CN108094180A - 一种家用微型栽培控制系统 - Google Patents

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王辉
段立军
程康
苏志
蒋明
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    • 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
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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
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Abstract

本发明公开了一种家用微型栽培控制系统，包括信息采集系统、中央处理器以及人机交互模块，信息采集系统由温湿度传感器、PH检测仪和EC传感器三部分组成，信息采集系统通过信号线连接有数据变送模块，数据变送模块通过信号线连接有数据采集模块，数据采集模块通过数据线与中央处理器连接，中央处理器通过数据线连接有自动施肥器、微型换气扇、微型水泵、紫外线杀菌灯、以及植物灯，中央处理器还通过信号线连接有报警模块，中央处理器还通过信号线双向连接有数据库和无线传输模块。本发明解决了目前的家用微型栽培种植技术的控制系统不完善、光照、灌溉以及施肥量的控制效果不佳的问题。

Description

一种家用微型栽培控制系统
技术领域
本发明涉及水培种植技术领域，具体为一种家用微型栽培控制系统。
背景技术
水培是一种新型的植物无土栽培方式，又名营养液培，其核心是将植物的根系直接浸润于营养液中，这种营养液能替代土壤，向植物提供水分、养分、氧气等生长因子，使植物能够正常生长。
在土壤里，有机物质经过土壤微生物和动物的分解作用，转化成植物生长所需的矿质营养物质。土壤根系浸润在营养液中的水培蔬菜，根系浸润在营养液中的水培蔬菜中的水溶解了这些矿质养分(通常以离子态存在)，使之可以被植物的根所吸收。为了让植物取得均衡的营养，土壤中的各种物质都必须符合最佳比例，遗憾的是如此“完美”的土壤在自然界中是很罕见的。采用水培法以后，植物可以通过根部直接吸收营养液中的养分与水分，人们可以手工调配营养均衡的溶液，实现植物均衡的“饮食”，这显然要比寻找完美土壤容易得多。因为这些溶液都是装在容器中的，可以循环使用，不会流入土壤而对环境造成影响，安全可靠可持续。
家用微型栽培种植技术作为家庭菜园种植系列的一种，能够为家庭提供绿色蔬菜，也能作为家用装饰的一种，但是目前的家用微型栽培种植技术的控制系统仍然不够完善，造成光照、灌溉以及施肥量等的自动化控制效果不佳，影响农作物的生长效果。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种家用微型栽培控制系统，解决了目前的家用微型栽培种植技术的控制系统不完善、光照、灌溉以及施肥量的控制效果不佳的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种家用微型栽培控制系统，包括信息采集系统、中央处理器以及人机交互模块，所述信息采集系统由温湿度传感器、PH检测仪和EC传感器三部分组成，所述信息采集系统通过信号线连接有数据变送模块，所述数据变送模块通过信号线连接有数据采集模块，所述数据采集模块通过数据线与中央处理器连接，所述中央处理器内置数据存储与输出模块以及驱动与执行模块，所述数据存储与输出模块用于将数据采集模块采集到的相关数据信号值进行存储与输出，所述驱动与执行模块用于将数据采集模块采集到的相关数据信号值进行判断与处理，并进行最终的执行，所述中央处理器通过数据线连接有自动施肥器、微型换气扇、微型水泵、紫外线杀菌灯以及植物灯，所述中央处理器还通过信号线连接有报警模块，所述中央处理器还通过信号线双向连接有数据库和无线传输模块，所述无线传输模块双向连接有人机交互模块，所述人机交互模块上还设置有键盘和显示屏。
优选的，所述人机交互模块包括信息录入模块和信息查询模块。
优选的，所述信息录入模块包括施肥间隔和用量录入、PH设定值录入、EC 值录入以及补光时段的信息录入。
