CN107783576A - 一种智能花卉水培种植系统 - Google Patents

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孙文雪
陈广义
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    • G05D27/02—Simultaneous control of variables covered by two or more of main groups G05D1/00 - G05D25/00 characterised by the use of electric means
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G31/00—Soilless cultivation, e.g. hydroponics
    • A01G31/02—Special apparatus therefor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
    • Y02P60/20—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions in agriculture, e.g. CO2
    • Y02P60/21—Dinitrogen oxide [N2O], e.g. using aquaponics, hydroponics or efficiency measures

Abstract

本发明创造公开了一种智能花卉水培种植系统，包括监控平台、多个监测节点以及动作机构，所述监控平台与各个监测节点通信连接，所述监控平台控制动作机构启动。本发明创造通过传感器模块中各个传感器来检测花卉水培种植的环境参数，并通过无线通信方式将数据传输到监控平台，由监控平台根据接收的环境参数控制动作机构的运行，通过动作机构实现水培种植环境参数的控制。本发明创造用于检测并控制水培种植的环境参数。

Description

一种智能花卉水培种植系统
技术领域
本发明涉及农业种植技术领域，更具体地说涉及一种无土栽培种植系统。
背景技术
传统的花卉种植基本使用的是土壤栽培技术，使用土壤栽培技术符合传统栽培人员的种植习惯，但是土壤栽培技术在花卉栽培领域中的缺点不可忽视，首先土壤栽培技术需要大面积的土地资源，其次对花卉生长所需的种植条件控制困难。基于上述原因，本领域技术人员开始将无土栽培技术应用到花卉的栽培中。
但是现有的无土栽培系统只是解决了大面积种植用地问题，但是目前仍然没有功能完善的种植系统满足花卉水培种植环境参数监控要求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种能够对水培种植环境参数进行检测以及控制的种植系统。
本发明解决其技术问题的解决方案是：
一种智能花卉水培种植系统，包括监控平台、多个监测节点以及动作机构，所述监控平台与各个监测节点双向通信连接，所述监控平台控制动作机构启动；所述监测节点包括传感器模块、处理模块、模数转换模块、无线通信模块以及电源模块，所述传感器模块包括离子浓度传感器、温度传感器、光强传感器以及二氧化碳浓度传感器，所述离子浓度传感器、温度传感器、光强传感器以及二氧化碳浓度传感器输出端分别与模数转换模块输入端相连，所述模数转换模块输出端与处理模块输入端相连，所述处理模块通过无线通信模块与监控平台通信连接，所述电源模块为监测节点中各电路模块供电。
作为上述技术方案的进一步改进，所述模数转换模块包括型号为MAX11614模数转换器芯片，所述离子浓度传感器、温度传感器、光强传感器以及二氧化碳浓度传感器输出端分别与模数转换器芯片输入端相连，所述模数转换器芯片通过I2C总线与处理模块连接。
作为上述技术方案的进一步改进，本发明创造还包括限时启动模块，所述电源模块通过限时启动模块为监测节点中各电路模块供电。
