CN102830684A - 一种实用的植物生长环境监测控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种实用的植物生长环境监测控制系统，属于环境监测的技术领域。按照本发明提供的技术方案，所述实用的植物生长环境监测控制系统，包括监测控制器，所述监测控制器的输入端分别与pH值测量电路相连，且监测控制器还与触摸屏相连；pH值测量电路向监测控制器内输入对应植物生长土壤的pH值，监测控制器将所述输入的pH值与监测控制器内的预设pH值比较，且当检测输入的pH值与预设pH值不匹配时，监测控制器通过触摸屏输出土壤酸碱性报警信息及处理方法，直至pH值测量电路检测的pH值与监测控制器内的预设pH值匹配。本发明通过对植物主要生长环境参数的监测，提示种植者采取相应的处理方法，通用性好，操作简单方便，提高种植的效果。

Description

一种实用的植物生长环境监测控制系统
技术领域
本发明涉及一种控制系统，尤其是一种实用的植物生长环境监测控制系统，属于环境监测的技术领域。
背景技术
目前智能种植技术已日趋成熟，对于大规模的种植普遍采用系统化的管理方式，其成本是家庭及小型种植望尘莫及的，尤其对于土壤PH的检测，其检测技术复杂，检测结果只有专业人员才能看懂，不利于推广实施。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种实用的植物生长环境监测系统，其通过对植物主要生长环境参数的监测，提示种植者采取相应的处理方法，通用性好，操作简单方便，提高种植的效果。
按照本发明提供的技术方案，所述实用的植物生长环境监测控制系统，包括监测控制器，所述监测控制器的输入端分别与PH值测量电路相连，且监测控制器还与触摸屏相连；PH值测量电路向监测控制器内输入对应植物生长土壤的PH值，监测控制器将所述输入的PH值与监测控制器内的预设PH值比较，且当检测输入的PH值与预设PH值不匹配时，监测控制器通过触摸屏输出土壤酸碱性报警信息及处理方法，直至PH值测量电路检测的PH值与监测控制器内的预设PH值匹配。
所述监测控制器的电源端与电源模块相连。
所述监测控制器的输入端还与土壤温湿度检测电路相连，监测控制器的输出端与浇水控制电路相连；土壤温湿度检测电路向监测控制器内输入对应植物生长土壤的温度值及湿度值，当所述检测的温度值与监测控制器内的预设温度值不匹配时，监测控制器通过触摸屏输出温度报警信息及处理方法，直至土壤温湿度检测电路检测的土壤温度值与监测控制器内的预设温度值匹配；且当所述检测的湿度值与监测控制器内的预设湿度值不匹配时，监测控制器通过浇水控制电路控制对土壤的浇水，直至土壤温湿度检测电路检测的土壤湿度与监测控制器内的预设湿度值匹配。
所述监测控制器的输入端还与光强检测电路相连，监测控制器的输出端与光控电路相连；所述光强检测电路将检测光照强度输入监测控制器内，并由监测控制器统计对应的光照时间，当所述光照时间与监测控制器内的预设光照时间不匹配时，监测控制器通过光控电路开启补光灯，直至光强检测电路检测的光照时间与预设光照时间匹配；当所述光照强度与监测控制器内的预设光照强度不匹配时，监测控制器通过光控电路关闭补光灯，并通过触摸屏显示光强报警信息及处理方法，直至光强检测电路检测的光照强度与预设光照强度匹配。
所述监测控制器采用ARM9最小系统。
所述土壤温湿度传感器包括SHT10传感器。
所述光强检测电路包括第二运算放大器，所述第二运算放大器的输出端与第二运算放大器的反相端相连，第二运算放大器的同相端与第四电阻的一端及光敏二极管的阳极端相连，光敏二极管的阴极端接地，第四电阻的另一端与电源VCC相连；且光敏二极管的阳极端与电容的正极端相连，电容的负极端接地。
