CN106818282A - 一种植物养护装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及植物栽培技术领域，具体来说是一种植物养护装置，散热容器、支撑模块、检测模块及控制模块，支撑模块将散热容器分为上下两层，散热容器的上层为种植层，下层为储水层，在种植层的外部包覆有无纺布,支撑模块上插有若干吸水棉，吸水棉的一端穿过无纺布置于种植层中，吸水棉的另一端通过支撑模块***储水层内，使得储水层内的水通过吸水棉输送至种植层，结构简单、安装方便，所述的控制模块分别连接检测模块、数据处理模块、控热***、控水***及控肥***，控制模块能够实时探测植物生长环境并将相关探测器发送的数据实时传输给客户端，帮助用户了解家中植物的情况，并能够远程操控控制模块相关组件，对家中植物进行养护。

Description

一种植物养护装置

技术领域

本发明涉及植物栽培技术领域，具体来说是一种植物养护装置。

背景技术

随着社会的发展，经济水平的提高，人们越来越注重生活品位，越来越多的人通过在家中培养植物来提高生活品质，但是在植物养护的过程中，不同种类的植物的生理特性不同，栽培时需充分考虑如水分、土壤、肥料、光照、温度等诸多方面的影响因素，而人们往往缺乏植物这方面的知识，再加之工作的繁忙，往往导致家中种植的植物的生长情况不佳，因此如何能够依据植物的生长特性，对植物进行智能自动维护就成了家庭园艺中重要的问题。

现在市场上针对这种问题主要有两种解决方案：一是在种植容器内设置储水层，使之成为免浇水花盆，以减少浇水次数，但由于容器大小的限制，其储水量也有限，经常需要人工加水，如果用户长时间不加水，同样会出现植物因缺水而死的问题，且这种产品仅仅只考虑了浇水的问题，并没有考虑其他影响植物生长的因素；另一种是通过探测头探测植物生长情况，一般称之为智能维护***，但是这种设备存在探测器精度不足，且不具有自动养护功能，依然无法给植物提供更好的养护过程。

发明内容

本发明的目的在于提供一种植物养护装置，以更方便、智能地对家中植物进行养护。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种植物养护装置，包括散热容器、支撑模块、检测模块及控制模块，所述的支撑模块将散热容器分为上下两层,散热容器的上层为种植层,下层为储水层，在种植层的外部包覆有无纺布,所述的支撑模块上插有若干吸水棉，吸水棉的一端穿过无纺布置于种植层中，吸水棉的另一端通过支撑模块***储水层内，使得储水层内的水通过吸水棉输送至种植层，所述的控制模块分别连接检测模块、数据处理模块、控热***、控水***及控肥***，检测模块放置于储水层中，所述的控制模块通过数据处理模块将检测模块的采集的数据进行传输、处理，并控制控热***、控水***及控肥***，以实现对植物的远程控制。

进一步地，所述的支撑模块包括支撑面板及支撑腿，支撑模块由多个组合后的支撑面板及支撑腿拼接而成，所述的支撑面板的边缘设置有压槽，支撑面板上开设有圆孔，对应圆孔的位置在支撑面板的底面设有凸起，所述的支撑腿的顶部与凸起相卡合固定，吸水棉穿过支撑面板上的圆孔并***支撑腿内，利用支撑腿底部的小孔将储水层内的水输送至种植层内。

进一步地，所述的散热容器包括底面及侧板，侧板与底面合围成底部闭合而顶部开口的箱式结构，所述的侧板是由平行布置的内层侧板及外层侧板构成的双层结构，所述的内层侧板与外层侧板之间通过外层侧板上的对流孔形成热对流。

进一步地，所述的控制模块包括单片机及信号转换模块，所述的单片机分别连接数据处理模块、控热***、控水***及控肥***，单片机将检测模块采集的数据经过信号转换模块转换后传输至数据处理模块，数据处理模块进行处理，处理信号经信号转换模块转换后传输至单片机。

