CN102662423A - 植物墙智能控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种植物墙智能控制系统及控制方法，其系统包括设于控制中心的主控板和显示板，设于植物智能墙用水点的水路、温度传感器、湿度传感器、风机、臭氧发生器、负离子发生器、香薰、补光灯、加湿器、超声波雾化器，以及设于供水点的水池和液肥池，主控板通过通信线路与RTC定时电路、LED、FLASH、蜂鸣器电连接，主控板还通过串行通信接口与显示板连接，显示板通过通信线路分别与按键组、液晶屏、LED、红外、蜂鸣器电连接。本发明提供一种植物墙智能控制系统及控制方法，采用自动化智能控制与人工手动控制相结合，集远程监控、远程修改设备参数和近端监控于一体，具有控制精准，降低了设备成本和管理成本等优点。

Description

植物墙智能控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及一种植物墙智能控制系统及控制方法。

背景技术

随着我国农业科技的不断发展，智能农业正逐渐走进人们的生活。家用植物墙、高级办公会所植物墙、室外大型景观植物墙等越来越多，植物墙逐步走进家庭、高端办公场所、休闲度假场所等不同场所。而现有的植物墙其自动化程度不高，需要操作人员现场采集数据信息，数据采集完成后，操作人员分析采集到的数据信息，并自行判断是否需要执行相应的操作，若需要，操作人员到现场开启相应的设备，无法做到远程查看、远程控制和远程技术支持，消费者使用过程极为不便，且从数据采集到控制执行之间耗费了大量的时间，在这段时间内，植物墙极易发生死亡等不良现象，给消费者带来了巨大的财产损失，也影响了植物墙产品在市场上的信誉。

发明内容

本发明的目的即在于克服现有技术的不足，提供一种植物墙智能控制系统及控制方法，采用自动化智能控制与人工手动控制相结合，集远程监控、远程修改设备参数和近端监控于一体，控制精准，降低了设备成本和管理成本。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：植物墙智能控制系统及控制方法，它包括设于控制中心的主控板和显示板，设于植物智能墙用水点的一路或多路水路、一个或多个温度传感器、一个或多个湿度传感器、一个或多个风机、一个或多个臭氧发生器、一个或多个负离子发生器、一个或多个香薰、一个或多个补光灯、一个或多个加湿器、一个或多个超声波雾化器，以及设于供水点的一个或多个水池、一个或多个液肥池，水池、液肥池内分别设有一个或多个水位传感器，水池、液肥池与植物智能墙用水点之间的水路上对应安装有水泵、液肥泵，每路水路上还安装有水路电磁阀，水路电磁阀的控制端、温度传感器、湿度传感器、水位传感器、风机、臭氧发生器、负离子发生器、香薰、补光灯、加湿器、超声波雾化器分别通过通信线路与主控板上的水路控制端口、温度控制端口、湿度控制端口、水位控制端口、风机控制端口、臭氧发生器控制端口、负离子发生器控制端口、香薰控制端口、补光灯控制端口、加湿器控制端口、超声波雾化器控制端口对应连接，主控板通过通信线路与RTC定时电路、LED、FLASH、蜂鸣器电连接，主控板还通过串行通信接口与显示板连接，显示板通过通信线路分别与按键组、液晶屏、LED、红外、蜂鸣器电连接。

所述的湿度传感器包括一个或多个空气湿度传感器、一个或多个土壤湿度传感器；

所述的温度传感器包括一个或多个土壤温度传感器、一个或多个空气温度传感器；

所述的加湿器包括一个或多个空气加湿器、一个或多个超声波加湿器；

所述的液晶屏至少由时间显示模块、风机显示模块、雾化显示模块、补光显示模块、负氧显示模块、杀菌显示模块、香薰显示模块、温度显示模块、湿度显示模块、水池显示模块、液肥池显示模块、液肥泵状态显示模块和水泵状态显示模块组成；

所述的按键组至少由水路控制按键、风机控制按键、补光灯控制按键、负离子发生器控制按键、臭氧发生器控制按键、香薰控制按键、空气加湿器控制按键和超声波加湿器控制按键组成；

