CN103283570A

CN103283570A - 自动浇水花盆

Info

Publication number: CN103283570A
Application number: CN2013101721633A
Authority: CN
Inventors: 强俊; 李贵; 刘世强
Original assignee: Anhui Polytechnic University
Current assignee: Anhui Polytechnic University
Priority date: 2013-05-13
Filing date: 2013-05-13
Publication date: 2013-09-11

Abstract

自动浇水花盆，包括水箱、喷嘴、湿度传感器、自动控制模块，其中自动控制模块包括CPU微处理器、供电装置、压力传感器、运算放大器，电源隔离单元分别电连接信号采集单元、输出单元，所述信号采集单元接入所述识别单元。一种自动浇水花盆具有湿度自动平衡、响应速度快、操作简单、功能齐全，具有很高的实用价值。

Description

自动浇水花盆

技术领域

本发明涉及一种花盆，尤其涉及一种自动浇水花盆。

背景技术

现有的花盆各式各样，材料也有各种材质，功能也比较齐全，但养花的人需要经常给花浇水，另外对于有些主人往往就忘记浇水，或者有时需要出差，家里没人，这样一来家里养的花就没法浇水了，导致花草死亡。

发明内容

为了克服现有技术的以上问题，本专利提出了一种自动浇水花盆，能够根据智能根据土壤湿度自动浇水的花盆。

一种自动浇水花盆，包括花盆、喷嘴、供水管道、供水端、自动控制模块、湿度传感器、电源，其中，连接到自动控制模块的湿度传感器放入花盆土壤中，电源给系统供电，花盆之间用供水管道连接，喷嘴连接到每个花盆内的供水管道上，供水管道通过供水端连接到自来水供水系统，连接花盆的供水管连接在花盆的上端。

所述花盆包括土壤箱、水箱、清泥装置、水泵、压力传感器，土壤箱用于栽花，水箱置于土壤箱下面，水箱下部有清泥装置，压力传感器放置于水箱底部，水泵放置于水箱中。

所述的自动控制模块包括CPU微处理器、数字控制面板、运算放大器、电源隔离单元、湿度控制系统、压力控制系统，电源通过电源隔离单元分别电连接湿度传感器、压力传感器，湿度传感器、压力传感器通过运算放大器连入到CPU微处理器，数字控制面板由液晶显示器和操作面板组成，数字控制面板连接到CPU微处理器。

所述供水端有阀门。

所述CPU微处理器为单片机，包括信号采样单元、识别单元、运算单元、处理单元、输出单元。信号采样单元把采样的系统湿度信号送到CPU微处理器的识别单元，经其识别后由运算单元处理，进行逻辑运算，形成CPU微处理器能识别的一系列数据代码，通过处理单元对信号进行数模转换，经放大单元放大后，通过输出单元把控制信号输出到数字控制面板和各执行机构进行浇水。

所述自动控制模块的湿度控制系统、压力控制系统采用模糊PID控制。本发明的有益效果是，根据不同花朵采用不同浇水措施，根据土壤湿度自动浇水，同时避免了因忘记浇水或者出差导致花草死亡。

附图说明

下面结合附图和实施例对本进一步说明。

图1 是自动浇水花盆的结构图。

图2是自动控制模块系统结构框图。

图3是CPU微处理结构图。

图4是PID模糊控制器系统框图。

1-喷嘴、2-水箱。

具体实施方式

如图1，一种自动浇水花盆，包括基盆、喷嘴、供水管道、供水端、自动控制模块、湿度传感器、电源，其中，连接到自动控制模块的湿度传感器放入花盆土壤中，电源给系统供电，花盆之间用供水管道连接，喷嘴连接到每个花盆内的供水管道上，供水管道通过供水端连接到自来水供水系统。电源可以为电池组、太阳能供电系统、插座式供电。包括土壤箱、水箱、清泥装置、压力传感器，土壤箱用于栽花，水箱置于土壤箱下面，用于储备水用，水箱下部有清泥装置，清泥装置主要用于定期清理水箱里沉底的泥土，水泵放置于水箱中，用于控制喷嘴出水，压力传感器放置于水箱底部，用于确定水位的高低，供水端具有阀门，当水箱水少于最低的水位线时，通过控制阀门用自来水进行补水，自来水补水到压力传感器设置的最高水位线停止。针对不同花朵，喷嘴分别具有不同的型号。

如图2，自动控制模块包括CPU微处理器、数字控制面板、运算放大器、电源隔离单元、湿度控制系统，压力控制系统，电源通过电源隔离单元分别电连接湿度传感器、压力传感器，湿度传感器、压力传感器通过运算放大器连入到CPU微处理器，数字控制面板由液晶显示器和操作面板组成，液晶显示器用于显示系统的工作状态，操作面板用于设计湿度值、压力的最大和最小值、选择手动和自动档进行控制，连接到CPU微处理器。自动浇水花盆的供水管道通过供水端连接到自来水，供水端和自来水连接处有阀门，用于控制水量。

如图3，CPU微处理器为单片机,信号采样单元把采样的系统湿度、系统压力信号送到CPU微处理器的识别单元，经其识别后由运算单元处理，进行逻辑运算，形成CPU微处理器能识别的一系列数据代码，通过处理单元对信号进行数模转换，经放大单元放大后，通过输出单元把控制信号输出到数字控制面板和各执行机构进行浇水或者补水。

