植物牆智能控制系統及控制方法
2023-05-12 15:40:21 1
專利名稱：植物牆智能控制系統及控制方法
技術領域：
本發明涉及ー種植物牆智能控制系統及控制方法。
背景技術：
隨著我國農業科技的不斷發展，智能農業正逐漸走進人們的生活。家用植物牆、高級辦公會所植物牆、室外大型景觀植物牆等越來越多，植物牆逐步走進家庭、高端辦公場所、休閒度假場所等不同場所。而現有的植物牆其自動化 程度不高，需要操作人員現場採集數據信息，數據採集完成後，操作人員分析採集到的數據信息，並自行判斷是否需要執行相應的操作，若需要，操作人員到現場開啟相應的設備，無法做到遠程查看、遠程控制和遠程技術支持，消費者使用過程極為不便，且從數據採集到控制執行之間耗費了大量的時間，在這段時間內，植物牆極易發生死亡等不良現象，給消費者帶來了巨大的財產損失，也影響了植物牆產品在市場上的信譽。
發明內容
本發明的目的即在於克服現有技術的不足，提供ー種植物牆智能控制系統及控制方法，採用自動化智能控制與人工手動控制相結合，集遠程監控、遠程修改設備參數和近端監控於一體，控制精準，降低了設備成本和管理成本。本發明的目的通過以下技術方案來實現植物牆智能控制系統及控制方法，它包括設於控制中心的主控板和顯示板，設於植物智能牆用水點的一路或多路水路、一個或多個溫度傳感器、ー個或多個溼度傳感器、ー個或多個風機、ー個或多個臭氧發生器、ー個或多個負離子發生器、一個或多個香薰、一個或多個補光燈、ー個或多個加溼器、ー個或多個超聲波霧化器，以及設於供水點的ー個或多個水池、ー個或多個液肥池，水池、液肥池內分別設有ー個或多個水位傳感器，水池、液肥池與植物智能牆用水點之間的水路上對應安裝有水泵、液肥泵，每路水路上還安裝有水路電磁閥，水路電磁閥的控制端、溫度傳感器、溼度傳感器、水位傳感器、風機、臭氧發生器、負離子發生器、香薰、補光燈、加溼器、超聲波霧化器分別通過通信線路與主控板上的水路控制端ロ、溫度控制端ロ、溼度控制端ロ、水位控制端ロ、風機控制端ロ、臭氧發生器控制端ロ、負離子發生器控制端ロ、香薰控制端ロ、補光燈控制端ロ、加溼器控制端ロ、超聲波霧化器控制端ロ對應連接，主控板通過通信線路與RTC定時電路、LED、FLASH、蜂鳴器電連接，主控板還通過串行通信接ロ與顯示板連接，顯示板通過通信線路分別與按鍵組、液晶屏、LED、紅外、蜂鳴器電連接。所述的溼度傳感器包括一個或多個空氣溼度傳感器、一個或多個土壤溼度傳感器；
所述的溫度傳感器包括一個或多個土壤溫度傳感器、一個或多個空氣溫度傳感器； 所述的加溼器包括一個或多個空氣加溼器、一個或多個超聲波加溼器；
所述的液晶屏至少由時間顯示模塊、風機顯示模塊、霧化顯示模塊、補光顯示模塊、負氧顯示模塊、殺菌顯示模塊、香薰顯示模塊、溫度顯示模塊、溼度顯示模塊、水池顯示模塊、液肥池顯示模塊、液肥泵狀態顯示模塊和水泵狀態顯示模塊組成；
所述的按鍵組至少由水路控制按鍵、風機控制按鍵、補光燈控制按鍵、負離子發生器控制按鍵、臭氧發生器控制按鍵、香薰控制按鍵、空氣加溼器控制按鍵和超聲波加溼器控制按鍵組成；
所述的通信線路包括有線通信線路或無線通信線路。植物牆智能控制方法，它包括以下任意ー個或任意多個子步驟
