭配使用，从而满足植物不同时期的营养需求。

3. 上述阳台园艺水肥一体化智能自动灌溉装置只设置一个湿度传感器，湿度传感器沿着预定的轨道完成对多个植物的灌溉，节省了传感器的成本。

附图说明

图1为所述阳台园艺水肥一体化智能自动灌溉装置的水肥输送装置与土壤湿度探测装置的结构示意图。

图2为阳台园艺水肥一体化智能自动灌溉装置的功能模块图。

图中：水肥输送装置10、水箱101、第二液位传感器1011、第一营养液罐102、第一输液管1021、第一液位传感器1022、第二营养液罐103、第二输液管1031、第一营养液泵105、第二营养液泵104、输液总管道106、输液泵107、进水管108、进水阀109、土壤湿度探测装置20、运行轨道201、湿度传感器202、限位开关203、伸缩装置204、驱动装置205、单片机30、花盆40。

具体实施方式

请参看图1和图2，阳台园艺水肥一体化智能自动灌溉装置，包括供电装置、水肥输送装置10、土壤湿度探测装置20、单片机30，供电装置用于给单片机30、水肥输送装置10、土壤湿度探测装置20提供电力，供电装置与单片机30、水肥输送装置10、土壤湿度探测装置20连接，土壤湿度探测装置20和水肥输送装置10分别与单片机30电性连接，水肥输送装置10用于向花盆40中的土壤输送水或营养液，土壤湿度探测装置20用于检测花盆40中土壤的湿度，并将监测的数据传输至所述单片机30，并由单片机30控制土壤湿度探测装置20为花盆40中的土壤输送水或营养液。所述水肥输送装置10包括水箱101、第一营养液罐102、第二营养液罐103、输液总管道106、第一营养液泵105、第二营养液泵104、进水管108、进水阀109、输液泵107，第一营养液罐102通过第一输液管1021与水箱101连通，还在第一输液管1021上设置第一营养液泵105，第二营养液罐103通过第二输液管1031与水箱101连通，还在所述第二输液管1031上设置第二营养液泵104，进水管108固定设置在水箱101的侧壁上，进水管108的一端与水箱101的内部连通，进水管108的另一端用于与外部的自来水管连接，还在进水管108上设置进水阀109；输液总管道106的一端与水箱101的内部连通，输液总管道106的另一端用于与花盆40连接，以通过输液总管道106为花盆40中的土壤输送水或营养液，还在输液总管道106上设置输液泵107以控制水箱101中的营养液或水进入花盆40的土壤中；第一营养液泵105、第二营养液泵104、进水阀109、输液泵107分别与单片机30电性连接，以通过单片机30对第一营养液泵105、第二营养液泵104、进水管108、进水阀109、输液泵107分别进行控制，单片机30包括模糊控制器，模糊控制器根据多次设定的湿度或温度参数，通过模糊控制器内的模糊规则库对设定的湿度或温度参数进行推理分析，从而得到更加符合植物生长情况的控制参数，进而对植物进行变量灌溉。

模糊控制能够对植物的生长进行自主动态管理。根据操作人员对参数的设定，模糊控制能够自主“学习”这些控制参数，并结合花盆40中的实际情况，自主设置或调整适合于花盆40中的植物的参数值，满足植物不同时期生长的需要。

进一步，还在第一营养液罐102的罐体的外壁上和第二营养液罐103的罐体的外壁上均设置刻度线，在第一营养液罐102内部和第二营养液罐103内部分别设置一个第一液位传感器1022，第一液位传感器1022与单片机30的连接，以控制第一营养液罐102和第二营养液罐103的输出量。第一液位传感器1022通过检测营养液输出前后的营养液罐内的液位高度差，并将该检测到的液位高度差传送至单片机30，由单片机30计算、判断营养液的输出量，从而实现单片机30对营养液的输出量的控制。

进一步，还在水箱101内设置第二液位传感器1011，第二液位传感器1011与单片机30电性连接，以通过单片机30控制水箱101的水位。

进一步，供电装置包括蓄电池、太阳能板，所述蓄电池和太阳能板连接，以使太阳能板发的电储存在蓄电池中，所述蓄电池、太阳能板分别与单片机30、水肥输送装置10、土壤湿度探测装置20连接，以通过蓄电池或太阳能板为所述单片机30、水肥输送装置10、土壤湿度探测装置20提供不间断电力，避免了因外界电力中断导致装置停止运行。

