CN109744135A - 一种用于盆栽养护的自动集水浇灌装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了盆栽养护技术领域的一种用于盆栽养护的自动集水浇灌装置，包括光伏板、集水模块、储水模块和储能控制模块，所述光伏板用于吸收太阳能，并转化为装置所用的电能，所述集水模块用于吸收空气中的水分，并将其储存到储水模块中，所述储能控制模块用于将光伏板产生的电能进行存储，并监控环境的温度和湿度，控制集水模块的集水和灌溉的时间，独立实现监控环境温湿度、集水储存和灌溉养护三个方面的功能，有效地协助人们精心养护花草，采用了空气压缩冷凝技术、光伏储能技术和温湿度实时检测技术，在紧凑的结构下实现了自动化的集水、监控和灌溉功能，在运行和维护成本上具有较大的优势，结构紧凑、操作便捷、维护成本低。

Description

一种用于盆栽养护的自动集水浇灌装置

技术领域

本发明涉及盆栽养护技术领域，具体为一种用于盆栽养护的自动集水浇灌装置。

背景技术

在室内放置花草盆栽有助于清新环境空气、点缀空间装饰和陶冶观赏者情操，花草盆栽的生长需要人们的精心照料，尤其像海棠、仙来客和大丽花等娇贵的观赏性盆栽更是需要根据生长周期、环境温湿度来调节浇灌量和频次，浇灌过多或不足会影响导致花草的死亡。

开发盆栽浇灌辅助装置可以实现自动浇灌花草植物，减轻人们在养护照料方面的压力。但是现有的浇灌辅助装置存在两个方面的不足：1、功能简单，自动化程度不足：辅助装置只能按照设定程序定时定量的浇灌，无法根据四季更替和温湿度差异调节水量，而过多或过少的浇灌量会导致植被的死亡；2、结构复杂，装置维护成本高：这些装置的功能类似于“阀门控制器”，只能按照既定的计划通断水流，需要额外配备复杂的供水供电系统，不仅整体体积较大，结构复杂，还要额外投入成本维护装置设备。

以实现辅助浇灌功能为目标，目前已公开的方案按照结构复杂程度可以分为3类：

2.1、第一类技术方案——简易的水阀控制方案。这类技术方案结构简单，功能单一，容易实现，用软水管将家庭用水送至花草盆景处，并利用一个水阀调节流速，将水缓慢喷洒至盆栽土壤中。像专利CN106416938A、CN103039324A和CN102349432A中都介绍了这种浇灌方案。但是，这种调控方案无法根据环境温湿度调节浇灌速度，容易出现浇灌过度烂根的现象。

2.2、第二类技术方案——带温湿度监控的智能控制浇灌方案。这类技术方案以控制芯片为核心，实时监控采集植物土壤温湿度、水箱液位高度和电动阀门开合度等信息，通过控制阀门的开合度调节浇灌量。以专利CN205902565U中提出的自动浇花器为例，该装置自动浇花器采用土壤温湿度传感器检测花卉土壤的实时湿度，FPGA通过控制继电器控制电路对水泵进行智能控制，实现自动智能浇花。像CN204860428U、CN205962168U和CN205431376U等专利提及的方案都可以实现这种功能，但是由于控制装置不仅需要从外部供水，还需要监控各种环境和水位信息，结构十分复杂，后期维护需要耗费大量的精力。

2.3、第三类技术方案——集水储存、定时浇灌方案。这类技术方案通过设计大面积的收集装置和大体积的储存装置，将雨水收集储存起来，并通过下游的洒水系统实现花草浇灌。正如专利CN109197231A描述的一种自动浇花装置，它通过一个储水桶储存接收雨水，当水量达到一定重量，储水桶向下运动，通过齿杆带动齿轮和丝杆转动，进而带动固定座运动松开对输水管的挤压，让水从储水桶流出运动，经过洒水机构对盆栽进行浇水，不仅实现了自动浇水功能，还能减少消耗水资源。像CN108029521A、CN207911456U和CN205577278U等专利中涉及的装置都具有类似的结构，但是为了收集储存雨水，装置需要配置体积较大的雨蓬和水箱，配合上洒水装置，体积至少1~2立方米，结构复杂，维护成本高。