Si:數據信息採集溫度傳感器、溼度傳感器、水位傳感器分別採集植物牆相應的土壌溫溼度信息、空氣溫溼度信息，以及水池、液肥池內的水位信息；
52:數據信息傳輸及顯示各傳感器將採集到的數據信息傳輸到主控板,主控板通過 串行通信接ロ將數據信息傳輸到顯示板，並通過顯示板顯示；
53:超聲波霧化器控制當在設定的時間段內，且當前溼度低於所設置的溼度下限值吋，開啟超聲波霧化器，超聲波霧化器工作，反之超聲波霧化器不工作；
54:澆水控制
541:有土壤溼度傳感器
S411:定時澆水判斷空氣溫度是否在I 35度之間，若在此範圍內，則按照設定的時間間隔，自動澆水；
S412 :溼度配置澆水若土壌溫度在I 35度之間、沒有達到累計澆水時間、溼度值低於下限值，且當前溼度值未達到目標值，則觸發澆水，反之，則不澆水；
542:無土壤溼度傳感器
PWM間歇澆水若等待澆水時間大於零、澆水時間恆等於設定時間、當前工作狀態為關閉，且管道可用，則開啟相應的電磁閥，實現單水泵多區域的間歇澆水，反之則不澆水；
55:施肥控制澆水操作執行的同時，觸發執行施肥操作；
56:回水當水泵或者液肥泵工作結束，且滲漏時間結束後，執行回水操作。植物牆智能控制方法，它還包括香薰控制、補光控制、風機控制、臭氧發生器控制、負離子發生器控制、加溼器控制中的任意ー個或任意多個子步驟。植物牆智能控制方法，它還包括一個報警子步驟，所述的報警子步驟為當水位傳感器檢測到的水池或液肥池內的水位低於下限值時，液晶屏顯示紅色，並觸發蜂鳴器，自動報警。本發明的有益效果是
(1)本發明提供ー種植物牆智能控制系統及控制方法，採用自動化智能控制與人工手動控制相結合，集遠程監控、遠程修改設備參數和近端監控於一體，具有控制精準，降低了設備成本和管理成本等優點；
(2)本發明提供ー種植物牆智能控制系統及控制方法，智能控制設備通過採集空氣溫溼度、土壌溫溼度等環境參數，自動開啟或者關閉指定設備。可根據用戶需求，隨時進行處理，實現了設施農業綜合生態信息自動監測，對環境進行自動控制和智能化管理提供了科學依據。通過模塊採集溫、溼度等信號，實現對植物生長的自動施肥、澆水管理，滿足了家用植物牆、高級辦公會所植物牆、室外大型景觀植物牆等需求，使得植物牆走進家庭、高端辦公場所、休閒度假場所等不同場所，拓寬了使用範圍，在無人看守的情況下，控制設備根據當地景觀植物牆環境參數，在不同季節，分時段對多區域植物進行智能澆水、施肥等動作，確保植物生長在足夠的營養環境下。外接空氣清新裝置負離子發生器，殺菌裝置臭氧發生器，通風裝置風機，驅蚊蟲裝置香薰，植物補光燈，空氣加溼器，水位傳感器等一系列外部設備，以便適用於不同的環境要求。
圖I為本發明的結構框 圖2為本發明超聲波霧化器控制流程圖； 圖3為本發明澆水流程 圖4為本發明PWM間隙澆水流程 圖5為本發明施肥流程 圖6為本發明工作定時流程 圖7為本發明回水流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明做進ー步的描述，但本發明的保護範圍不局限於以下所述。