进一步地，所述的数据处理模块包括数据传输模块、数据处理端及服务器数据库，所述的数据传输模块、数据处理端及服务器数据库之间通过无线形式进行通信，所述的数据传输模块发送检测数据至数据处理端，并储存至服务器数据库中，所述的数据处理端向数据传输模块发送操作指令，数据传输模块将操作指令传递至控制模块。

进一步地，所述的检测模块包括水位传感器及温度传感器，水位传感器用于检测储水层内的水位，温度传感器用于检测散热容器中的温度。

进一步地，所述的控水***包括进水管、排水管、水泵、第一继电器、第二继电器及第一电磁阀，所述的控制模块分别连接第一继电器及第二继电器，控制模块根据检测模块发出的水位信号控制第一继电器及第二继电器的通断；所述的第一继电器连接第一电磁阀，当水位降低到设定的最低水位时，控制模块通过第一继电器控制第一电磁阀利用进水管向储水层供水；所述的第二继电器连接水泵，水泵连接至排水管，当水位达到设定的最高水位时，控制模块通过第二继电器控制水泵利用排水管从储水层抽水。

进一步地，所述的控温***包括第三继电器及加热元件，所述的控制模块连接第三继电器，第三继电器连接加热元件，所述的控制模块控制第三继电器的通断，从而使得当温度低于温度下限时，在第三继电器的控制下，加热元件能加热至温度达到控制模块限定的加热温度范围后停止加热。

进一步地，所述的控肥***包括第四继电器及第二电磁阀，所述的控制模块连接第四继电器，第四继电器连接第二电磁阀，所述的第二电磁阀连接浓缩肥料的输入端，所述的控制模块控制第四继电器的通断，从而控制第二电磁阀通过进水管往储水层内输入浓缩肥料。

进一步地，所述的控制模块还连接有LED数码管、实时时钟及按钮，所述的LED数码管用于显示植物干燥周期的天数，所述的实时时钟在控制模块接通后记录时间，所述的按钮用于设定植物干燥周期天数。

本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

1、本发明采用模块化设计的支撑模块，不仅具有支撑种植层的作用，其中的吸水棉还可以将储水层的水输送至种植层，起到自动蓄水的作用，保证植物不会缺水，而且用户可以根据容器大小进行对支撑模块进行组装、调节，结构简单，组装方便，节能环保；

2、本发明通过控制模块、检测模块等能够实现远程监控以及远程控制的功能，还可设置符合植物生长特性的干燥周期，有效解决家中无人时的植物照顾问题；

3、本发明中的控热***、控水***及控肥***，不仅可以能将植物相关参数发送至远程数据处理端，还能根据不同植物的生长特性，定时定量地控制植物生长过程中的水分、肥料及温度，达到智能化栽培的目的；

4、本发明中的散热容器采用双层结构组成，结构牢固，能有效通过热对流的物理方法降低植物根系的温度，使得植物根部不受外部高温的影响，保护根部；

5、本发明中的无纺布不仅可以防止土壤落入储水层，而且通过在无纺布上涂抹有控根涂料，使得其可以起到防止植物根系缠绕的作用，避免根系缠绕老化影响植物生长。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明中支撑模块的结构示意图；

图3是本发明中支撑面板的俯视图；

图4是本发明中检测模块的连接示意图；

图5是本发明中各模块之间的连接示意图；

图6是本发明中散热容器的结构示意图；

符号说明：

1.种植层 2.无纺布 3.散热容器 4.吸水棉 5.支撑模块 6.储水层 7.排水管 8.进水管 9.控制模块 10.插座 11.支撑面板 12.压槽13.凸起 14.圆孔 15.支撑腿 16.孔17.水位传感器 18.橡胶钩子19.水位计 20.温度传感器 21.接地线 22.加热元件 23.信号转换模块 24.LED数码管 25.单片机 26.按钮 27.第一继电器 28.第一电磁阀 29.第二继电器 30.水泵 31.第三继电器 32.第四继电器 33.第二电磁阀 34.实时时钟 35.数据处理模块 36.电源模块 37.底面38.内层侧板 39.外层侧板 40.对流孔。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的技术方案进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