优选的，所述信息查询模块包括施肥间隔和用量查询、PH设定值查询、EC 值查询以及补光时段的信息查询。
优选的，所述系统以可编程逻辑控制器作为核心处理器。
优选的，所述数据采集模块集成于可编程逻辑控制器上。
优选的，无线传输模块采用ZigBee协议或者GPRS网络的TCP/IP协议进行远程控制信号的传输。
优选的，所述报警模块由多个子报警单元组成，且每个子报警单元对应相应的信息录入模块和驱动与执行模块。
优选的，所述显示屏采用触摸屏BO3S211来显示信息采集系统采集的相关信息，触摸屏BO3S211与可编程逻辑控制器通过通讯连接，通过可编程逻辑控制器的处理，实现采集信息的实时查询与显示。
(三)有益效果
本发明提供了一种家用微型栽培控制系统，具备以下有益效果：
1、该发明通过PH检测仪和EC传感器检测种植营养液的PH值和EC值，并将检测到的PH值和EC值通过数据变送模块转化成标准的输出信号，并通过数据采集模块将在线监测信号传送至中央处理器,由中央处理器进行处理和判断是否执行加酸操作，种植营养液的PH值根据每种植物的实际需要进行调整，同时实时调控肥液EC值，使其处于稳定状态。
2、该发明由中央处理器进行处理和判断是否执行施肥操作，并由中央处理器控制自动施肥器进行施肥操作，同时由于连入了人机交互模块，能够根据不同植物不同生长时期及不同季节的不同生长状况，设定相应的施肥间隔和用量，进行不同时间间隔和用量的肥料补入操作。
3、该发明中的中央处理器还能够控制微型换气扇进行换气操作、微型水泵进行灌溉操作；紫外线杀菌灯配合微型水泵使用，及时将微型水泵中水体进行杀菌处理；中央处理器控制植物灯进行补光操作，同时由于连入了人机交互模块，能够根据需要设定补光时间，对种植物进行及时补光。
4、该发明的人机交互模块还能设定部分关键参数的报警值，若某参数出现异常，中央处理器则控制报警模块启动，此时相应的警报灯闪亮、发出报警声，通知维护人员处理。
该发明提供的家用微型栽培控制作为家庭菜园种植系列的一种，能够为家庭提供绿色蔬菜，也能作为家用装饰的一种，方便实用。
附图说明
图1为本发明的整体控制系统结构图；
图2为本发明的人机交互模块控制系统图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图1和附图1，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1和图2所示，本发明提供一种技术方案：一种家用微型栽培控制系统，包括信息采集系统、中央处理器以及人机交互模块，所述信息采集系统由温湿度传感器、PH检测仪和EC传感器三部分组成，所述信息采集系统通过信号线连接有数据变送模块，所述数据变送模块通过信号线连接有数据采集模块，所述数据采集模块通过数据线与中央处理器连接，所述中央处理器内置数据存储与输出模块以及驱动与执行模块，所述数据存储与输出模块用于将数据采集模块采集到的相关数据信号值进行存储与输出，所述驱动与执行模块用于将数据采集模块采集到的相关数据信号值进行判断与处理，并进行最终的执行，所述中央处理器通过数据线连接有自动施肥器、微型换气扇、微型水泵、紫外线杀菌灯以及植物灯，所述中央处理器还通过信号线连接有报警模块，所述中央处理器还通过信号线双向连接有数据库和无线传输模块，所述无线传输模块双向连接有人机交互模块，所述人机交互模块上还设置有键盘和显示屏。
所述人机交互模块包括信息录入模块和信息查询模块；所述信息录入模块包括施肥间隔和用量录入、PH设定值录入、EC值录入以及补光时段的信息录入；所述信息查询模块包括施肥间隔和用量查询、PH设定值查询、EC值查询以及补光时段的信息查询。
所述系统以可编程逻辑控制器作为核心处理器；所述数据采集模块集成于可编程逻辑控制器上。
无线传输模块采用ZigBee协议或者GPRS网络的TCP/IP协议进行远程控制信号的传输。
所述报警模块由多个子报警单元组成，且每个子报警单元对应相应的信息录入模块和驱动与执行模块。
所述显示屏采用触摸屏BO3S211来显示信息采集系统采集的相关信息，触摸屏BO3S211与可编程逻辑控制器通过通讯连接，通过可编程逻辑控制器的处理，实现采集信息的实时查询与显示。
本发明采用SQL Server 2005数据库,用于将系统传输及处理过程中的各部分数据进行备份与储存，方便随时读取与查询。