如圖I所示，植物牆智能控制系統及控制方法，它包括設於控制中心的主控板和顯示板，設於植物智能牆用水點的一路或多路水路、ー個或多個溫度傳感器、ー個或多個溼度傳感器、ー個或多個風機、ー個或多個臭氧發生器、一個或多個負離子發生器、一個或多個香薰、一個或多個補光燈、ー個或多個加溼器、一個或多個超聲波霧化器，以及設於供水點的ー個或多個水池、ー個或多個液肥池，水池、液肥池內分別設有ー個或多個水位傳感器，水池、液肥池與植物智能牆用水點之間的水路上對應安裝有水泵、液肥泵，每路水路上還安裝有水路電磁閥，水路電磁閥的控制端、溫度傳感器、溼度傳感器、水位傳感器、風機、臭氧發生器、負離子發生器、香薰、補光燈、加溼器、超聲波霧化器分別通過通信線路與主控板上的水路控制端ロ、溫度控制端ロ、溼度控制端ロ、水位控制端ロ、風機控制端ロ、臭氧發生器控制端ロ、負離子發生器控制端ロ、香薰控制端ロ、補光燈控制端ロ、加溼器控制端ロ、超聲波霧化器控制端ロ對應連接，主控板通過通信線路與RTC定時電路、LED、FLASH、蜂鳴器電連接，主控板還通過串行通信接ロ與顯示板連接，顯示板通過通信線路分別與按鍵組、液晶屏、LED、紅外、蜂鳴器電連接。所述的溼度傳感器包括一個或多個空氣溼度傳感器、一個或多個土壤溼度傳感器；所述的溫度傳感器包括一個或多個土壤溫度傳感器、一個或多個空氣溫度傳感器；所述的加溼器包括一個或多個空氣加溼器、一個或多個超聲波加溼器；所述的通信線路包括有線通信線路或無線通信線路。所述的液晶屏至少由時間顯示模塊、風機顯示模塊、霧化顯示模塊、補光顯示模塊、負氧顯示模塊、殺菌顯示模塊、香薰顯示模塊、溫度顯示模塊、溼度顯示模塊、水池顯示模塊、液肥池顯示模塊、液肥泵狀態顯示模塊和水泵狀態顯示模塊組成；
所述的按鍵組至少由水路控制按鍵、風機控制按鍵、補光燈控制按鍵、負離子發生器控制按鍵、臭氧發生器控制按鍵、香薰控制按鍵、空氣加溼器控制按鍵和超聲波加溼器控制按鍵組成。
一、各模塊的描述如下
(1)臭氧發生器以工作時段啟動臭氧發生器，啟動臭氧發生器時同時啟動風機。可以臨時立即打開或者關閉臭氧發生器也可延遲打開，延遲時間可設置，在手動打開X分鐘後自動關閉(手動開啟時間可調)，恢復自動狀態。在負離子發生器處於開啟狀態時不可以臨時開啟臭氧發生器；
(2)負離子發生器工作方式同臭氧發生器；
(3)電池管理通過探測市電，在有市電的情況下，控制器正常工作。在無市電的情況下，液晶屏關閉，只有澆水功能正常工作； (4)補光多時間段定時補光，處於自動開啟關閉狀態；亦可手動臨時開啟或者關閉；
(5)超聲波加溼器可根據時間段來控制和室內溼度自動控制，可臨時開啟和關閉，開啟X分鐘自動關閉，同時開啟風機；
(6)香薰根據時間段來控制，可以臨時開啟和關閉，開啟X分鐘後自動關閉，開啟時同時開啟風機；
(7)澆水將ー年分為8個季節時段，每個時間段的澆水情況都不同。在有溼度傳感器的情況下，在8個時間段內土壌溼度目標值不同，根據溼度值進行澆水動作；在無溼度傳感器的情況下，根據8個時段，每個時段所澆水量不同定時工作；
澆水時，有澆水時間間隔，一次澆水有澆水累積時間，在累積時間內，分多次澆水，直到澆夠累積時間，並且澆水間隔天數和天澆水累積時間及單次澆水時間可以由技術人員或用戶修改；
(8)施肥施肥的過程伴隨澆水，即澆水時間點到時才會施肥。因此天澆水時間需大於或者等於施肥時間，施肥同樣是八個季節時段，設置方法類似澆水；
(9)回水當水泵或者液肥泵工作結束，且滲漏時間結束後開始回水，回水時間可以設置，單次回水時間可調。ニ、人機界面的實現