实施例1

本发明采用模块化设计的支撑模块，利用吸水棉的吸水功能将储水层内的水输送至种植层，起到自动蓄水的作用，还可通过控制模块、检测模块、控热***、控水***及控肥***等，实现远程监控以及远程控制的功能，帮助用户了解家中植物的情况，有效解决家中无人时的植物照顾问题。

参见图1，图1为本发明的整体结构示意图，本发明主要从栽培结构及控制部分进行改进，现结合附图进行具体说明。

养护装置主要由散热容器3、支撑模块5、检测模块及控制模块9组成，支撑模块5将散热容器3分为上下两层，散热容器3的上层为种植层1，用于放置植物，而下层则为储水层6，主要用于为植物供水，其自动供水方式是在支撑模块5上插有吸水棉4，吸水棉4的一端置于种植层1中，而吸水棉4的另一端则通过支撑模块11***储水层6内，从而使得储水层6内的水通过吸水棉4输送至种植层1，在保证植物土壤层水分充足的情况下，植物根部也不会因为浸在水中而导致烂根。另外，还可在种植层1的外部包覆无纺布2,无纺布2不仅可以防止土壤落入储水层，影响水质，而且还能起到防止植物根系缠绕的作用。

支撑模块5包括支撑面板11及支撑腿15，支撑模块5由多个组合后的支撑面板11及支撑腿15拼接而成，见图2。参见图3，支撑面板11上开设有圆孔14，对应圆孔14的位置在支撑面板11的底面设有凸起13。较佳的，为组装方便，可将支撑面板11的大小设置为长宽均为10cm的正方形，支撑面板11上的圆孔14直径为1.5cm，凸起13的高度为0.5cm，考虑到承载的植物及土壤的重量，支撑面板11的厚度一般设置为0.3cm。

支撑腿15呈中空的带底的圆台结构，圆柱上口直径配合圆孔的大小设置为1.5cm，下底直径为1cm，高可设置为5cm，使得吸水棉4穿过支撑面板11上的圆孔并***支撑腿15内，在距支撑腿15底部的0.2cm处设置约有直径为0.5cm的小孔，利用支撑腿15底部的小孔可以将储水层6内的水输送至种植层1内。

在支撑面板11的边缘还设置有压槽12，压槽12可设置在支撑面板11的顶面或底面，用户可根据其所使用的容器大小，通过压槽12掰掉支撑面板11的外缘，调整支撑模块5的大小，还可对支撑模块5进行组装。为了方便用户掰除，可将压槽12的深度设置为0.1cm。

本发明中植物的控制过程主要由控制模块9、数据处理模块35、检测模块、控热***、控水***及控肥***来实现，当然，控制模块9、数据处理模块35、检测模块、控热***、控水***及控肥***等电控部分都有电源模块36提供电源，先参照附图5对控制部分进行说明。

控制模块9包括单片机25及信号转换模块23，单片机25作为主控，分别连接数据处理模块35、控热***、控水***及控肥***。信号转换模块是用于对数字信号与模拟信号之间进行转换，通常可以采用可以实现该功能的转换芯片，进一步优选的，也可利用单片机25中的内置转换模块。单片机25将检测模块采集的数据经过信号转换模块23转换后传输至数据处理模块35，数据处理模块35进行处理，处理信号经信号转换模块23转换后传输至单片机25。