因此，为了满足人们对自动花草浇灌的功能需求、缓解室内盆栽养护的压力，需要开发一种体积小巧、功能集成的自动浇灌辅助装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种从环境空气中集聚水分实现集水储存和花草浇灌，在外界不提供水源条件下独立工作，具有结构紧凑、操作便捷、维护成本低的用于盆栽养护的自动集水浇灌装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于盆栽养护的自动集水浇灌装置，包括光伏板、集水模块、储水模块和储能控制模块，所述光伏板用于吸收太阳能，并转化为装置所用的电能，所述集水模块用于吸收空气中的水分，并将其储存到储水模块中，所述储能控制模块用于将光伏板产生的电能进行存储，并监控环境的温度和湿度，控制集水模块的集水和灌溉的时间。

优选的，所述集水模块包括空气压缩风扇、电子制冷单元和排风罩，所述空气压缩风扇安装在排风罩的顶部，所述电子制冷单元安装于排风罩的内部。

优选的，所述空气压缩风扇包括微型直流电机、风扇骨架和6-8片风扇叶片，所述微型直流电机安装于风扇骨架的顶面上，所述微型直流电机的输出轴延伸出风扇骨架的底面，所述风扇叶片固定安装在微型直流电机输出轴上，所述风扇骨架为铁质材料，且固定安装在排风罩的顶端面上。

优选的，所述电子制冷单元包括2个散热支架、2个电子制冷芯片和10-20个冷凝片，所述电子制冷芯片的制冷端与冷凝片相连，所述电子制冷芯片的散热端与散热支架相连，所述散热支架为铝制或者铜制材料，所述散热支架与排风罩的内壁相连。

优选的，所述冷凝片采用高5-10cm，宽10-20cm的铜网，网孔密度为100-200目，相邻两组冷凝片之间的距离为2-5mm。

优选的，所述排风罩呈圆柱形，所述排风罩的侧面开有20-30个通风口。

优选的，所述储水模块包括顶部开口的储水罐，所述储水罐的顶部与排风罩的底部相连通，所述储水罐采用PVC塑料材料，所述储水罐的底部开有直径为1-3cm的出水孔。

优选的，所述储能控制模块包括进水口、小型水泵、出水口、控制单元、储能锂电池和电线接口，所述小型水泵的输入端和输出端分别与进水口和出水口相连，所述进水口与出水孔相连通，所述控制单元用于监控环境的温度和湿度，控制集水模块的集水和灌溉的时间，所述储能锂电池通过电线接口与光伏板相连，所述储能锂电池用于空气压缩风扇、电子制冷单元、小型水泵和控制单元提供电力。

优选的，所述控制单元包括控制芯片、温湿度传感器和继电控制电路，所述温湿度传感器用于监控环境的温度和湿度，所述控制芯片用于接收、处理温湿度传感器监测的参数，并通过继电控制电路驱动小型水泵进行灌溉工作。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过将周围空气中的水蒸气凝结成液体储存起来，用于灌溉花草，实时监控周围空气的温度和湿度，自动安排冷凝集水和灌溉的时间，从空气中收集水分，从光伏板中获取电能，既不依赖外部供水，也不需要外部供电，可以在无人参与的条件下长时间工作，较强的独立性有助于缓解花草养护的压力。

独立实现监控环境温湿度、集水储存和灌溉养护三个方面的功能，有效地协助人们精心养护花草，采用了空气压缩冷凝技术、光伏储能技术和温湿度实时检测技术，在紧凑的结构下实现了自动化的集水、监控和灌溉功能，在运行和维护成本上具有较大的优势，结构紧凑、操作便捷、维护成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明主要结构示意图；