整個控制器顯示分為自動運行界面和手動操作界面。自動顯示界面顯示當前時間、實時數據以及設備的狀態。手動操作主要是通過液晶顯示對整個控制系統進行設置。設置包括系統時間的設置、美化設備工作時間的設置和高級設置。而在高級設置中有土壌溫溼度傳感器的配置、美化設備工作參數的配置和澆水區工作參數的設置。整個菜單通過4個按鍵操作，即「一」鍵、「一」鍵、「Esc」鍵及「0K」鍵。按鍵功能「一」鍵循環選擇需要設置的項；「一」循環設置需要設置項的值；「Esc」鍵返回上級菜單；「0K」鍵進入下級子菜單和設置參數。選擇中的地方進行反色顯示。本發明的通過空氣清新裝置負離子發生器，增強室內空氣清新程度，讓人神清氣爽；通過殺菌裝置臭氧發生器，可以殺去空氣中的細菌；通過通風裝置風機，增強空氣流動性；通過香薰，驅除蚊蟲；通過植物補光燈，在植物需要補光時工作，執行補光操作；通過空氣加溼器，可根據傳感器的值在空氣溼度較低時開啟，增強空氣溼度；通過水位傳感器，對液肥池和水池的水位進行監測，在水位低時顯示屏會顯示紅色，與此同時，觸發蜂鳴器エ作，自動報警。主控板的主要功能是提供數據採集、邏輯判斷和輸出控制等功能；顯示板提供人機界面，顯示板上顯示系統時間、外設工作狀態、水池和液肥池的水位狀態、液肥泵與水泵的狀態、相應澆水區土壌溫溼度、空氣溫溼度信息，用戶可通過操作顯示板上的相應按鍵，手動控制開啟或關閉臭氧發生器、負離子發生器、香薰、風機、補光燈等外接設備，實現人機互動，並將用戶設置的數據通過RS232串行通信接ロ傳送回主機。各外設可以進行選擇性配置，當未配置時，設備不能手動打開也不會按照定時方式自動運行。當設備已經配置時，可以手動臨時立即開啟或者延遲開啟，手動臨時關閉。當手動定時器變為O吋，恢復到自動運行狀態。當沒有手動操作吋，設備按照設置的時間段定時方式自動運行，在設定時間段內設備開啟，在設定時間段外自動關閉。如圖2 7所示，植物牆智能控制方法，它包括以下任意ー個或任意多個子步驟 Si:數據信息採集溫度傳感器、溼度傳感器、水位傳感器分別採集植物牆相應的土壌
溫溼度信息、空氣溫溼度信息，以及水池、液肥池內的水位信息；
S2 :數據信息傳輸及顯示各傳感器將採集到的數據信息傳輸到主控板,主控板通過串行通信接ロ將數據信息傳輸到顯示板，並通過顯示板顯示；
如圖2所示，S3 :超聲波霧化器控制當在設定的時間段內，且當前溼度低於所設置的溼度下限值時，開啟超聲波霧化器，超聲波霧化器工作，反之超聲波霧化器不工作；
如圖3、圖4所示，S4 :澆水控制將ー年分為8個季節時段，每個時間段的澆水情況都不同。在有土壌溼度傳感器的情況下，在8個時間段內土壌溼度目標值不同。根據溼度值進行澆水動作。在無溼度傳感器的情況下，根據8個時段，每個時段所澆水量不同定時工作。澆水時，有澆水時間間隔，一次澆水有澆水累積時間，在累積時間內，分多次澆水，直到澆夠累積時間，澆水間隔天數和天澆水累積時間及單次澆水時間可以由技術人員或用戶修改。如圖3所示，S41 :有土壤溼度傳感器
S411:定時澆水判斷空氣溫度是否在I 35度之間，若在此範圍內，則按照設定的時間間隔，自動澆水；
S412 :溼度配置澆水若土壌溫度在I 35度之間、沒有達到累計澆水時間、溼度值低於下限值，且當前溼度值未達到目標值，則觸發澆水，反之，則不澆水；