所述PH值测量电路包括第一运算放大器，所述第一运算放大器的同相端与铝锌电极相连，并通过第一电阻接地；第一运算放大器的输出端通过第三电阻与第一运算放大器的反相端相连，第一运算放大器的反相端通过第二电阻接地。
本发明的优点：通过对植物主要生长环境参数的监测，并将监测的参数与预设的参数值比较判断，来提示种植者采用相应的处理办法，取代了传统的只会为植物浇水的种植理念，以智能提示用户采用合适的处理方法；采用触摸屏，用户界面友好，操作更简单，通用性好。
附图说明
图1为本发明的结构框图。
图2为本发明PH值测量电路的电路原理图。
图3为本发明光强检测电路的电路原理图。
图4为本发明土壤温湿度检测电路的电路原理图。
图5为本发明的工作流程图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示：为了能够对种植植物生长的环境进行监测，本发明包括监测控制器，所述监测控制器的输入端分别与PH值测量电路相连，且监测控制器还与触摸屏相连；PH值测量电路向监测控制器内输入对应植物生长土壤的PH值，监测控制器将所述输入的PH值与监测控制器内的预设PH值比较，且当检测输入的PH值与预设PH值不匹配时，监测控制器通过触摸屏输出土壤酸碱性报警信息及处理方法，直至PH值测量电路检测的PH值与监测控制器内的预设PH值匹配。本发明实施例中，所述检测输入的PH值与预设PH值不匹配时，是指检测的PH值与预设PH值不同或不在预设PH值的范围内，下述指代的含义均相同。
同时，所述监测控制器的输入端还与土壤温湿度检测电路相连，监测控制器的输出端与浇水控制电路相连；土壤温湿度检测电路向监测控制器内输入对应植物生长土壤的温度值及湿度值，当所述检测的温度值与监测控制器内的预设温度值不匹配时，监测控制器通过触摸屏输出温度报警信息及处理方法，直至土壤温湿度检测电路检测的土壤温度值与监测控制器内的预设温度值匹配；且当所述检测的湿度值与监测控制器内的预设湿度值不匹配时，监测控制器通过浇水控制电路控制对土壤的浇水，直至土壤温湿度检测电路检测的土壤湿度与监测控制器内的预设湿度值匹配。
再者，所述监测控制器的输入端还与光强检测电路相连，监测控制器的输出端与光控电路相连；所述光强检测电路将检测光照强度输入监测控制器内，并由监测控制器统计对应的光照时间，当所述光照时间与监测控制器内的预设光照时间不匹配时，监测控制器通过光控电路开启补光灯，直至光强检测电路检测的光照时间与预设光照时间匹配；当所述光照强度与监测控制器内的预设光照强度不匹配时，监测控制器通过光控电路关闭补光灯，并通过触摸屏显示光强报警信息及处理方法，直至光强检测电路检测的光照强度与预设光照强度匹配。
本发明实施例中，监测控制器采用ARM9最小系统，当然，监测控制器也可以采用其他型号的微处理芯片。监测控制器的电源端与电源模块相连，电源模块也提供其他功能模块的工作电源。
如图2所示：本发明采用铝锌电极实时检测土壤中的PH值，PH值测量电路包括第一运算放大器IC1，所述第一运算放大器IC1的同相端与铝锌电极相连，并通过第一电阻R1接地；第一运算放大器IC1的输出端通过第三电阻R3与第一运算放大器IC1的反相端相连，第一运算放大器IC1的反相端通过第二电阻R2接地。第一运算放大器IC1采用高输入阻抗运放芯片AD8638，并构成方向放大电路 。第二电阻R2与第三电阻R3构成了反相比例放大的比例系数，所述比例系数为R2/R3。当铝锌电极插入土壤时，由于电化学反应，电流经第一电阻R1流过接地端，因此第一电阻R1上产生电压，再经过运放芯片AD8638构成的反相比例运放电路，输出放大的电压信号AD0。监测控制器根据电压信号AD0与预设PH值比较，以判断对应土壤中的酸碱度，当土壤呈酸性或呈碱性时，监测控制器通过触摸屏输出酸碱性报警信息及相应的处理方法。