作为上述技术方案的进一步改进，所述限时启动模块包括运放器、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、稳压管D1、可控硅D2、单稳态触发器以及型号为CD4017的计数器芯片，所述运放器反相输入端通过电容C1接地，运放器同相输入端通过电阻R1接地，运放器输出端通过电阻R4和电阻R2与同相输入端相连，运放器输出端通过电阻R4和电阻R3与反相输入端相连，运放器输出端通过电阻R4和稳压管D1接地，运放器输出端通过电阻R4与计数器芯片时钟输入端相连，所述计数器芯片进位输出端与单稳态触发器输入端相连，所述单稳态触发器输出端与可控硅D2控制极相连，所述可控硅D2控制电源模块与监测节点各电路模块通电连接。
作为上述技术方案的进一步改进，所述单稳态触发器包括型号为74LS121的触发器芯片。
作为上述技术方案的进一步改进，所述动作机构包括热风机、补光灯以及水泵，所述监控平台分别通过继电器与热风机、补光灯以及水泵相连。
作为上述技术方案的进一步改进，所述无线通信模块是射频通信模块，所述无线通信模块包括型号为RF24L01的射频收发芯片。
本发明的有益效果是：本发明通过传感器模块中各个传感器来检测花卉水培种植的环境参数，并通过无线通信方式将数据传输到监控平台，由监控平台根据接收的环境参数控制动作机构的运行，通过动作机构实现水培种植环境参数的控制。本发明创造用于检测并控制水培种植的环境参数。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。
图1是本发明的系统模块框架图；
图2是本发明的限时启动模块实施例原理图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有连接关系，并非单指元件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少连接元件，来组成更优的电路结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
参照图1～图2，本发明创造公开了一种智能花卉水培种植系统，包括监控平台、多个监测节点以及动作机构，所述监控平台与各个监测节点双向通信连接，所述监控平台控制动作机构启动；所述监测节点包括传感器模块、处理模块、模数转换模块、无线通信模块以及电源模块，所述传感器模块包括离子浓度传感器、温度传感器、光强传感器以及二氧化碳浓度传感器，其中所述离子浓度传感器用于检测培养液某些离子的浓度值，所述离子浓度传感器、温度传感器、光强传感器以及二氧化碳浓度传感器输出端分别与模数转换模块输入端相连，所述模数转换模块输出端与处理模块输入端相连，所述处理模块通过无线通信模块与监控平台通信连接，所述电源模块为监测节点中各电路模块供电。实际应用时，所述监测节点的数量可根据种植面积的大小而定，将各个监测节点均匀地设置在种植区域中，每个监测节点所采集到的数据代表着附近区域的环境参数。具体地，本发明创造通过传感器模块中各个传感器来检测花卉水培种植的环境参数，并通过无线通信方式将数据传输到监控平台，由监控平台根据接收的环境参数控制动作机构的运行，通过动作机构实现水培种植环境参数的控制。
进一步作为优选的实施方式，本发明创造具体实施方式中，所述模数转换模块包括型号为MAX11614模数转换器芯片，所述离子浓度传感器、温度传感器、光强传感器以及二氧化碳浓度传感器输出端分别与模数转换器芯片输入端相连，所述模数转换器芯片通过I2C总线与处理模块连接，所述型号的模数转换器芯片配置有多路的模数转换通道，有效简化模数转换模块电路结构，并且该模数转换器芯片分辨率高，对种植环境参数检测精度高，便于提高系统后期对种植环境参数的控制精度。
进一步作为优选的实施方式，本发明创造在实际应用过程中，所述监测节点无需时刻对种植环境参数进行数据采集，也无需时刻启动各个功能模块，节省电能的损耗。本发明创造具体实施方式中，本发明创造还包括限时启动模块，所述电源模块通过限时启动模块为监测节点中各电路模块供电，通过限时启动模块的作用，使电源模块每隔一段固定时间与监测节点各电路模块连通，实现数据的采集与传输，有效降低电能的损耗，同时对检测结果所造成的影响也不大。
