一種屋頂植物灌溉系統的製作方法

2023-10-17 21:59:09

本實用新型涉及屋頂植物種植設備技術領域，更具體地說，它涉及一種屋頂植物灌溉系統。

背景技術：

隨著城市的發展，城市產生的熱島效應，城市大氣環境的惡化越來越嚴重。城市屋頂綠化可以大大增加城市的綠化面積，淨化城市空氣，緩解熱島效應。但是，屋頂植物種植在實踐過程中出現了一些問題，例如，夏日高溫時節，由於氣溫很高，而屋頂植物的種植土層很淺，容易導致植物缺水死亡。現有的屋頂植物灌溉系統，大多為定時灌溉，也結合土壤溼度進行灌溉，如專利公告號為CN203939190U的中國專利，公開了一種屋頂花園，其通過自動檢測種植土層中的溼度，當溼度小於預設值時，控制器則打開電磁閥向種植土層通水灌溉種植層，上述方案存在一個較大的問題：屋頂的溫度往往較地面溫度高，而植物處在很高溫度的環境中，直接灌溉反而會讓植物死亡（灌溉使得植物根部溫度降低，吸水性降低，而外部高溫環境中葉片蒸騰作用卻有所增加，植物出現水分入不敷出的現象，最終出現失水性死亡）。如何根據植物所處的實時環境對植物進行適當地灌溉，對於提高屋頂植物的存活率，改善城市環境具有重要意義。

技術實現要素：

針對實際運用中屋頂植物灌溉系統沒有切合環境溫度，灌溉方式單一而造成屋頂植物死亡的問題，本實用新型在於提供一種屋頂植物灌溉系統。

對於本實用新型中的屋頂植物灌溉系統，具體方案如下：

一種屋頂植物灌溉系統，包括控制單元、儲水單元、以及灌溉用管路單元，還包括：

溫度檢測單元，設置於屋頂植物種植層表面，用於檢測屋頂植物所處環境的溫度，輸出一溫度檢測信號至控制單元；

所述管路單元包括至少一根與儲水單元相連通的水管以及設置於水管上的水流噴嘴與霧化噴嘴，所述水流噴嘴及霧化噴嘴與所述水管之間分別設置有與所述控制單元控制連接的第一電磁閥以及第二電磁閥；

所述控制單元定時控制第一電磁閥導通，並響應於所述溫度檢測信號變化控制第一電磁閥、第二電磁閥同時導通。

通過上述技術方案，當屋頂植物種植層所處環境的溫度處於正常區間時，控制器定時控制第一電磁閥導通，這時採用水流噴嘴對屋頂植物種植層進行灌溉，當溫度超過預設值時，第一電磁閥與第二電磁閥同時導通，這時在利用水流噴嘴灌溉的同時打開霧化噴嘴，使得植物灌溉時的環境溫度有所降低，避免了由於植物根部溫度下降而環境溫度過高而造成的植物失水的現象，有利於屋頂植物的健康生長，有利於城市環境的改善。

進一步的，所述溫度檢測單元包括至少一個設置於屋頂植物種植層表面的溫度傳感器，所述溫度傳感器檢測種植層環境溫度並輸出所述溫度檢測信號。

通過上述技術方案，可以十分方便的檢測到屋頂植物種植層所處環境的溫度。

進一步的，所述控制單元包括：

基準電壓生成模塊，用以生成第一基準電壓信號、第二基準電壓信號及第三基準電壓信號；

比較模塊，包括第一比較器與第二比較器，所述第一比較器的正向信號輸入端與反向信號輸入端分別接收所述溫度檢測信號及第一基準電壓信號，輸出第一比較信號；所述第二比較器的反向信號輸入端與正向信號輸入端接收所述溫度檢測信號及第二基準電壓信號，輸出第二比較信號；

