基於zigbee通信功能的智能型土培植物生長栽培裝置的製作方法

2023-06-13 04:06:31 2

專利名稱：基於zigbee通信功能的智能型土培植物生長栽培裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種植物生長栽培裝置，尤其是一種具有通信功能的智能型土培植物生長栽培裝置。
背景技術：
目前智能種植技術已日趨成熟，對於大規模的種植普遍採用系統化的管理方式，其成本是家庭及小型種植望塵莫及的。對於傳統的家庭陽臺種植，以往的專利都沒有做到考慮周全，有的只是做了簡單的缺水檢測，而有的則沒有考慮成本，只顧一味的做土壤環境檢測，實際上不同的植物對土壤環境的要求是不一樣的，因此，都不能得到很好的推廣。
發明內容本實用新型提供一種基於zigbee通信功能的智能型土培植物生長栽培裝置，其通過對土培植物主要生長環境參數的監測，可本機顯示生長環境報警信息，也可通過zigbee通信模塊發送生長環境報警信息提示種植者採取相應的處理方法和反向實現部分環境控制功能。本實用新型提供的技術方案是所述基於zigbee通信功能的智能型土培植物生長栽培裝置，包括栽培花盆，所述栽培花盆包括控制及顯示區域、培植區域、蓄水區域；所述控制及顯示區域位於栽培花盆前面上部，所述蓄水區域位於培植區域下方，培植區域底部設置滲水漏鬥，連通至蓄水區域；所述栽培花盆的上沿設有光照傳感器，光照傳感器通過設於栽培花盆側壁內的第一導線連接到控制及顯示區域。所述控制及顯示區域包括zigbee通信模塊、控制單元和顯示單元。所述控制單元包括具有運算和存儲能力的控制器；所述顯示單元用於顯示系統參數和監測數據，可以採用發光LED顯示。所述控制單元的輸入端連接PH值傳感器、光照傳感器、溫、溼度傳感器、水位開關，所述控制單元的輸出端連接排水閥和顯示單元，所述控制單元連接Zigbee通信模塊；所述zigbee通信模塊能將報警信息發送到zigbee終端，zigbee終端也能夠發送控制信號給zigbee通信模塊，控制信號再傳入控制單元，以控制排水閥的開啟與關閉。所述培植區域內設置溫、溼度傳感器和PH值傳感器，溫、溼度傳感器和PH值傳感器通過密封在防水套管內的第二導線連接到控制及顯示區域中控制單元；所述蓄水區域底部設置常閉的排水閥，所述排水閥通過控制線連接到控制及顯示區域中控制單元，在接收到開啟信號時才打開；蓄水區域內設有水位開關和浮子，浮子上帶有磁體，當磁體靠近水位開關時，水位開關產生水位信號發送至控制及顯示區域中控制單
J Li ο所述PH值傳感器向控制單元內輸入對應植物生長土壤的PH值，所述光照傳感器將檢測的光照強度輸入控制單元內，所述溫、溼度傳感器向控制單元內輸入對應植物生長土壤的溫度值及溼度值；控制單元通過顯示單元顯示報警信息。[0010]所述光照傳感器包括第一光照傳感器和第二光照傳感器，第一光照傳感器位於栽培花盆的上沿前部，第二光照傳感器位於栽培花盆的上沿後部。所述蓄水區域內自下而上設有多個水位開關，所述多個水位開關依次設置在豎直軸上，所述浮子隨水位沿豎直軸上下運動。所述zigbee通信模塊能將報警信息發送到zigbee終端,zigbee終端也能夠發送控制信號給zigbee通信模塊，控制信號再傳入控制單元，以控制排水閥的開啟與關閉。所述控制線埋設於栽培花盆底部。本實用新型的優點通過對植物主要生長環境參數的監測，並將監測的參數與預設的參數值比較判斷，通過本機顯示生長環境報警信息，通過zigbee通信模塊發送生長環境報警信息提示種植者採取相應的處理方法和反向實現部分環境控制功能，取代了傳統的只會為植物澆水的種植理念，以智能提示用戶採用合適的處理方法；本實用新型通用性好，成本低，操作簡單方便，提高種植的效果。