更进一步，本发明创造限时启动模块的一个实施例，所述限时启动模块包括运放器、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、稳压管D1、可控硅D2、单稳态触发器以及型号为CD4017的计数器芯片，所述运放器反相输入端通过电容C1接地，运放器同相输入端通过电阻R1接地，运放器输出端通过电阻R4和电阻R2与同相输入端相连，运放器输出端通过电阻R4和电阻R3与反相输入端相连，运放器输出端通过电阻R4和稳压管D1接地，运放器输出端通过电阻R4与计数器芯片时钟输入端相连，所述计数器芯片进位输出端与单稳态触发器输入端相连，所述单稳态触发器输出端与可控硅D2控制极相连，所述可控硅D2控制电源模块与监测节点各电路模块通电连接。具体地，所述运放器输出周期一定的脉冲方波信号到计数器芯片的时钟输入端，所述计数器芯片计数完成时进位输出端输出触发信号到单稳态触发器输入端，所述单稳态触发器输出暂稳态信号到可控硅D2控制极，使可控硅D2正负极导通一段时间，该时间内电源模块与监测节点各电路模块是接通的，所述监测节点在该时间段内完成数据的采集以及传输操作，之后可控硅D2断开电源模块与监测节点各电路模块的通电连接。
进一步，上述限时启动模块的实施例中，所述单稳态触发器包括型号为74LS121的触发器芯片，以该型号的触发器芯片为核心的单稳态触发器电路结构简单，功耗低。
进一步作为优选的实施方式，本发明创造具体实施方式中，所述动作机构包括热风机、补光灯以及水泵，所述监控平台分别通过继电器与热风机、补光灯以及水泵相连，所述热风机用于调控花卉水培种植环境的温度以及二氧化碳浓度，所述补光灯则用于调控种植环境中的光照强度，所述水泵则是用于调控培养液浓度。
进一步作为优选的实施方式，本发明创造具体实施方式中，所述无线通信模块是射频通信模块，所述无线通信模块包括型号为RF24L01的射频收发芯片，所述型号的射频收发芯片可自由设置芯片的通信地址以及通信功率，具体应用中需要为各个监测节点的射频收发芯片设置不同的通信地址，而通信功率可根据每个监测节点的位置进行设置。
以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种智能花卉水培种植系统，其特征在于：包括监控平台、多个监测节点以及动作机构，所述监控平台与各个监测节点双向通信连接，所述监控平台控制动作机构启动；所述监测节点包括传感器模块、处理模块、模数转换模块、无线通信模块以及电源模块，所述传感器模块包括离子浓度传感器、温度传感器、光强传感器以及二氧化碳浓度传感器，所述离子浓度传感器、温度传感器、光强传感器以及二氧化碳浓度传感器输出端分别与模数转换模块输入端相连，所述模数转换模块输出端与处理模块输入端相连，所述处理模块通过无线通信模块与监控平台通信连接，所述电源模块为监测节点中各电路模块供电。
2.根据权利要求1所述的一种智能花卉水培种植系统，其特征在于：所述模数转换模块包括型号为MAX11614模数转换器芯片，所述离子浓度传感器、温度传感器、光强传感器以及二氧化碳浓度传感器输出端分别与模数转换器芯片输入端相连，所述模数转换器芯片通过I2C总线与处理模块连接。
3.根据权利要求1所述的一种智能花卉水培种植系统，其特征在于：还包括限时启动模块，所述电源模块通过限时启动模块为监测节点中各电路模块供电。
4.根据权利要求3所述的一种智能花卉水培种植系统，其特征在于：所述限时启动模块包括运放器、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、稳压管D1、可控硅D2、单稳态触发器以及型号为CD4017的计数器芯片，所述运放器反相输入端通过电容C1接地，运放器同相输入端通过电阻R1接地，运放器输出端通过电阻R4和电阻R2与同相输入端相连，运放器输出端通过电阻R4和电阻R3与反相输入端相连，运放器输出端通过电阻R4和稳压管D1接地，运放器输出端通过电阻R4与计数器芯片时钟输入端相连，所述计数器芯片进位输出端与单稳态触发器输入端相连，所述单稳态触发器输出端与可控硅D2控制极相连，所述可控硅D2控制电源模块与监测节点各电路模块通电连接。
5.根据权利要求4所述的一种智能花卉水培种植系统，其特征在于：所述单稳态触发器包括型号为74LS121的触发器芯片。
6.根据权利要求1所述的一种智能花卉水培种植系统，其特征在于：所述动作机构包括热风机、补光灯以及水泵，所述监控平台分别通过继电器与热风机、补光灯以及水泵相连。
7.根据权利要求1所述的一种智能花卉水培种植系统，其特征在于：所述无线通信模块是射频通信模块，所述无线通信模块包括型号为RF24L01的射频收发芯片。
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