定時器模塊，包括一定時器，所述定時器的信號輸出端定時輸出高電平信號，持續預設時間後輸出低電平信號；

信號處理模塊，包括第一與門、第二與門及第三與門，所述第一與門的信號輸入端分別耦接於第一比較信號及第二比較信號，信號輸出端輸出第一中間信號；所述第二與門的信號輸入端分別耦接於定時器的信號輸出端及第一中間信號，信號輸出端與第一電磁閥電連接；所述第三與門的其中一個信號輸入端與所述定時器的信號輸出端耦接，另一信號輸入端經一非門後與第二比較信號耦接，所述第三與門的信號輸出端與所述第二電磁閥電連接。

通過上述技術方案，由第一比較器與第二比較器可以確定植物種植層的溫度區間，當檢測到屋頂植物種植層所處環境的溫度處於上述區間時，第一與門輸出一高電平信號，此時只要定時器輸出高電平信號，第一電磁閥便被導通，這時屋頂植物種植層的灌溉主要取決於定時器的時間設置。當環境溫度高於上述溫度區間時，第二比較器輸出一低電平信號，經非門反向後變為高電平，此時第二與門的信號輸出端輸出高電平，即此時若定時器輸出高電平，則第三與門講輸出高電平，第二電磁閥將會被導通，此時，在對屋頂植物種植層進行灌溉的同時，霧化噴嘴還會噴出水霧為環境降溫。同樣，在環境溫度很低時，不易於灌溉，這時第一比較器輸出低電平，第二比較器輸出高電平，當定時器輸出高電平後，只有第二電磁閥導通，霧化噴嘴噴出水霧而不是直接給植物種植層進行灌溉。

進一步的，所述第三與門的信號輸出端與第二電磁閥之間設有一延時狀態鎖存器。

通過設置狀態鎖存器，可以有效地延長霧化噴嘴的工作時間，使得植物種植層在灌溉後的一段時間內，周圍的環境都能處於一個比較適宜的溫度。

進一步的，所述屋頂植物種植層中設有一用於檢測屋頂植物種植層溼度的溼度檢測單元，所述溼度檢測單元輸出一溼度檢測信號至所述控制單元；

所述控制單元還包括一第三比較器，所述第三比較器的反向信號輸入端與正向信號輸入端分別與所述溼度檢測信號及第三基準電壓信號耦接，輸出端輸出一觸發信號；

所述第二與門信號輸出端與第一電磁閥之間設置有一開關元件，所述開關元件響應於所述觸發信號，控制第二與門信號輸出端與第一電磁閥之間的通斷。

通過上述技術方案，當土壤溼度較大時，這時開關元件關斷第二與門與第一電磁閥之間的電信號傳輸通道，第一電磁閥在定時時間到之後也不會被打開，保證了植物種植層不會被重複灌溉。

進一步的，所述開關元件包括設置於第二與門信號輸出端與第一電磁閥之間的NMOS管，所述NMOS管的柵極與上述觸發信號耦接、所述NMOS管的漏極與源極分別與第二與門的信號輸出端及第一電磁閥輸入端耦接。