所述的通信线路包括有线通信线路或无线通信线路。

植物墙智能控制方法，它包括以下任意一个或任意多个子步骤：

S1：数据信息采集：温度传感器、湿度传感器、水位传感器分别采集植物墙相应的土壤温湿度信息、空气温湿度信息，以及水池、液肥池内的水位信息；

S2：数据信息传输及显示：各传感器将采集到的数据信息传输到主控板，主控板通过串行通信接口将数据信息传输到显示板，并通过显示板显示；

S3：超声波雾化器控制：当在设定的时间段内，且当前湿度低于所设置的湿度下限值时，开启超声波雾化器，超声波雾化器工作，反之超声波雾化器不工作；

S4：浇水控制

S41：有土壤湿度传感器

S411:定时浇水：判断空气温度是否在1～35度之间，若在此范围内，则按照设定的时间间隔，自动浇水；

S412：湿度配置浇水：若土壤温度在1～35度之间、没有达到累计浇水时间、湿度值低于下限值，且当前湿度值未达到目标值，则触发浇水，反之，则不浇水；

S42：无土壤湿度传感器

PWM间歇浇水：若等待浇水时间大于零、浇水时间恒等于设定时间、当前工作状态为关闭，且管道可用，则开启相应的电磁阀，实现单水泵多区域的间歇浇水，反之则不浇水；

S5：施肥控制：浇水操作执行的同时，触发执行施肥操作；

S6：回水：当水泵或者液肥泵工作结束，且渗漏时间结束后，执行回水操作。

植物墙智能控制方法，它还包括香薰控制、补光控制、风机控制、臭氧发生器控制、负离子发生器控制、加湿器控制中的任意一个或任意多个子步骤。

植物墙智能控制方法，它还包括一个报警子步骤，所述的报警子步骤为：当水位传感器检测到的水池或液肥池内的水位低于下限值时，液晶屏显示红色，并触发蜂鸣器，自动报警。

本发明的有益效果是：

（1）本发明提供一种植物墙智能控制系统及控制方法，采用自动化智能控制与人工手动控制相结合，集远程监控、远程修改设备参数和近端监控于一体，具有控制精准，降低了设备成本和管理成本等优点；

（2）本发明提供一种植物墙智能控制系统及控制方法，智能控制设备通过采集空气温湿度、土壤温湿度等环境参数，自动开启或者关闭指定设备。可根据用户需求，随时进行处理，实现了设施农业综合生态信息自动监测，对环境进行自动控制和智能化管理提供了科学依据。通过模块采集温、湿度等信号，实现对植物生长的自动施肥、浇水管理，满足了家用植物墙、高级办公会所植物墙、室外大型景观植物墙等需求，使得植物墙走进家庭、高端办公场所、休闲度假场所等不同场所，拓宽了使用范围，在无人看守的情况下，控制设备根据当地景观植物墙环境参数，在不同季节，分时段对多区域植物进行智能浇水、施肥等动作，确保植物生长在足够的营养环境下。外接空气清新装置负离子发生器，杀菌装置臭氧发生器，通风装置风机，驱蚊虫装置香薰，植物补光灯，空气加湿器，水位传感器等一系列外部设备，以便适用于不同的环境要求。

附图说明

图1为本发明的结构框图；

图2为本发明超声波雾化器控制流程图；

图3为本发明浇水流程图；

图4为本发明PWM间隙浇水流程图；

图5为本发明施肥流程图；

图6为本发明工作定时流程图；

图7为本发明回水流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，植物墙智能控制系统及控制方法，它包括设于控制中心的主控板和显示板，设于植物智能墙用水点的一路或多路水路、一个或多个温度传感器、一个或多个湿度传感器、一个或多个风机、一个或多个臭氧发生器、一个或多个负离子发生器、一个或多个香薰、一个或多个补光灯、一个或多个加湿器、一个或多个超声波雾化器，以及设于供水点的一个或多个水池、一个或多个液肥池，水池、液肥池内分别设有一个或多个水位传感器，水池、液肥池与植物智能墙用水点之间的水路上对应安装有水泵、液肥泵，每路水路上还安装有水路电磁阀，水路电磁阀的控制端、温度传感器、湿度传感器、水位传感器、风机、臭氧发生器、负离子发生器、香薰、补光灯、加湿器、超声波雾化器分别通过通信线路与主控板上的水路控制端口、温度控制端口、湿度控制端口、水位控制端口、风机控制端口、臭氧发生器控制端口、负离子发生器控制端口、香薰控制端口、补光灯控制端口、加湿器控制端口、超声波雾化器控制端口对应连接，主控板通过通信线路与RTC定时电路、LED、FLASH、蜂鸣器电连接，主控板还通过串行通信接口与显示板连接，显示板通过通信线路分别与按键组、液晶屏、LED、红外、蜂鸣器电连接。