如图3所示：所述光强检测电路包括第二运算放大器IC2，所述第二运算放大器IC2的输出端与第二运算放大器IC2的反相端相连，第二运算放大器IC2的同相端与第四电阻R4的一端及光敏二极管D1的阳极端相连，光敏二极管D1的阴极端接地，第四电阻R4的另一端与电源VCC相连；且光敏二极管D1的阳极端与电容E1的正极端相连，电容E1的负极端接地。第二运算放大器IC2采用运放芯片LM393。工作时，当有不同光照强度照射光敏二极管D1时，光敏二极管D1的电阻特性发生相应变化，因此输入到第二运算放大器IC2同相端的电压也就不同，通过监测控制器的校正来获得正确的光照强度，并通过对光照强度的统计来分析判断对应的光照时间。
如图4所示：所述土壤温湿度传感器采用SHT10传感器，所述SHT10传感器包括一个电容性聚合体测湿敏感元件、一个用能隙材料制成的测温元件，并集成一个14位的A/D转换器一级串口接口电路实现无缝连接。土壤温湿度传感器SHT10的GND脚接地，DATA脚接ARM9芯片的GPIO1，并通过第五电阻R5接到电源VCC，SCK脚接ARM9芯片的GPIO2，VCC脚接电源VCC相连。通过SHT10传感器能够将土壤中对应的温度值及湿度值输入监测控制器内，以方便监测控制器进行相应的控制信息。
如图5所示，为本发明的主程序流程图；其中，本发明实施例中预设PH值、预设温度值、预设湿度值、预设光照强度值及预设光照时间值都是根据所选定种植植物的类型来确定的，不同的植物应当设置不同的预设参数，以满足相应植物生长环境参数，达到提高植物生长环境的目的。
当系统上电后，首先进入设备初始化，此步骤完成ARM9芯片及其他芯片功能引脚及触摸屏的配置。初始化后进入种植植物选择，此步骤完成选择种植植物，并自动生成对应的参数匹配，如预设PH值中的PH上限值、PH下限值，预设光照强度值的光照强度上限值、光照强度下限值，预设温湿度值的温湿度上限值、温湿度下限值，然后进入各监测参数的判断。
工作时，PH值测量电路向监测控制器内输入检测的土壤PH值，光照检测电路向监测控制器内输入植物的光照强度值，土壤温湿度传感器向监测控制器内输入土壤温度值及湿度值。监测控制器首先判读检测的PH值是否超过预设PH值，如果超过预设PH值，则判断是否超过预设PH下限值，如果超过预设PH下限值，则通过触摸屏进入显示酸性报警和处理程序，如果没有超过PH下限值，则进入显示碱性报警和处理程序。触摸屏上能够一直显示酸性报警信息或碱性报警信息，直至种植人通过相应的处理程序处理后使得土壤的PH值与预设PH值匹配为止。
如果检测的PH值与预设PH值匹配时，则进入判断光照时间是否超过预设光照时间上限值，如果光照时间超过预设上限值，则进入判断检测的光强度是否超过预设光强上限值，如果检测的光强度超过预设光强上限值，则通过触摸屏进入显示光强报警和处理程序，然后通过光控电路关闭补光灯，如果光强度没有超过预设光强上限值，则进入关闭补光灯。当光照时间未超过预设光照时间的下限值时，通过光控电路打开补光灯，通过补光灯的光照来延长植物的光照时间。
当判断完光照时间则进入判断土壤温度是否超过预设温度上限值、预设温度下限值，如果检测的温度超过预设温度上限值、温度下限值，则通过触摸屏进入显示温度报警和处理程序。
如果土壤温度没有超过预设温度上限值、下限值，则进入土壤湿度判断步骤。如果土壤湿度超过预设湿度值，则判断土壤湿度是否超过预设湿度上限值，如果土壤湿度超过预设湿度上限值，则通过浇水控制电路关闭浇水程序，如果土壤湿度没有超过预设湿度上限值，则通过浇水控制电路开启浇水程序。一般地，浇水控制电路与用于浇水的水泵相连，通过控制水泵的工作状态来开启浇水程序或关闭浇水程序。