由于在浇水过程中，针对土壤设定的湿度，在浇水的过程中信号采样单元按照数字面板的各项操作功能进行采集，其特征是只要某操作按键有高电平信号，就将信号送到识别单元，经识别确认为所用功能后，在处理单元内进行处理，其特征在于把经设计者预先设定的功能和采集到信号进行特殊处理，分别送到输出单元和信号采集单元。输出单元把处理后得到的信号，送到液晶显示器和相应的执行机构；另外，信号采集单元收到处理后得到的信号后，对按键进行功能性封锁，使得不同操作模式，某些按键不起作用。

具体设置如下：

1、湿度、压力设定部分：根据不通季节，设置湿度数据期望值或者控制面板设置；压力设定的最低水位线压力和最高水位线压力。

2、系统湿度传感器，采用全密封精密簧片式湿度传感器作为系统湿度的信号采样，具有采样精度高，工作稳定可靠，不锈钢材料制作，耐腐蚀，抗震动、标准螺纹接口；

3、手动\自动工作状态

CPU根据面板按键选择后自动识别工作在自动、手动状态。

手动状态;

CPU正确显示系统湿度、压力，系统不进行湿度或者压力比较，显示屏不显示“设定湿度”而显示“手动”

自动状态;

CPU正确显示系统湿度,面板上设定湿度或者压力按键起作用并显示设定湿度或者压力，进行系统值与设定值比较，并输出相应的控制信号使整个系统工作在全自动湿度平衡模式下。

4、比较信号输出

自动工作模式下，系统值与设定值进行比较，根据比较结果输出连续变化的电压信号去控制供水端，调节供水端阀门，直到系统值与设定值达到要求。

5、CPU外挂显示系统

系统湿度、压力显示；是一个变量，根据湿度、压力随时都在改变，真实反映出系统湿度、压力。设定湿度、压力显示；一旦设定后，自动锁存为一常量，除非重新设定，并且能在运行中动态设定，系统又工作在新设定的湿度、压力下。

湿度、压力控制系统采用模糊PID控制，湿度控制系统设定湿度设定值，压力控制系统设定压力设定最小值和最大值，控制系统采用模糊自适应PID，将与根据湿度传感器、压力传感器的输出量汇总计算，然后送到系统分配模块，按适当的规则分配给各分支，是通过湿度、压力等参数的感应，将感应转变成信号传输给系统，系统根据设定的湿度、压力参数，发出指令对机械设备进行调整，同时通过传感器即时传递湿度、压力动态和系统设定的湿度、压力参数比较，防止过度浇水的情况。该自动浇水花盆不仅可以根据设定参数自动调节现场数据，同时在现场还可以随时修改数据。因此反馈自动控制理论应用的关键就是：做出正确的测量和比较后，如何才能更好地调节系统的响应。PID(比例-积分-微分)控制器就是采用比例、积分、微分的关系来调节系统响应的自动控制器。湿度控制系统所采取的模糊自适应PID控制器设计系统框图如图4所示。模糊PID控制器以系统的偏差e和偏差变化率为输入量，经过模糊化处理后分别得到模糊量E和EC，以此为依据进行模糊推理，得到的输出量为PID控制参数K_p，K_i，K_d的增量△Kp，△K_i，△K_d在线调整PID参数。K1,K2,K3,K4,K5为比例因子。

模糊PID控制器调整PID参数计算为：

其中，

为初始设定的PID参数；△Kp，△K_i，△K_d为模糊控制器的3个输出，可以根据被控对象的状态自动调整PID的3个控制参数的值。在线运行过程中，控制系统通过对模糊逻辑规则的结果处理、查表和运算，完成对PID参数的在线自校正。

Claims

1.一种自动浇水花盆，包括花盆、喷嘴、供水管道、供水端、自动控制模块、湿度传感器、电源，其中，连接到自动控制模块的湿度传感器放入花盆土壤中，电源给系统供电，花盆之间用供水管道连接，喷嘴连接到每个花盆内的供水管道上，供水管道通过供水端连接到自来水供水系统，其特征在于：连接花盆的供水管连接在花盆的上端。

2.根据权利要求1所述的自动浇水花盆，其特征在于：所述供水端有阀门。

3.根据权利要求1所述的自动浇水花盆，其特征在于：所述花盆包括土壤箱、水箱、清泥装置、水泵、压力传感器，水箱置于土壤箱下面，水箱下部有清泥装置，压力传感器放置于水箱底部，水泵放置于水箱中。

4.根据权利要求3所述的自动浇水花盆，其特征在于：所述的自动控制模块包括CPU微处理器、数字控制面板、运算放大器、电源隔离单元、湿度控制系统、压力控制系统，电源通过电源隔离单元分别电连接湿度传感器、压力传感器，湿度传感器、压力传感器通过运算放大器连入到CPU微处理器，数字控制面板由液晶显示器和操作面板组成，数字控制面板连接到CPU微处理器。

5.根据权利要求4所述的自动浇水花盆，其特征在于：所述CPU微处理器为单片机，包括信号采样单元、识别单元、运算单元、处理单元、输出单元,

信号采样单元把采样的系统湿度信号送到CPU微处理器的识别单元，经其识别后由运算单元处理，进行逻辑运算，形成CPU微处理器能识别的一系列数据代码，通过处理单元对信号进行数模转换，经放大单元放大后，通过输出单元把控制信号输出到数字控制面板和各执行机构。

6.根据权利要求4所述的自动浇水花盆，其特征在于：所述自动控制模块的湿度控制系统、压力控制系统采用模糊PID控制。