圖1為本實用新型的結構組成示意圖。圖2為本實用新型功能模塊連接示意圖。圖3為本實用新型部分程序流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。如圖1所示，所述基於zigbee通信功能的智能型土培植物生長栽培裝置，包括栽培花盆18，所述栽培花盆18包括控制及顯示區域1、培植區域2、蓄水區域3 ;所述控制及顯示區域I位於栽培花盆18前面上部，所述蓄水區域3位於培植區域2下方，培植區域2底部設置滲水漏鬥4，連通至蓄水區域3 ;所述栽培花盆18的上沿設有光照傳感器，光照傳感器通過設於栽培花盆18側壁內的第一導線7連接到控制及顯示區域I。所述控制及顯示區域I包括zigbee通信模塊、控制單元和顯示單元。所述控制單元包括具有運算和存儲能力的控制器；所述顯示單元用於顯示系統參數和監測數據，可以採用發光LED顯示。所述控制單元的輸入端連接PH值傳感器8、光照傳感器、溫、溼度傳感器9、水位開關,所述控制單元的輸出端連接排水閥16和顯示單元,所述控制單元連接Zigbee通信模塊。所述培植區域2內設置溫、溼度傳感器9和PH值傳感器8，溫、溼度傳感器9和PH值傳感器8通過密封在防水套管內的第二導線10連接到控制及顯示區域I中控制單元。所述蓄水區域3底部設置常閉的排水閥16，所述排水閥16通過控制線17連接到控制及顯示區域I中控制單元，在接收到開啟信號時才打開；蓄水區域3內設有水位開關和浮子15，浮子15上帶有磁體14，當磁體14靠近水位開關時，水位開關產生水位信號發送至控制及顯示區域I中控制單元。所述PH值傳感器8向控制單元內輸入對應植物生長土壤的PH值，所述光照傳感器將檢測的光照強度輸入控制單元內，所述溫、溼度傳感器9向控制單元內輸入對應植物生長土壤的溫度值及溼度值；控制單元通過顯示單元顯示報警信息。[0024]所述光照傳感器包括第一光照傳感器5和第二光照傳感器6，第一光照傳感器5位於栽培花盆18的上沿前部，第二光照傳感器6位於栽培花盆18的上沿後部。所述蓄水區域3內自下而上設有多個水位開關，所述多個水位開關依次設置在豎直軸上，所述浮子15隨水位沿豎直軸上下運動。所述zigbee通信模塊能將報警信息發送到種植者手持zigbee終端，種植者手持zigbee終端也能夠發送控制信號給zigbee通信模塊，控制信號再傳入控制單元，以控制排水閥16的開啟與關閉。所述zigbee通信模塊採用基於TI公司cc2530晶片的模塊，該模塊傳輸距離可達2-4KM，平均功耗為100mA，傳輸速率可達115. 2kbps，並且具有數據加密功能。該模塊通過配置具有五種工作方式，包括關機、低增益、高增益、僅發送和關機狀態，通過控制核心板的軟體可靈活配置。所述控制線17埋設於栽培花盆18底部。在本智能型土培植物生長栽培裝置種植植物前，首先由廠商將種植植物的種類固化到控制單元內的處理器FLASH中，當系統上電後，處理器首先進入設備初始化，此步驟完成處理器晶片及其他晶片功能引腳的配置。步驟完成從FLASH調取種植植物參數到內部RAM中，如預設PH值中的PH上限值、PH下限值，預設光照強度值的光照強度上限值、光照強度下限值，預設溫溼度值的溫溼度上限值、溫溼度下限值，然後進入各監測參數的判斷。如圖1所示，水位開關包括高水位開關U、中水位開關12、低水位開關13，由常開幹簧管構成，幹簧管會因靠近的磁體而使兩端極化，從而實現短接。3個水位開關依次設置在豎直軸上，浮子15隨水位沿豎直軸上下運動。浮子15由壓縮泡沫構成，磁體14嵌入在浮子15上。所述浮子15隨水位不同而經過不同的水位開關，當浮子15處在低水位開關13時，磁體14引起低水位開關13的幹簧管短接，水位信號傳送到控制及顯示區域I中控制單元的輸入端，此時判斷為缺水，控制及顯示區域I的發光LED給出缺水提示。當浮子15處在中水位開關12時，磁體14引起中水位開關12的幹簧管短接，水位信號傳送到控制及顯示區域I中控制單元的輸入端，此時判斷為滿水，控制及顯示區域I的發光LED給出滿水提示。當浮子15處在高水位開關11時，磁體14引起高水位開關11的幹簧管短接，水位信號傳送到控制及顯示區域I中控制單元的輸入端，此時判斷為過水，控制及顯示區域I的發光LED給出過水提示，控制單元通過埋設於栽培花盆18底部的控制線17控制排水閥16打開。