所述的湿度传感器包括一个或多个空气湿度传感器、一个或多个土壤湿度传感器；所述的温度传感器包括一个或多个土壤温度传感器、一个或多个空气温度传感器；所述的加湿器包括一个或多个空气加湿器、一个或多个超声波加湿器；所述的通信线路包括有线通信线路或无线通信线路。

所述的液晶屏至少由时间显示模块、风机显示模块、雾化显示模块、补光显示模块、负氧显示模块、杀菌显示模块、香薰显示模块、温度显示模块、湿度显示模块、水池显示模块、液肥池显示模块、液肥泵状态显示模块和水泵状态显示模块组成；

所述的按键组至少由水路控制按键、风机控制按键、补光灯控制按键、负离子发生器控制按键、臭氧发生器控制按键、香薰控制按键、空气加湿器控制按键和超声波加湿器控制按键组成。

一、各模块的描述如下：

（1）臭氧发生器：以工作时段启动臭氧发生器，启动臭氧发生器时同时启动风机。可以临时立即打开或者关闭臭氧发生器也可延迟打开，延迟时间可设置，在手动打开X分钟后自动关闭（手动开启时间可调），恢复自动状态。在负离子发生器处于开启状态时不可以临时开启臭氧发生器；

（2）负离子发生器：工作方式同臭氧发生器；

（3）电池管理：通过探测市电，在有市电的情况下，控制器正常工作。在无市电的情况下，液晶屏关闭，只有浇水功能正常工作；

（4）补光：多时间段定时补光，处于自动开启关闭状态；亦可手动临时开启或者关闭；

（5）超声波加湿器：可根据时间段来控制和室内湿度自动控制，可临时开启和关闭，开启X分钟自动关闭，同时开启风机；

（6）香薰：根据时间段来控制，可以临时开启和关闭，开启X分钟后自动关闭，开启时同时开启风机；

（7）浇水：将一年分为8个季节时段，每个时间段的浇水情况都不同。在有湿度传感器的情况下，在8个时间段内土壤湿度目标值不同，根据湿度值进行浇水动作；在无湿度传感器的情况下，根据8个时段，每个时段所浇水量不同定时工作；

    浇水时，有浇水时间间隔，一次浇水有浇水累积时间，在累积时间内，分多次浇水，直到浇够累积时间，并且浇水间隔天数和天浇水累积时间及单次浇水时间可以由技术人员或用户修改；

（8）施肥：施肥的过程伴随浇水，即浇水时间点到时才会施肥。因此天浇水时间需大于或者等于施肥时间，施肥同样是八个季节时段，设置方法类似浇水；

（9）回水：当水泵或者液肥泵工作结束，且渗漏时间结束后开始回水，回水时间可以设置，单次回水时间可调。

二、人机界面的实现

整个控制器显示分为自动运行界面和手动操作界面。自动显示界面显示当前时间、实时数据以及设备的状态。手动操作主要是通过液晶显示对整个控制系统进行设置。设置包括系统时间的设置、美化设备工作时间的设置和高级设置。而在高级设置中有土壤温湿度传感器的配置、美化设备工作参数的配置和浇水区工作参数的设置。整个菜单通过4个按键操作，即“←”键、“→”键、“Esc”键及“OK”键。按键功能：“→”键循环选择需要设置的项；“←”循环设置需要设置项的值；“Esc”键返回上级菜单；“OK”键进入下级子菜单和设置参数。选择中的地方进行反色显示。

本发明的通过空气清新装置负离子发生器，增强室内空气清新程度，让人神清气爽；通过杀菌装置臭氧发生器，可以杀去空气中的细菌；通过通风装置风机，增强空气流动性；通过香薰，驱除蚊虫；通过植物补光灯，在植物需要补光时工作，执行补光操作；通过空气加湿器，可根据传感器的值在空气湿度较低时开启，增强空气湿度；通过水位传感器，对液肥池和水池的水位进行监测，在水位低时显示屏会显示红色，与此同时，触发蜂鸣器工作，自动报警。