图3为本发明集水模块结构示意图；

图4为本发明空气压缩风扇结构示意图；

图5为本发明电子制冷单元结构示意图；

图6为本发明储水模块结构示意图；

图7为本发明储能控制模块结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-光伏板，2-集水模块，21-空气压缩风扇，211-微型直流电机，212-风扇骨架，213-风扇叶片，22-电子制冷单元，221-散热支架，222-电子制冷芯片，223-冷凝片，23-排风罩，3-储水模块，31-储水罐，32-出水孔，4-储能控制模块，41-进水口，42-小型水泵，43-出水口，44-控制单元，45-储能锂电池，46-电线接口。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：一种用于盆栽养护的自动集水浇灌装置，包括光伏板1、集水模块2、储水模块3和储能控制模块4，所述光伏板1用于吸收太阳能，并转化为装置所用的电能，所述集水模块2用于吸收空气中的水分，并将其储存到储水模块4中，所述储能控制模块4用于将光伏板产生的电能进行存储，并监控环境的温度和湿度，控制集水模块2的集水和灌溉的时间，光伏板1，宽度在10cm~15cm之间，长度在20cm~50cm之间。

其中，集水模块2模块整体为圆柱形，包括空气压缩风扇21和排风罩23，空气压缩风扇21安装在排风罩23的顶部，排风罩3高10-20cm，外径9-12cm，壁厚3-5mm，在排风罩3的侧面开有20-30个通风口，每个通风口宽3-6mm，高5-7cm，集水模块2工作时，空气从空气压缩风扇21出进入集水模块2，并从排风罩23侧面的开孔中排出。

其中，空气压缩风扇21包括微型直流电机211、风扇骨架212和6-8片风扇叶片213，微型直流电机211为风扇提供转动的动力，直径在1-5cm之间，功率为5-10W，风扇骨架212为铁质材料，直径与整体装置贴合，约10-30cm。风扇叶片213，铁质材料直径为8-25cm，空气压缩风扇21工作时，通过旋转风扇叶片213将空气压缩挤入排风罩23内部。

其中，电子制冷单元22主要包括2个散热支架221、2个电子制冷芯片222和10-20个冷凝片223，整体直径为10-30cm，电子制冷芯片222的制冷端与冷凝片223相连，散热端与散热支架221相连，其中散热支架221为铝制或铜制材料，支架的外侧与排风罩相连，电子制冷芯片222的工作电压为12-24V，功率10-20W，冷凝片223为宽10-20cm，高5-10cm的铜网，网孔密度为100-200目，相邻两片冷凝片223之间的距离为2-5mm，当电子制冷单元22工作时，电子制冷片芯片222将冷凝片223的温度降低至5-5摄氏度，并以热传递的方式将电子制冷单元22的热量传递给散热支架221和排风罩23，并最终辐射给周围的空气，如此，在电子制冷单元22的内部就形成了一个5-5摄氏度的低温区域，当压缩空气经过冷凝片223时，空气中的水蒸气会冷凝成水滴，凝聚在冷凝片223的表面。

其中，储水模块3它是一个顶部开口、顶级开孔的透明储水罐31，储水罐31的直径为10-30cm，长度为30-80cm，采用PVC塑料制成，出水孔32是底部的出水口，开口的直径约为1cm~3cm，用途是将储水模块中的水输送到底部储能控制模块4中，当集水模块2工作时，冷凝集聚的液滴会从冷凝片223上滴入储水罐31中被储存起来，当开始给花草盆栽浇灌时，可以从出水孔32中将水抽出。