如圖4所示，S42 :無土壤溼度傳感器
PWM間歇澆水若等待澆水時間大於零、澆水時間恆等於設定時間、當前工作狀態為關閉，且管道可用，則開啟相應的電磁閥，實現單水泵多區域的間歇澆水，反之則不澆水；
如圖5所示，S5 :施肥控制澆水操作執行的同時，觸發執行施肥操作，施肥的過程伴隨澆水，即澆水時間點到時才會施肥。因此天澆水時間需大於或者等於施肥時間。施肥同樣是八個季節時段，設置方法類似澆水；
如圖7所示，S6 :回水當水泵或者液肥泵工作結束，且滲漏時間結束後，執行回水操
作；
U8 backwater_flag ；//判斷回水標誌
U8 watering_timer ；// 已施多少水
U8 backwater_woektimerl ； // 回水閥 I 時間定時器 backwater_woektimer2 ；//回水閥I時間定時器
water_wait ；//燒水等待時間
定時器在backwater_flag = I ；//已施水定時器加I 回水時間可以設置，單次回水時間、累計時間可調。
植物牆智能控制方法，它還包括香薰控制、補光控制、風機控制、臭氧發生器控制、負離子發生器控制、加溼器控制中的任意ー個或任意多個子步驟。植物牆智能控制方法，它還包括一個報警子步驟，所述的報警子步驟為當水位傳 感器檢測到的水池或液肥池內的水位低於下限值時，液晶屏顯示紅色，並觸發蜂鳴器，自動報警。
權利要求
1.植物牆智能控制系統，其特徵在於它包括設於控制中心的主控板和顯示板，設於植物智能牆用水點的一路或多路水路、ー個或多個溫度傳感器、ー個或多個溼度傳感器、一個或多個風機、ー個或多個臭氧發生器、一個或多個負離子發生器、一個或多個香薰、ー個或多個補光燈、ー個或多個加溼器、一個或多個超聲波霧化器，以及設於供水點的一個或多個水池、ー個或多個液肥池，水池、液肥池內分別設有ー個或多個水位傳感器，水池、液肥池與植物智能牆用水點之間的水路上對應安裝有水泵、液肥泵，每路水路上還安裝有水路電磁閥，水路電磁閥的控制端、溫度傳感器、溼度傳感器、水位傳感器、風機、臭氧發生器、負離子發生器、香薰、補光燈、加溼器、超聲波霧化器分別通過通信線路與主控板上的水路控制端ロ、溫度控制端ロ、溼度控制端ロ、水位控制端ロ、風機控制端ロ、臭氧發生器控制端ロ、負離子發生器控制端ロ、香薰控制端ロ、補光燈控制端ロ、加溼器控制端ロ、超聲波霧化器控制端ロ對應連接，主控板通過通信線路與RTC定時電路、LED、FLASH、蜂鳴器電連接，主控板還通過串行通信接ロ與顯示板連接，顯示板通過通信線路分別與按鍵組、液晶屏、LED、紅夕卜、蜂鳴器電連接。
2.根據權利要求I所述的植物牆智能控制系統，其特徵在於所述的溼度傳感器包括一個或多個空氣溼度傳感器、一個或多個土壤溼度傳感器。
3.根據權利要求I所述的植物牆智能控制系統，其特徵在於所述的溫度傳感器包括一個或多個土壤溫度傳感器、一個或多個空氣溫度傳感器。
4.根據權利要求I所述的植物牆智能控制系統，其特徵在於所述的加溼器包括ー個或多個空氣加溼器、一個或多個超聲波加溼器。