主控板的主要功能是提供数据采集、逻辑判断和输出控制等功能；显示板提供人机界面，显示板上显示系统时间、外设工作状态、水池和液肥池的水位状态、液肥泵与水泵的状态、 相应浇水区土壤温湿度、空气温湿度信息，用户可通过操作显示板上的相应按键，手动控制开启或关闭臭氧发生器、负离子发生器、香薰、风机、补光灯等外接设备，实现人机交互，并将用户设置的数据通过RS232串行通信接口传送回主机。

各外设可以进行选择性配置，当未配置时，设备不能手动打开也不会按照定时方式自动运行。当设备已经配置时，可以手动临时立即开启或者延迟开启，手动临时关闭。当手动定时器变为0时，恢复到自动运行状态。当没有手动操作时，设备按照设置的时间段定时方式自动运行，在设定时间段内设备开启，在设定时间段外自动关闭。

如图2～7所示，植物墙智能控制方法，它包括以下任意一个或任意多个子步骤：

S1：数据信息采集：温度传感器、湿度传感器、水位传感器分别采集植物墙相应的土壤温湿度信息、空气温湿度信息，以及水池、液肥池内的水位信息；

S2：数据信息传输及显示：各传感器将采集到的数据信息传输到主控板，主控板通过串行通信接口将数据信息传输到显示板，并通过显示板显示；

如图2所示，S3：超声波雾化器控制：当在设定的时间段内，且当前湿度低于所设置的湿度下限值时，开启超声波雾化器，超声波雾化器工作，反之超声波雾化器不工作；

如图3、图4所示，S4：浇水控制：将一年分为8个季节时段，每个时间段的浇水情况都不同。在有土壤湿度传感器的情况下，在8个时间段内土壤湿度目标值不同。根据湿度值进行浇水动作。在无湿度传感器的情况下，根据8个时段，每个时段所浇水量不同定时工作。浇水时，有浇水时间间隔，一次浇水有浇水累积时间，在累积时间内，分多次浇水，直到浇够累积时间，浇水间隔天数和天浇水累积时间及单次浇水时间可以由技术人员或用户修改。

如图3所示，S41：有土壤湿度传感器

S411:定时浇水：判断空气温度是否在1～35度之间，若在此范围内，则按照设定的时间间隔，自动浇水；

S412：湿度配置浇水：若土壤温度在1～35度之间、没有达到累计浇水时间、湿度值低于下限值，且当前湿度值未达到目标值，则触发浇水，反之，则不浇水；

如图4所示，S42：无土壤湿度传感器

PWM间歇浇水：若等待浇水时间大于零、浇水时间恒等于设定时间、当前工作状态为关闭，且管道可用，则开启相应的电磁阀，实现单水泵多区域的间歇浇水，反之则不浇水；

如图5所示，S5：施肥控制：浇水操作执行的同时，触发执行施肥操作，施肥的过程伴随浇水，即浇水时间点到时才会施肥。因此天浇水时间需大于或者等于施肥时间。施肥同样是八个季节时段，设置方法类似浇水；

如图7所示，S6：回水：当水泵或者液肥泵工作结束，且渗漏时间结束后，执行回水操作；

U8 backwater_flag；          //判断回水标志

U8 watering_timer；          //已施多少水

U8 backwater_woektimer1；    //回水阀1时间定时器

backwater_woektimer2；       //回水阀1时间定时器

water_wait；                  //浇水等待时间

定时器在backwater_flag = 1；//已施水定时器加1

回水时间可以设置，单次回水时间、累计时间可调。

植物墙智能控制方法，它还包括香薰控制、补光控制、风机控制、臭氧发生器控制、负离子发生器控制、加湿器控制中的任意一个或任意多个子步骤。

植物墙智能控制方法，它还包括一个报警子步骤，所述的报警子步骤为：当水位传感器检测到的水池或液肥池内的水位低于下限值时，液晶屏显示红色，并触发蜂鸣器，自动报警。

Claims (10)