其中，储能控制模块4包括进水口41、小型水泵42、出水口43、控制单元44、储能锂电池45和电线接口46，小型水泵42分别与水口41和出水口43相连，控制单元44放置在储能电池45的上方，进水口41为PVC塑料材质，与储水模块3的出水口32相连，直径为1-3cm，小型水泵42的直径在5cm到10cm之间，长度约10-20cm，它与进水口41相连，可以从储水模块3中抽取水分送至出水口43，出水口43由PVC塑料制成，直径为1-3cm。控制单元44可以监控周围空气的湿度和温度，判断出是否需要给花草洒水，自动安排集水和浇灌的时间，储能锂电池45同时为空气压缩风扇21、电子制冷单元22、小型水泵42和控制单元44供电，它可以将来源于光伏版1的电能储存起来，长度为8-15cm，宽度是5-10cm，储能锂电池45通过电线接口46与光伏板1相连，储能控制模块4可以将光伏板1产生的电能储存起来，监控环境的温度和湿度，自动安排集水和灌溉的时间。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (9)

1.一种用于盆栽养护的自动集水浇灌装置，包括光伏板、集水模块、储水模块和储能控制模块，其特征在于：所述光伏板用于吸收太阳能，并转化为装置所用的电能，所述集水模块用于吸收空气中的水分，并将其储存到储水模块中，所述储能控制模块用于将光伏板产生的电能进行存储，并监控环境的温度和湿度，控制集水模块的集水和灌溉的时间。

2.根据权利要求1所述的一种用于盆栽养护的自动集水浇灌装置，其特征在于：所述集水模块包括空气压缩风扇、电子制冷单元和排风罩，所述空气压缩风扇安装在排风罩的顶部，所述电子制冷单元安装于排风罩的内部。

3.根据权利要求2所述的一种用于盆栽养护的自动集水浇灌装置，其特征在于：所述空气压缩风扇包括微型直流电机、风扇骨架和6-8片风扇叶片，所述微型直流电机安装于风扇骨架的顶面上，所述微型直流电机的输出轴延伸出风扇骨架的底面，所述风扇叶片固定安装在微型直流电机输出轴上，所述风扇骨架为铁质材料，且固定安装在排风罩的顶端面上。

4.根据权利要求2所述的一种用于盆栽养护的自动集水浇灌装置，其特征在于：所述电子制冷单元包括2个散热支架、2个电子制冷芯片和10-20个冷凝片，所述电子制冷芯片的制冷端与冷凝片相连，所述电子制冷芯片的散热端与散热支架相连，所述散热支架为铝制或者铜制材料，所述散热支架与排风罩的内壁相连。

5.根据权利要求4所述的一种用于盆栽养护的自动集水浇灌装置，其特征在于：所述冷凝片采用高5-10cm，宽10-20cm的铜网，网孔密度为100-200目，相邻两组冷凝片之间的距离为2-5mm。

6.根据权利要求2所述的一种用于盆栽养护的自动集水浇灌装置，其特征在于：所述排风罩呈圆柱形，所述排风罩的侧面开有20-30个通风口。

7.根据权利要求2所述的一种用于盆栽养护的自动集水浇灌装置，其特征在于：所述储水模块包括顶部开口的储水罐，所述储水罐的顶部与排风罩的底部相连通，所述储水罐采用PVC塑料材料，所述储水罐的底部开有直径为1-3cm的出水孔。

8.根据权利要求7所述的一种用于盆栽养护的自动集水浇灌装置，其特征在于：所述储能控制模块包括进水口、小型水泵、出水口、控制单元、储能锂电池和电线接口，所述小型水泵的输入端和输出端分别与进水口和出水口相连，所述进水口与出水孔相连通，所述控制单元用于监控环境的温度和湿度，控制集水模块的集水和灌溉的时间，所述储能锂电池通过电线接口与光伏板相连，所述储能锂电池用于空气压缩风扇、电子制冷单元、小型水泵和控制单元提供电力。

9.根据权利要求8所述的一种用于盆栽养护的自动集水浇灌装置，其特征在于：所述控制单元包括控制芯片、温湿度传感器和继电控制电路，所述温湿度传感器用于监控环境的温度和湿度，所述控制芯片用于接收、处理温湿度传感器监测的参数，并通过继电控制电路驱动小型水泵进行灌溉工作。