通過上述技術方案，當觸發信號為高電平時，即土壤溼度過小時，NMOS管被導通，此時若定時器定時時間到，第一電磁閥才被導通。

進一步的，所述儲水單元包括一水箱，所述水箱由陶瓷製成且與所述水管相連通。

通過上述技術方案，可以對用於灌溉的水進行預熱，將水體的溫度適當提高。

本實用新型的有益效果如下：

（1）通過設置水流噴嘴與霧化噴嘴，在環境溫度過高時同時啟動二者，保證了植物種植層在灌溉時環境溫度處於適當的區間，有利於植物對水分的吸收，提高屋頂植物的存活率；

（2）通過設置溼度傳感器，避免了植物種植層在土壤溼度較大時被重複灌溉。

附圖說明

圖1為本實用新型的整體示意圖；

圖2為控制單元的電路原理示意圖（實施例一）；

圖3為控制單元的電路原理示意圖（實施例二）。

附圖標誌：1、植物種植層；2、溫度檢測單元；3、管路單元；4、儲水單元；5、控制單元；31、水管；32、第一電磁閥；33、第二電磁閥；34、水流噴嘴；35、霧化噴嘴；21、溫度傳感器；51、基準電壓生成模塊；52、比較模塊；53、第一比較器；54、第二比較器；55、定時器；56、信號處理模塊；561、第一與門；562、第二與門；563、第三與門；564、非門；6、溼度檢測單元；61、第三比較器；7、開關元件。

具體實施方式

本實用新型在於提供一種能夠根據環境溫度，改變植物灌溉方式，從而更有利於植物生長的屋頂植物灌溉系統。

下面結合實施例及圖對本實用新型作進一步的詳細說明，但本實用新型的實施方式不僅限於此。

實施例一：如圖1和圖2所示，一種屋頂植物灌溉系統，其主體結構與現有技術類似，主要包括控制單元5、儲水單元4、以及灌溉用管路單元3。上述控制單元5設置於屋頂的控制箱中，灌溉用管路單元3包括設置於種植層之上的水管31，儲水單元4包括一個水箱用於存儲雨水或自來水。除此之外，該屋頂植物灌溉系統還包括：溫度檢測單元2，設置於屋頂植物種植層1表面，用於檢測屋頂植物所處環境的溫度，輸出一溫度檢測信號至控制單元5；管路單元3包括至少一根與儲水單元4相連通的水管31以及設置於水管31上的水流噴嘴34與霧化噴嘴35，水流噴嘴34及霧化噴嘴35與水管31之間分別設置有與控制單元5控制連接的第一電磁閥32以及第二電磁閥33；控制單元5定時控制第一電磁閥32導通，並響應於溫度檢測信號變化控制第一電磁閥32、第二電磁閥33同時導通。上述技術方案，當屋頂植物種植層1所處環境的溫度處於正常區間時，控制器定時控制第一電磁閥32導通，這時採用水流噴嘴34對屋頂植物種植層1進行灌溉，當溫度超過預設值時，第一電磁閥32與第二電磁閥33同時導通，這時在利用水流噴嘴34灌溉的同時打開霧化噴嘴35，使得植物灌溉時的環境溫度有所降低，避免了由於植物根部溫度下降而環境溫度過高而造成的植物失水的現象，有利於屋頂植物的健康生長，有利於城市環境的改善。

對於溫度檢測單元2，主要包括至少一個設置於屋頂植物種植層1表面的溫度傳感器21，實際運用中為保證檢測的精度，上述傳感器的數量可能為多個，溫度傳感器21檢測種植層環境溫度並輸出溫度檢測信號。

對於控制單元5，包括：

基準電壓生成模塊51，用以生成第一基準電壓信號、第二基準電壓信號及第三基準電壓信號；比較模塊52，包括第一比較器53與第二比較器54，第一比較器53的正向信號輸入端與反向信號輸入端分別接收溫度檢測信號及第一基準電壓信號，輸出第一比較信號；第二比較器54的反向信號輸入端與正向信號輸入端接收溫度檢測信號及第二基準電壓信號，輸出第二比較信號；定時器模塊，包括一定時器55，定時器55的信號輸出端定時輸出高電平信號，持續預設時間後輸出低電平信號，由於定時器55定時輸出高低電平的技術已經有許多公開，在此便不再贅述。信號處理模塊56，包括第一與門561、第二與門562及第三與門563，第一與門561的信號輸入端分別耦接於第一比較信號及第二比較信號，信號輸出端輸出第一中間信號；第二與門562的信號輸入端分別耦接於定時器55的信號輸出端及第一中間信號，信號輸出端與第一電磁閥32電連接；第三與門563的其中一個信號輸入端與定時器55的信號輸出端耦接，另一信號輸入端經一非門564後與第二比較信號耦接，第三與門563的信號輸出端與第二電磁閥33電連接。