5.根據權利要求I所述的植物牆智能控制系統，其特徵在於所述的液晶屏至少由時間顯示模塊、風機顯示模塊、霧化顯示模塊、補光顯示模塊、負氧顯示模塊、殺菌顯示模塊、香薰顯示模塊、溫度顯示模塊、溼度顯示模塊、水池顯示模塊、液肥池顯示模塊、液肥泵狀態顯示模塊和水泵狀態顯示模塊組成。
6.根據權利要求I所述的植物牆智能控制系統，其特徵在於所述的按鍵組至少由水路控制按鍵、風機控制按鍵、補光燈控制按鍵、負離子發生器控制按鍵、臭氧發生器控制按鍵、香薰控制按鍵、空氣加溼器控制按鍵和超聲波加溼器控制按鍵組成。
7.根據權利要求I所述的植物牆智能控制系統，其特徵在於所述的通信線路包括有線通信線路或無線通信線路。
8.植物牆智能控制方法，其特徵在於它包括以下任意ー個或任意多個子步驟 51:數據信息採集溫度傳感器、溼度傳感器、水位傳感器分別採集植物牆相應的土壌溫溼度信息、空氣溫溼度信息，以及水池、液肥池內的水位信息； 52:數據信息傳輸及顯示各傳感器將採集到的數據信息傳輸到主控板,主控板通過串行通信接ロ將數據信息傳輸到顯示板，並通過顯示板顯示； 53:超聲波霧化器控制當在設定的時間段內，且當前溼度低於所設置的溼度下限值吋，開啟超聲波霧化器，超聲波霧化器工作，反之超聲波霧化器不工作； 54:澆水控制 S41:有土壤溼度傳感器 S411:定時澆水判斷空氣溫度是否在I 35度之間，若在此範圍內，則按照設定的時間間隔，自動澆水；S412 :溼度配置澆水若土壌溫度在I 35度之間、沒有達到累計澆水時間、溼度值低於下限值，且當前溼度值未達到目標值，則觸發澆水，反之，則不澆水； S42:無土壤溼度傳感器 PWM間歇澆水若等待澆水時間大於零、澆水時間恆等於設定時間、當前工作狀態為關閉，且管道可用，則開啟相應的電磁閥，實現單水泵多區域的間歇澆水，反之則不澆水； 55:施肥控制澆水操作執行的同時，觸發執行施肥操作； 56:回水當水泵或者液肥泵工作結束，且滲漏時間結束後，執行回水操作。
9.根據權利要求8所述的植物牆智能控制方法，其特徵在於它還包括香薰控制、補光控制、風機控制、臭氧發生器控制、負離子發生器控制、加溼器控制中的任意ー個或任意多個子步驟。
10.根據權利要求8所述的植物牆智能控制方法，其特徵在於它還包括ー個報警子步驟，所述的報警子步驟為當水位傳感器檢測到的水池或液肥池內的水位低於下限值時，液晶屏顯示紅色，並觸發蜂鳴器，自動報警。
全文摘要
本發明公開了一種植物牆智能控制系統及控制方法，其系統包括設於控制中心的主控板和顯示板，設於植物智能牆用水點的水路、溫度傳感器、溼度傳感器、風機、臭氧發生器、負離子發生器、香薰、補光燈、加溼器、超聲波霧化器，以及設於供水點的水池和液肥池，主控板通過通信線路與RTC定時電路、LED、FLASH、蜂鳴器電連接，主控板還通過串行通信接口與顯示板連接，顯示板通過通信線路分別與按鍵組、液晶屏、LED、紅外、蜂鳴器電連接。本發明提供一種植物牆智能控制系統及控制方法，採用自動化智能控制與人工手動控制相結合，集遠程監控、遠程修改設備參數和近端監控於一體，具有控制精準，降低了設備成本和管理成本等優點。
文檔編號G05D27/02GK102662423SQ20121015954
公開日2012年9月12日 申請日期2012年5月22日 優先權日2012年5月22日
發明者王榮, 羅勇, 馬建勇 申請人:四川惠谷農業科技有限公司