太阳能板与蓄电池的配合，能够持续为装置提供电力。当天气晴朗时，太阳能板为蓄电池储存电力，当天气阴暗导致太阳能板不能够提供足够的电力时，蓄电池就释放存储的电力为装置提供电力。

进一步，所述土壤湿度探测装置20包括运行轨道201、固定在运行轨道201上的湿度传感器202、若干限位开关203、伸缩装置204、驱动装置205，运行轨道201与驱动装置205滑动连接，驱动装置205与伸缩装置204的上端固定连接，伸缩装置204的下端的端部用于伸入花盆的土壤中，以将水或营养液输送至土壤中，在伸缩装置204的下端的侧壁上固定连接湿度传感器202，驱动装置205及伸缩装置204均与单片机30电性连接，以通过控制驱动装置205来控制伸缩装置204沿着运行轨道201滑动或上下伸缩运动，若干限位开关203间隔设置在运行轨道201上，用于检测伸缩装置204在运行轨道201上的位置，以使伸缩装置204与阳台上的花盆40相正对；所述运行轨道201固定在阳台的天花板上，以将湿度传感器202、伸缩装置204悬挂固定在阳台的天花板的下方；所述输液总管道106的另一端通过搭接在运行轨道201上之后与伸缩装置204的上端连接，以通过输液总管道106、伸缩装置204将水或营养液输送至花盆40的土壤中。

进一步，所述驱动装置205包括驱动电机、驱动齿轮，驱动齿轮与驱动电机的转轴固定连接，相应的，运行轨道201上设置与驱动齿轮相啮合的齿条，伸缩装置204设置在驱动电机上，驱动电机带动驱动齿轮在运行轨道201上运动，以使伸缩装置204沿着运行轨道201移动。

进一步，所述伸缩装置204为液压缸或气压缸。

进一步，所述运行轨道201呈蛇形，以减小植物的茎叶对伸缩装置的干扰。

上述阳台园艺水肥一体化智能自动灌溉装置的工作过程如下：

在驱动装置205的带动下，土壤湿度探测装置20的伸缩装置204沿着运行轨道201运动，当驱动装置205触碰到限位开关203时，驱动装置205停止运动，单片机30控制伸缩装置204向下运动，湿度传感器202伸入到花盆40的土壤中，以测量土壤的湿度，单片机30根据测量的土壤的湿度情况控制输液泵107对植物进行定量浇灌。

如果要对植物浇灌定量的水，那么单片机30就控制进水阀109来对水的流量进行调整，进水阀109通过进水管108将水打入水箱101内，然后单片机30控制第一营养液泵105、第二营养液泵104均关闭，打开输液泵107，水通过输液泵107沿着输液总管道106打入花盆40。

如果要对植物浇灌定量的营养液，那么单片机30就控制进水阀109、第一营养液泵105和/或第二营养液泵104对营养液的浓度、比例和流量进行调整，然后通过输液泵107、输液总管道106将调整配置好的营养液打入花盆40，如此可知，植物既可以通过单片机30对一种营养液进行调配，浇灌单一的营养液，也可以通过单片机30对两种营养液进行调配，浇灌两种配置好的营养液，以满足不同时期植物对营养元素的需求。

第一营养液罐102和第二营养液罐103根据实际情况，既可以盛装相同的营养液，也可以盛装不同的营养液。

Claims (5)