1.植物墙智能控制系统，其特征在于：它包括设于控制中心的主控板和显示板，设于植物智能墙用水点的一路或多路水路、一个或多个温度传感器、一个或多个湿度传感器、一个或多个风机、一个或多个臭氧发生器、一个或多个负离子发生器、一个或多个香薰、一个或多个补光灯、一个或多个加湿器、一个或多个超声波雾化器，以及设于供水点的一个或多个水池、一个或多个液肥池，水池、液肥池内分别设有一个或多个水位传感器，水池、液肥池与植物智能墙用水点之间的水路上对应安装有水泵、液肥泵，每路水路上还安装有水路电磁阀，水路电磁阀的控制端、温度传感器、湿度传感器、水位传感器、风机、臭氧发生器、负离子发生器、香薰、补光灯、加湿器、超声波雾化器分别通过通信线路与主控板上的水路控制端口、温度控制端口、湿度控制端口、水位控制端口、风机控制端口、臭氧发生器控制端口、负离子发生器控制端口、香薰控制端口、补光灯控制端口、加湿器控制端口、超声波雾化器控制端口对应连接，主控板通过通信线路与RTC定时电路、LED、FLASH、蜂鸣器电连接，主控板还通过串行通信接口与显示板连接，显示板通过通信线路分别与按键组、液晶屏、LED、红外、蜂鸣器电连接。

2.根据权利要求1所述的植物墙智能控制系统，其特征在于：所述的湿度传感器包括一个或多个空气湿度传感器、一个或多个土壤湿度传感器。

3.根据权利要求1所述的植物墙智能控制系统，其特征在于：所述的温度传感器包括一个或多个土壤温度传感器、一个或多个空气温度传感器。

4.根据权利要求1所述的植物墙智能控制系统，其特征在于：所述的加湿器包括一个或多个空气加湿器、一个或多个超声波加湿器。

5.根据权利要求1所述的植物墙智能控制系统，其特征在于：所述的液晶屏至少由时间显示模块、风机显示模块、雾化显示模块、补光显示模块、负氧显示模块、杀菌显示模块、香薰显示模块、温度显示模块、湿度显示模块、水池显示模块、液肥池显示模块、液肥泵状态显示模块和水泵状态显示模块组成。

6.根据权利要求1所述的植物墙智能控制系统，其特征在于：所述的按键组至少由水路控制按键、风机控制按键、补光灯控制按键、负离子发生器控制按键、臭氧发生器控制按键、香薰控制按键、空气加湿器控制按键和超声波加湿器控制按键组成。

7.根据权利要求1所述的植物墙智能控制系统，其特征在于：所述的通信线路包括有线通信线路或无线通信线路。

8.植物墙智能控制方法，其特征在于：它包括以下任意一个或任意多个子步骤：

S1：数据信息采集：温度传感器、湿度传感器、水位传感器分别采集植物墙相应的土壤温湿度信息、空气温湿度信息，以及水池、液肥池内的水位信息；

S2：数据信息传输及显示：各传感器将采集到的数据信息传输到主控板，主控板通过串行通信接口将数据信息传输到显示板，并通过显示板显示；

S3：超声波雾化器控制：当在设定的时间段内，且当前湿度低于所设置的湿度下限值时，开启超声波雾化器，超声波雾化器工作，反之超声波雾化器不工作；

S4：浇水控制

S41：有土壤湿度传感器

S411:定时浇水：判断空气温度是否在1～35度之间，若在此范围内，则按照设定的时间间隔，自动浇水；

S412：湿度配置浇水：若土壤温度在1～35度之间、没有达到累计浇水时间、湿度值低于下限值，且当前湿度值未达到目标值，则触发浇水，反之，则不浇水；

S42：无土壤湿度传感器

PWM间歇浇水：若等待浇水时间大于零、浇水时间恒等于设定时间、当前工作状态为关闭，且管道可用，则开启相应的电磁阀，实现单水泵多区域的间歇浇水，反之则不浇水；

S5：施肥控制：浇水操作执行的同时，触发执行施肥操作；

S6：回水：当水泵或者液肥泵工作结束，且渗漏时间结束后，执行回水操作。

9.根据权利要求8所述的植物墙智能控制方法，其特征在于：它还包括香薰控制、补光控制、风机控制、臭氧发生器控制、负离子发生器控制、加湿器控制中的任意一个或任意多个子步骤。

10.根据权利要求8所述的植物墙智能控制方法，其特征在于：它还包括一个报警子步骤，所述的报警子步骤为：当水位传感器检测到的水池或液肥池内的水位低于下限值时，液晶屏显示红色，并触发蜂鸣器，自动报警。

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