如圖2所示，為本實用新型功能模塊連接示意圖，所述控制單元的輸入端與PH值傳感器8相連，PH值傳感器8向控制單元內輸入對應植物生長土壤的PH值，控制單元將所述輸入的PH值與控制單元內的預設PH值比較，且當檢測輸入的PH值與預設PH值不匹配時，控制單元通過顯示單元輸出土壤酸鹼性報警信息及處理方法，且通過zigbee通信模塊將酸鹼性報警信息發送到種植者手持zigbee終端，直至PH值傳感器檢測的PH值與控制單元內的預設PH值匹配。本實用新型實施例中，所述檢測輸入的PH值與預設PH值不匹配時，是指檢測的PH值與預設PH值不同或不在預設PH值的範圍內，下述檢測值與預設值不匹配的含義均相同。同時，所述控制單元的輸入端還與光照傳感器相連，所述光照傳感器將檢測的光照強度輸入控制單元內，並由控制單元內的軟體程序統計對應的光照時間，當所述光照時間與控制單元內的預設光照時間不匹配時，控制單元通過顯示單元顯示光強報警信息，且通過zigbee通信模塊將光強報警信息發送到種植者手持zigbee終端。再者，所述控制單元的輸入端還與溫、溼度傳感器9相連，控制單元的輸出端與排水閥相連；溫、溼度傳感器9向控制單元內輸入對應植物生長土壤的溫度值及溼度值，當所述檢測的溫度值與控制單元內的預設溫度值不匹配時，控制單元通過顯示單元輸出溫度報警信息，且通過zigbee通信模塊將溫度報警信息發送到種植者手持zigbee終端；且當所述檢測的溼度值與控制單元內的預設溼度值不匹配時，進入本機顯示溼度報警程序，並通過zigbee通信模塊將溼度報警信息發送到種植者手持zigbee終端，控制單元決策是否打開排水閥。如圖3所示，為本實用新型的部分程序流程圖；其中，本實用新型實施例中預設PH值、預設溫度值、預設溼度值、預設光照強度值及預設光照時間值都是根據所選定種植植物的類型來確定的，不同的植物應當設置不同的預設參數，以滿足相應植物生長環境參數，達到提高植物生長環境的目的。工作時，PH值傳感器8向控制及顯示區域I內的控制單元輸入檢測的土壤PH值，光照傳感器向控制及顯示區域I內的控制單元輸入植物的光照強度值，溫、溼度傳感器9向控制及顯示區域I內的控制單元輸入土壤溫度值及溼度值。控制及顯示區域I內的控制單元首先判讀檢測的PH值是否超過預設PH值，如果超過預設PH值，則判斷是否超過預設PH下限值，如果超過預設PH下限值，則進入顯示酸性報警，並調用zigbee報警程序，將酸性報警信息發送給種植者。如果沒有超過PH下限值，則進入本機顯示鹼性報警，並調用zigbee報警程序，將鹼性報警信息發送給種植者，控制及顯示區域I內的發光LED會給出相應提示，直至種植人通過相應的處理程序處理後使得土壤的PH值與預設PH值匹配為止。如果檢測的PH值與預設PH值匹配時，則進入判斷光照時間是否超過預設光照時間上限值，如果光照時間超過預設上限值，則進入判斷檢測的光強度是否超過預設光強上限值，如果檢測的光強度超過預設光強上限值，則進入本機顯示光強報警程序，並調用zigbee報警程序，將光強報警信息發送給種植者。如果光強度沒有超過預設光強上限值，則進入下一判斷程序。當光照時間未超過預設光照時間的下限值時，通過控制及顯示區域I內的發光LED提示種植者需要補充光照。當判斷完光照時間則進入判斷土壤溫度是否超過預設溫度上限值、預設溫度下限值，如果檢測的溫度超過預設溫度上限值、溫度下限值，則進入本機顯示溫度報警程序，並調用zigbee報警程序，將溫度報警信息發送給種植者。如果土壤溫度沒有超過預設溫度上限值、下限值，則進入土壤溼度判斷步驟。如果土壤溼度超過預設溼度值，則判斷土壤溼度是否超過預設溼度上限值，如果土壤溼度超過預設溼度上限值，則進入本機顯示溼度報警程序，並調用zigbee報警程序，將溼度報警信息發送給種植者，開啟排水閥，如果土壤溼度沒有超過預設溼度上限值，則直接返回。在前述過程中，若種植者手持zigbee終端接收到來自zigbee通信模塊的溼度報警信息，種植者能夠通過手持zigbee終端反向發送控制信號給zigbee通信模塊，控制信號再傳入控制單元，以控制排水閥16的開啟與關閉。本實用新型通過對植物主要生長環境參數的監測，並將監測的參數與預設的參數值比較判斷，來提示種植者採用相應的處理辦法，取代了傳統的只會為植物澆水的種植理念，以智能提示用戶採用合適的處理方法；本實用新型操作簡單，通用性好。