单片机25定时获取检测模块检测到的植物的相关信息，并传输给数据处理模块35，数据处理模块35包括数据传输模块、数据处理端及服务器数据库，数据传输模块、数据处理端及服务器数据库之间通过无线形式进行通信，数据传输模块发送获取的检测数据至数据处理端，并可储存在数据传输模块的服务器数据库中。用户可通过移动端软件等媒介进行操作，当检测到水位过低或者温度过低时，提醒用户进行处理，移动端软件把用户的操作指令反馈给数据处理端，数据处理端向数据传输模块发送操作指令，数据传输模块在接收到指令后，将其传递给单片机。若用户长时间(2-3天)未进行处理，则由服务器数据库将直接向数据传输模块发送信息，控制单片机进行后续处理，以此实现远程操控功能。数据传输模块可采用型号为SIM800A的控制板，或其他可低功耗实现语音、DTMF、SMS(短信与彩信)、GPRS的数据传输功能的控制板，本发明主要利用该SIM800A的SMS功能，其中，单片机25是通过RS232接口与数据处理模块35相接。

控制模块9还通过单片机25的引脚分别连接有LED数码管24、实时时钟34及按钮26，LED数码管24用于显示植物干燥周期的天数，实时时钟34用于在控制模块9接通后记录时间，按钮26则用于设定植物干燥周期天数，当在单片机25通电时，单片机25将与按钮26相连的引脚初始化为高阻状态，当按钮26未被按下时，引脚未检测到电平，单片机25不执行相关程序；当按钮26被按下时，引脚检测到低电平，单片机25执行相关程序，并在LED数码管24上显示设定天数,按钮每按下一次，LED数码管24上增加一天天数，同时，在单片机25接通电源后，实时时钟34开始工作，记录时间。

检测模块为精确检测相关数据，通常放置于储水层6中，检测模块包括水位传感器17及温度传感器20，参见图4，水位传感器17用于检测储水层6内的水位，温度传感器20用于检测散热容器3中的温度。由于水位传感器17的两极主要为感应铜箔，用以测量水位高度，当水位传感器17的两极浸入水中，相当于电极两端串入一个大电阻后形成通电回路，水位传感器17浸入水中的部分越多，电阻的阻值越大，相应的，单片机25检测到电极两端的电压越小，单片机25通过检测电极两端的电压，以此达到测量水位的效果。水位传感器17通过钩子等固定的方式安装于带浮球的水位计上，为方便用户方便观察储水层的水位，将带浮球的水位仪下部分为白色，上部分指示口为透明，中部有一个带有浮球的黑色支撑杆。

控水***包括进水管8、排水管7、水泵30、第一继电器27、第二继电器29及第一电磁阀28，控制模块9分别连接第一继电器27及第二继电器29，控制模块9根据检测模块发出的水位信号控制第一继电器27及第二继电器29的通断；第一继电器27连接第一电磁阀28；第二继电器29连接水泵30，水泵30连接至排水管7。当水位降低到设定的最低水位时，单片机25检测到最低点水位处发出的信号，等待用户设定的干燥周期过后，单片机25通过信号处理模块23将传感器的检测信息，转换成相应格式的数字信息后传输给数据处理模块35，数据处理模块35向客户端发送信息，客户端向用户手机应用软件发送水位信息，用户反馈处理后，数据处理模块35向单片机25发送信号，单片机25向第一继电器27发出高电平信号，令第一继电器27闭合，使得第一电磁阀28得电，向储水层6供水。随着水位上升，当水位达到设定的最高水位时，单片机25通过向第一继电器27发出低电平信号，第一继电器27断开，使得第一电磁阀28失电，停止供水；当水位超过设定的最高水位时，单片机25检测到发出的信号，向第二继电器29发出高电平信号，令第二继电器29闭合，使得水泵30得电，开始对储水层6抽水。随着水位下降，当水位低于设定的最高水位时，停止信号的发出，单片机25向第二继电器29发出低电平信号，第二继电器29断开，使得水泵30失电，停止抽水，如此实现自动储水和排水的功能。