其中温湿度传感器具体为SHT11温湿度传感器；PH检测仪采用STEPS PH3000 型PH计。
所述数据变送模块将信息采集系统采集到的非标准量信号，转换成标准的输出信号4-20mA电流输出或1-5V电压输出。
所述数据采集模块作为中央处理器与外部世界连接的桥梁，将传感器采集到的信号，传送给中央处理器。
工作原理：首先将系统控制中各个子模块均与外界电源连接进行通电，然后将温湿度传感器、PH检测仪和EC传感器均与系统内部的种植营养液相连接；
1、通过PH检测仪和EC传感器检测种植营养液的PH值和EC值，并将检测到的PH值和EC值通过数据变送模块转化成标准的输出信号，并通过数据采集模块将在线监测信号传送至中央处理器,由中央处理器进行处理和判断是否执行加酸操作，种植营养液的PH值根据每种植物的实际需要进行调整，同时实时调控肥液EC值，使其处于稳定状态。
2、自动补肥：由中央处理器进行处理和判断是否执行施肥操作，并由中央处理器控制自动施肥器进行施肥操作，同时由于连入了人机交互模块，能够根据不同植物不同生长时期及不同季节的不同生长状况，设定相应的施肥间隔和用量，进行不同时间间隔和用量的肥料补入操作。
3、自动补光：中央处理器控制植物灯进行补光操作，同时由于连入了人机交互模块，能够根据需要设定补光时间(6:00～22:00为补光时间；22:00～6:00 停止补光)。
4、中央处理器还可以控制微型换气扇进行换气操作、微型水泵进行灌溉操作；紫外线杀菌灯配合微型水泵使用，及时将微型水泵中水体进行杀菌处理；
5、人机交互模块还能设定部分关键参数的报警值，若某参数出现异常，中央处理器则控制报警模块启动，此时相应的警报灯闪亮、发出报警声，通知维护人员处理。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种家用微型栽培控制系统，包括信息采集系统、中央处理器以及人机交互模块，其特征在于：所述信息采集系统由温湿度传感器、PH检测仪和EC传感器三部分组成，所述信息采集系统通过信号线连接有数据变送模块，所述数据变送模块通过信号线连接有数据采集模块，所述数据采集模块通过数据线与中央处理器连接，所述中央处理器内置数据存储与输出模块以及驱动与执行模块，所述数据存储与输出模块用于将数据采集模块采集到的相关数据信号值进行存储与输出，所述驱动与执行模块用于将数据采集模块采集到的相关数据信号值进行判断与处理，并进行最终的执行，所述中央处理器通过数据线连接有自动施肥器、微型换气扇、微型水泵、紫外线杀菌灯以及植物灯，所述中央处理器还通过信号线连接有报警模块，所述中央处理器还通过信号线双向连接有数据库和无线传输模块，所述无线传输模块双向连接有人机交互模块，所述人机交互模块上还设置有键盘和显示屏。
2.根据权利要求1所述的一种家用微型栽培控制系统，其特征在于：所述人机交互模块包括信息录入模块和信息查询模块。
3.根据权利要求2所述的一种家用微型栽培控制系统，其特征在于：所述信息录入模块包括施肥间隔和用量录入、PH设定值录入、EC值录入以及补光时段的信息录入。
4.根据权利要求2所述的一种家用微型栽培控制系统，其特征在于：所述信息查询模块包括施肥间隔和用量查询、PH设定值查询、EC值查询以及补光时段的信息查询。
5.根据权利要求1所述的一种家用微型栽培控制系统，其特征在于：所述系统以可编程逻辑控制器作为核心处理器。
6.根据权利要求1所述的一种家用微型栽培控制系统，其特征在于：所述数据采集模块集成于可编程逻辑控制器上。
7.根据权利要求1所述的一种家用微型栽培控制系统，其特征在于：无线传输模块采用ZigBee协议或者GPRS网络的TCP/IP协议进行远程控制信号的传输。
8.根据权利要求1所述的一种家用微型栽培控制系统，其特征在于：所述报警模块由多个子报警单元组成，且每个子报警单元对应相应的信息录入模块和驱动与执行模块。
9.根据权利要求1所述的一种家用微型栽培控制系统，其特征在于：所述显示屏采用触摸屏BO3S211来显示信息采集系统采集的相关信息，触摸屏BO3S211与可编程逻辑控制器通过通讯连接，通过可编程逻辑控制器的处理，实现采集信息的实时查询与显示。
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