權利要求1.一種基於Zigbee通信功能的智能型土培植物生長栽培裝置，包括栽培花盆(18)，其特徵是所述栽培花盆(18)包括控制及顯示區域(I)、培植區域(2)、蓄水區域(3);所述控制及顯示區域(I)位於栽培花盆(18)前面上部，所述蓄水區域(3)位於培植區域(2)下方，培植區域(2)底部設置滲水漏鬥(4)，連通至蓄水區域(3);所述栽培花盆(18)的上沿設有光照傳感器，光照傳感器通過第一導線(7)連接到控制及顯示區域(I); 所述控制及顯示區域(I)包括zigbee通信模塊、控制單元和顯示單元,所述控制單元的輸入端連接PH值傳感器(8)、光照傳感器、溫、溼度傳感器(9)、水位開關，所述控制單元的輸出端連接排水閥(16)和顯示單元，所述控制單元連接Zigbee通信模塊；所述zigbee通信模塊能將報警信息發送到zigbee終端,zigbee終端也能夠發送控制信號給zigbee通信模塊，控制信號再傳入控制單元，以控制排水閥(16)的開啟與關閉； 所述培植區域(2)內設置溫、溼度傳感器(9)和PH值傳感器(8)，溫、溼度傳感器(9)和PH值傳感器(8)通過第二導線(10)連接到控制及顯示區域(I)中控制單元； 所述蓄水區域(3)底部設置常閉的排水閥(16)，所述排水閥(16)通過控制線(17)連接到控制及顯示區域(I)中控制單元，在接收到開啟信號時才打開；蓄水區域(3)內設有水位開關和浮子(15)，浮子(15)上帶有磁體(14)，當磁體(14)靠近水位開關時，水位開關產生水位信號發送至控制及顯示區域(I)中控制單元； 所述PH值傳感器(8)向控制單元內輸入對應植物生長土壤的PH值，所述光照傳感器將檢測的光照強度值輸入控制單元內，所述溫、溼度傳感器(9)向控制單元內輸入對應植物生長土壤的溫度值及溼度值；控制單元通過顯示單元顯示報警信息。
2.如權利要求1所述的基於zigbee通信功能的智能型土培植物生長栽培裝置，其特徵是所述光照傳感器包括第一光照傳感器(5)和第二光照傳感器(6)，第一光照傳感器(5)位於栽培花盆(18)的上沿前部，第二光照傳感器(6)位於栽培花盆(18)的上沿後部。
3.如權利要求1所述的基於zigbee通信功能的智能型土培植物生長栽培裝置，其特徵是所述蓄水區域(3)內自下而上設有多個水位開關，所述多個水位開關依次設置在豎直軸上，所述浮子(15)隨水位沿豎直軸上下運動。
4.如權利要求1所述的基於zigbee通信功能的智能型土培植物生長栽培裝置，其特徵是所述控制線(17)埋設於栽培花盆(18)底部。
專利摘要本實用新型涉及一種基於zigbee通信功能的智能型土培植物生長栽培裝置，包括栽培花盆，所述栽培花盆包括控制及顯示區域、培植區域、蓄水區域；控制及顯示區域位於栽培花盆前面上部，蓄水區域位於培植區域下方，培植區域底部設置滲水漏鬥，連通至蓄水區域。所述控制及顯示區域內包含有zigbee通信模塊、控制單元和顯示單元；栽培花盆的上沿設有光照傳感器。培植區域內設置溫、溼度傳感器和PH值傳感器。蓄水區域底部設置常閉的排水閥，在接收到開啟信號時才打開；蓄水區域內設有多個水位開關和浮子，浮子上帶有磁體。本實用新型能通過zigbee通信模塊發送生長環境報警信息提示種植者採取相應的處理方法和反向實現部分環境控制功能。
文檔編號A01G27/02GK202841980SQ201220535398

公開日2013年4月3日 申請日期2012年10月18日 優先權日2012年10月18日
發明者高揚, 徐高松, 張瑞清 申請人:江蘇物聯網研究發展中心