1.一种阳台园艺水肥一体化智能自动灌溉装置，其特征在于：包括供电装置、水肥输送装置、土壤湿度探测装置、单片机，所述供电装置与单片机、水肥输送装置、土壤湿度探测装置连接，所述土壤湿度探测装置和水肥输送装置分别与单片机电性连接，所述供电装置用于给所述单片机、水肥输送装置、土壤湿度探测装置提供电力，所述水肥输送装置用于向花盆中的土壤输送水或营养液，所述土壤湿度探测装置用于检测花盆中土壤的湿度，并将监测的数据传输至所述单片机，并由单片机控制土壤湿度探测装置为花盆中的土壤输送水或营养液，所述水肥输送装置包括水箱、第一营养液罐、第二营养液罐、输液总管道、第一营养液泵、第二营养液泵、进水管、进水阀、输液泵，所述第一营养液罐通过第一输液管与水箱连通，还在所述第一输液管上设置第一营养液泵，所述第二营养液罐通过第二输液管与水箱连通，还在所述第二输液管上设置第二营养液泵，所述进水管固定设置在水箱的侧壁上，所述进水管的一端与水箱的内部连通，进水管的另一端用于与外部的自来水管连接，还在所述进水管上设置进水阀以控制自来水进入水箱；所述输液总管道的一端与水箱的内部连通，输液总管道的另一端用于与花盆连接，以通过输液总管道为花盆中的土壤输送水或营养液，还在输液总管道上设置输液泵以控制水箱中的营养液或水进入花盆的土壤中；所述第一营养液泵、第二营养液泵、进水阀、输液泵分别与单片机电性连接，以通过单片机对第一营养液泵、第二营养液泵、进水阀、输液泵分别进行控制，单片机包括模糊控制器，模糊控制器根据多次设定的湿度或温度参数，通过模糊控制器内的模糊规则库对设定的湿度或温度参数进行推理分析，从而得到更加符合植物生长情况的控制参数，进而对植物进行变量灌溉；所述土壤湿度探测装置包括运行轨道、固定在运行轨道上的湿度传感器、若干限位开关、伸缩装置、驱动装置，运行轨道与驱动装置滑动连接，驱动装置与伸缩装置的上端固定连接，伸缩装置的下端的端部用于伸入花盆的土壤中，以将水或营养液输送至土壤中，在伸缩装置的下端的侧壁上固定连接湿度传感器，驱动装置及伸缩装置均与单片机电性连接，以通过控制驱动装置来控制伸缩装置沿着运行轨道滑动或上下伸缩运动，若干限位开关间隔设置在运行轨道上，用于检测伸缩装置在运行轨道上的位置，以使伸缩装置与阳台上的花盆相正对；所述运行轨道固定在阳台的天花板上，以将湿度传感器、伸缩装置悬挂固定在阳台的天花板的下方；所述输液总管道的另一端通过搭接在运行轨道上之后与伸缩装置的上端连接，以通过输液总管道、伸缩装置将水或营养液输送至花盆的土壤中；所述运行轨道呈蛇形，以减小植物的茎叶对伸缩装置的干扰；所述水箱内设置第二液位传感器，第二液位传感器与单片机电性连接，以通过单片机控制水箱的水位。

2.如权利要求1所述的阳台园艺水肥一体化智能自动灌溉装置，其特征在于：在所述第一营养液罐的罐体的外壁上和第二营养液罐的罐体的外壁上均设置刻度线，在第一营养液罐内部和第二营养液罐内部分别设置一个第一液位传感器，所述第一液位传感器与单片机电性连接，以通过单片机和第一液位传感器控制第一营养液罐和第二营养液罐的输出量。

3.如权利要求1所述的阳台园艺水肥一体化智能自动灌溉装置，其特征在于：所述供电装置包括蓄电池、太阳能板，所述蓄电池和太阳能板连接，以使太阳能板发的电储存在蓄电池中，所述蓄电池、太阳能板分别与单片机、水肥输送装置、土壤湿度探测装置连接，以通过蓄电池或太阳能板为所述单片机、水肥输送装置、土壤湿度探测装置提供不间断电力。

4.如权利要求1所述的阳台园艺水肥一体化智能自动灌溉装置，其特征在于：所述驱动装置包括驱动电机、驱动齿轮，驱动齿轮与驱动电机的转轴固定连接，相应的，运行轨道上设置与驱动齿轮相啮合的齿条，伸缩装置设置在驱动电机上，驱动电机带动驱动齿轮在运行轨道上运动，以使伸缩装置沿着运行轨道移动。

5.如权利要求4所述的阳台园艺水肥一体化智能自动灌溉装置，其特征在于：所述伸缩装置为液压缸或气压缸。

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