控温***包括第三继电器31及加热元件22，控制模块连接第三继电器31，第三继电器31连接加热元件，控制模块9控制第三继电器31的通断。温度传感器20实时检测温度信号，单片机25通过信号处理模块23将传感器的检测信息，转换成相应格式的数字信息后传输给数据处理模块35，数据处理模块35向客户端发送信息，客户端向用户手机应用软件发送实时温度情况。当温度低于温度下限时，单片机25的端口发送低电平命令第三继电器31闭合，加热元件22得电，加热直至温度达到单片机25所限定的加热范围内时，单片机25的端口发送高电平命令第三继电器31断开，加热元件22则停止加热，以此达到低温时的自动加热的目的。加热元件22为配合种植层1，可设置为平面结构的加热垫形式，以保证发热均匀。

控肥***包括第四继电器32及第二电磁阀33，控制模块9连接第四继电器32，第四继电器32连接第二电磁阀33，第二电磁阀33连接浓缩肥料的输入端，当接通电源后，单片机25复位并检测水位，同时实时时钟34开始工作以记录时间，每当实时时钟34记录时长达到1个月后，单片机25开始判断容器所含水量是否满足肥料投入所需水量，若水量过多以致肥料投入后将导致水位超出限定高度，则单片机25进入等待水位下降至水量适当的状态；若水量过少以致肥料投入后将导致植物出现烧苗情况，则单片机25控制第一继电器27闭合，第一电磁阀28注水，以控制水量适当；若水量适当，则单片机25控制第四继电器32闭合，第二电磁阀33动作，浓缩肥料通过顶端为针头的水管进入进水管8，并开始计时，当第二电磁阀33闭合时间达到1分钟后，单片机25控制第二电磁阀33断开，肥料停止注入，以此达到合理控制植物所需肥料浓度的功能。

上述的各部件除控制部分以外均安装于散热容器3的内部，散热容器3包括底面37及侧板，见图6，侧板与底面37合围成底部闭合而顶部开口的箱式结构，侧板是由平行布置的内层侧板38及外层侧板39构成的双层结构，内层侧板38与外层侧板39之间通过外层侧板39上的对流孔形成热对流，当盆内温度过高时，内层侧板38与外层侧板39之间空气也会因为热传导的原因升高温度，使得内层侧板38与外层侧板39之间的空气温度高于周围温度，通过开设在外层侧板39上的对流孔40，形成一个热对流，通过不断的热对流可以有效降低植物根系的温度，保护植物根部，不受外部高温的影响。

需使用时，对植物养护装置进行组装，根据散热容器3的大小确定支撑模块5的大小，将支撑腿15插在支撑面板11的凸起13上，并将吸水棉4通过圆孔14***并伸入支撑腿15中，在散热容器3内铺设组装好的支撑模块5。将带浮球的水位计19***圆孔14中，与控制模块9相连接，用进水管8将控制模块9与水龙头的进水口连接，用排水管8将水排到合适的位置。将水位传感器17通过橡胶钩子18与带浮球的水位计19相连，并将水位传感器17垂直置于储水层6的底部，另一头分别接于单片机25的两个触角，另接接地线21两根，用同样方法将实时时钟34、按钮26、LED数码管24与单片机25相连，随后将加热元件22安放于支撑模块5上，安装完成后，将无纺布2放入散热容器3中，并在无纺布2的底部剪切出多个直径与支撑模块5的小孔直径相同的洞，使带浮球的水位计19和吸水棉4能穿过，随后在无纺布2上涂抹控根涂料，以防止根系缠绕出现盘根。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种植物养护装置，其特征在于，包括散热容器、支撑模块、检测模块及控制模块，所述的支撑模块将散热容器分为上下两层,散热容器的上层为种植层,下层为储水层，在种植层的外部包覆有无纺布,所述的支撑模块上插有若干吸水棉，吸水棉的一端穿过无纺布置于种植层中，吸水棉的另一端通过支撑模块***储水层内，使得储水层内的水通过吸水棉输送至种植层，所述的控制模块分别连接检测模块、数据处理模块、控热***、控水***及控肥***，检测模块放置于储水层中，所述的控制模块通过数据处理模块将检测模块的采集的数据进行传输、处理，并控制控热***、控水***及控肥***，以实现对植物的远程控制。