上述基準電壓生成模塊51包括至少三個相互串聯分壓設置的電阻，上述基準電壓從上述相鄰兩個電阻之間接出，這種設置的優勢在於當電源電壓不變時，可以使得基準電壓保持恆定。

上述控制單元5的控制過程如下：設定第一基準電壓信號及第二基準電壓信號，由第一比較器53與第二比較器54可以確定植物種植層1的溫度區間，當檢測到屋頂植物種植層1所處環境的溫度處於上述區間時，第一與門561輸出一高電平信號，此時只要定時器55輸出高電平信號，第一電磁閥32便被導通，這時屋頂植物種植層1的灌溉主要取決於定時器55的時間設置。當環境溫度高於上述溫度區間時，第二比較器54輸出一低電平信號，經非門564反向後變為高電平，此時第二與門562的信號輸出端輸出高電平，即此時若定時器55輸出高電平，則第三與門563講輸出高電平，第二電磁閥33將會被導通，此時，在對屋頂植物種植層1進行灌溉的同時，霧化噴嘴35還會噴出水霧為環境降溫。同樣，在環境溫度很低時，不易於灌溉，這時第一比較器53輸出低電平，第二比較器54輸出高電平，當定時器55輸出高電平後，只有第二電磁閥33導通，霧化噴嘴35噴出水霧而不是直接給植物種植層1進行灌溉。

為了有效地延長霧化噴嘴35的工作時間，使得植物種植層1在灌溉後的一段時間內，周圍的環境都能處於一個比較適宜的溫度，第三與門563的信號輸出端與第二電磁閥33之間設有一延時狀態鎖存器。

水箱由陶瓷製成且與水管31相連通，通過上述技術方案，可以對用於灌溉的水進行預熱，將水體的溫度適當提高。

實施例二：結合圖1與圖3所示，一種屋頂植物灌溉系統，與實施例一的區別在於：屋頂植物種植層1中設有一用於檢測屋頂植物種植層1溼度的溼度檢測單元6，溼度檢測單元6輸出一溼度檢測信號至控制單元5，控制單元5還包括一第三比較器61，第三比較器61的反向信號輸入端與正向信號輸入端分別與溼度檢測信號及第三基準電壓信號（即實施例一中的第三基準電壓信號）耦接，輸出端輸出一觸發信號，第二與門562信號輸出端與第一電磁閥32之間設置有一開關元件7，開關元件7響應於觸發信號，控制第二與門562信號輸出端與第一電磁閥32之間的通斷。上述溼度檢測單元6主要包括一溼度檢測傳感器。

當土壤溼度較大時，這時開關元件7關斷第二與門562與第一電磁閥32之間的電信號傳輸通道，第一電磁閥32在定時時間到之後也不會被打開，保證了植物種植層1不會被重複灌溉。

具體而言，開關元件7包括設置於第二與門562信號輸出端與第一電磁閥32之間的NMOS管，NMOS管的柵極與上述觸發信號耦接、NMOS管的漏極與源極分別與第二與門562的信號輸出端及第一電磁閥32輸入端耦接。上述開關元件7的元器件選擇也可以為開關三極體等，對此並不唯一。上述技術方案中，當觸發信號為高電平時，即土壤溼度過小時，NMOS管被導通，此時若定時器55定時時間到，第一電磁閥32才被導通，最終的效果便是：當土壤溼度大於預設值時，第一電磁閥32在定時時間到了之後不會打開，只有第二電磁閥33導通，此時只會噴出一些水霧，適當的降低周圍環境的溫度。

以上僅是本實用新型的優選實施方式，本實用新型的保護範圍並不僅局限於上述實施例，凡屬於本實用新型思路下的技術方案均屬於本實用新型的保護範圍。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理前提下的若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護範圍。