本发明通过对植物主要生长环境参数的监测，并将监测的参数与预设的参数值比较判断，来提示种植者采用相应的处理办法，取代了传统的只会为植物浇水的种植理念，以智能提示用户采用合适的处理方法；采用触摸屏，用户界面友好，操作更简单，通用性好。

Claims (8)

1.一种实用的植物生长环境监测控制系统，其特征是：包括监测控制器，所述监测控制器的输入端分别与PH值测量电路相连，且监测控制器还与触摸屏相连；PH值测量电路向监测控制器内输入对应植物生长土壤的PH值，监测控制器将所述输入的PH值与监测控制器内的预设PH值比较，且当检测输入的PH值与预设PH值不匹配时，监测控制器通过触摸屏输出土壤酸碱性报警信息及处理方法，直至PH值测量电路检测的PH值与监测控制器内的预设PH值匹配。
2.根据权利要求1所述的实用的植物生长环境监测控制系统，其特征是：所述监测控制器的电源端与电源模块相连。
3.根据权利要求1所述的实用的植物生长环境监测控制系统，其特征是：所述监测控制器的输入端还与土壤温湿度检测电路相连，监测控制器的输出端与浇水控制电路相连；土壤温湿度检测电路向监测控制器内输入对应植物生长土壤的温度值及湿度值，当所述检测的温度值与监测控制器内的预设温度值不匹配时，监测控制器通过触摸屏输出温度报警信息及处理方法，直至土壤温湿度检测电路检测的土壤温度值与监测控制器内的预设温度值匹配；且当所述检测的湿度值与监测控制器内的预设湿度值不匹配时，监测控制器通过浇水控制电路控制对土壤的浇水，直至土壤温湿度检测电路检测的土壤湿度与监测控制器内的预设湿度值匹配。
4.根据权利要求1或3所述的实用的植物生长环境监测控制系统，其特征是：所述监测控制器的输入端还与光强检测电路相连，监测控制器的输出端与光控电路相连；所述光强检测电路将检测光照强度输入监测控制器内，并由监测控制器统计对应的光照时间，当所述光照时间与监测控制器内的预设光照时间不匹配时，监测控制器通过光控电路开启补光灯，直至光强检测电路检测的光照时间与预设光照时间匹配；当所述光照强度与监测控制器内的预设光照强度不匹配时，监测控制器通过光控电路关闭补光灯，并通过触摸屏显示光强报警信息及处理方法，直至光强检测电路检测的光照强度与预设光照强度匹配。
5.根据权利要求1或3所述的实用的植物生长环境监测控制系统，其特征是：所述监测控制器采用ARM9最小系统。
6.根据权利要求3所述的实用的植物生长环境监测控制系统，其特征是：所述土壤温湿度传感器包括SHT10传感器。
7.根据权利要求4所述的实用的植物生长环境监测控制系统，其特征是：所述光强检测电路包括第二运算放大器（IC2），所述第二运算放大器（IC2）的输出端与第二运算放大器（IC2）的反相端相连，第二运算放大器（IC2）的同相端与第四电阻（R4）的一端及光敏二极管（D1）的阳极端相连，光敏二极管（D1）的阴极端接地，第四电阻（R4）的另一端与电源VCC相连；且光敏二极管（D1）的阳极端与电容（E1）的正极端相连，电容（E1）的负极端接地。
8.根据权利要求1所述的实用的植物生长环境监测控制系统，其特征是：所述PH值测量电路包括第一运算放大器（IC1），所述第一运算放大器（IC1）的同相端与铝锌电极相连，并通过第一电阻（R1）接地；第一运算放大器（IC1）的输出端通过第三电阻（R3）与第一运算放大器（IC1）的反相端相连，第一运算放大器（IC1）的反相端通过第二电阻（R2）接地。
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