2.根据权利要求1所述的一种植物养护装置，其特征在于，所述的支撑模块包括支撑面板及支撑腿，支撑模块由多个组合后的支撑面板及支撑腿拼接而成，所述的支撑面板的边缘设置有压槽，支撑面板上开设有圆孔，对应圆孔的位置在支撑面板的底面设有凸起，所述的支撑腿的顶部与凸起相卡合固定，吸水棉穿过支撑面板上的圆孔并***支撑腿内，利用支撑腿底部的小孔将储水层内的水输送至种植层内。

3.根据权利要求1所述的一种植物养护装置，其特征在于，所述的散热容器包括底面及侧板，侧板与底面合围成底部闭合而顶部开口的箱式结构，所述的侧板是由平行布置的内层侧板及外层侧板构成的双层结构，所述的内层侧板与外层侧板之间通过外层侧板上的对流孔形成热对流。

4.根据权利要求1所述的一种植物养护装置，其特征在于，所述的控制模块包括单片机及信号转换模块，所述的单片机分别连接数据处理模块、控热***、控水***及控肥***，单片机将检测模块采集的数据经过信号转换模块转换后传输至数据处理模块，数据处理模块进行处理，处理信号经信号转换模块转换后传输至单片机。

5.根据权利要求1或4所述的一种植物养护装置，其特征在于，所述的数据处理模块包括数据传输模块、数据处理端及服务器数据库，所述的数据传输模块、数据处理端及服务器数据库之间通过无线形式进行通信，所述的数据传输模块发送检测数据至数据处理端，并储存至服务器数据库中，所述的数据处理端向数据传输模块发送操作指令，数据传输模块将操作指令传递至控制模块。

6.根据权利要求1或4所述的一种植物养护装置，其特征在于，所述的检测模块包括水位传感器及温度传感器，水位传感器用于检测储水层内的水位，温度传感器用于检测散热容器中的温度。

7.根据权利要求1或4所述的一种植物养护装置，其特征在于，所述的控水***包括进水管、排水管、水泵、第一继电器、第二继电器及第一电磁阀，所述的控制模块分别连接第一继电器及第二继电器，控制模块根据检测模块发出的水位信号控制第一继电器及第二继电器的通断；所述的第一继电器连接第一电磁阀，当水位降低到设定的最低水位时，控制模块通过第一继电器控制第一电磁阀利用进水管向储水层供水；所述的第二继电器连接水泵，水泵连接至排水管，当水位达到设定的最高水位时，控制模块通过第二继电器控制水泵利用排水管从储水层抽水。

8.根据权利要求1或4所述的一种植物养护装置，其特征在于，所述的控温***包括第三继电器及加热元件，所述的控制模块连接第三继电器，第三继电器连接加热元件，所述的控制模块控制第三继电器的通断，从而使得当温度低于温度下限时，在第三继电器的控制下，加热元件能加热至温度达到控制模块限定的加热温度范围后停止加热。

9.根据权利要求1或4所述的一种植物养护装置，其特征在于，所述的控肥***包括第四继电器及第二电磁阀，所述的控制模块连接第四继电器，第四继电器连接第二电磁阀，所述的第二电磁阀连接浓缩肥料的输入端，所述的控制模块控制第四继电器的通断，从而控制第二电磁阀通过进水管往储水层内输入浓缩肥料。

10.根据权利要求1或4所述的一种植物养护装置，其特征在于，所述的控制模块还连接有LED数码管、实时时钟及按钮，所述的LED数码管用于显示植物干燥周期的天数，所述的实时时钟在控制模块接通后记录时间，所述的按钮用于设定植物干燥周期天数。