CN206698840U - 园林植物生长监控系统 - Google Patents

Abstract

园林植物生长监控系统属于植物生长监控技术领域，尤其涉及一种园林植物生长监控系统。本实用新型提供一种动态补光效果好的园林植物生长监控系统。本实用新型采用控制器和工控机的联合控制，A/D转换模块的信号输入端口与光照度传感器的检测信号输出端口相连，工控机的检测信号输入端口与荧光检测仪的检测信号输出端口相连，工控机的控制信号输出端口与可编程恒流源的控制信号输入端口相连，可编程恒流源的电能输出端口与LED发光阵列相连。可编程恒流源采用JBP‑7510型可编程控制恒流源。LED发光阵列采用大功率红、蓝光LED组合光源。

Description

园林植物生长监控系统

技术领域

本实用新型属于植物生长监控技术领域，尤其涉及一种园林植物生长监控系统。

背景技术

LED人工光源在设施园艺、植物设施栽培、太空农业中的研究已经在全世界范围内引起广泛关注。通过不同光质对草莓、兰花等植物的研究结果表明，红光对植物形态、调节株高具有重要的影响，对叶片的生长过程会有促进作用，植物的叶、茎与叶柄会伸长，但叶绿素含量较低，生长指标和干物质积累也会降低。蓝光对光合作用的调控作用主要集中在气孔的开启、叶绿体的分化以及调节光合作用酶的活性等。POSPA等研究发现在单色蓝光LED作用下，叶绿素含量最高，叶片气孔数最多。

水对于园艺植物栽培生产至关重要，为园艺植物灌水是一项经常性的工作，其不但耗时长，而且用工多，另外随着我国水资源日益缺乏，有效合理的利用水资源就必须要大力发展节水灌溉。

现行园林植物和城市绿化植物的灌溉，多由胶管接自来水管进行人工灌溉。这种灌水方式为人工操作、费工费时，水利用效率低下，无法实现远程监管。另外，现有的供水设备由于使用的水质达不到要求，会经常出现堵塞的情况。

发明内容

本实用新型就是针对上述问题，提供一种控制方便、准确的园林植物生长监控系统。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案，本实用新型包括控制器、显示器、第一无线通信模块、第二无线通信模块、工控机、A/D转换模块、空气湿度传感器、土壤温湿度传感器、放大驱动电路、水泵、蓄水池、过滤器、水渠、水位传感器和栽培容器，其结构要点控制器的信号传输端口与第一无线通信模块的信号传输端口相连，第二无线通信模块的信号传输端口与工控机的信号传输端口相连，控制器的检测信号输入端口与A/D转换模块的信号输出端口相连，A/D转换模块的信号输入端口分别与空气湿度传感器的检测信号输出端口、土壤温湿度传感器的检测信号输出端口、水位传感器的检测信号输出端口相连。

控制器的显示信号输出端口与显示器的显示信号输入端口相连，控制器的控制信号输出端口与放大驱动电路的控制信号输入端口相连，放大驱动电路的控制信号输出端口分别与水泵的控制信号输入端口相连，水泵的进水口与蓄水池相连，水泵的出水口与过滤器的进水口相连，过滤器的出水口与水渠的进水口相连。

栽培容器的底部设置有通孔，栽培容器内侧底部的水平高度低于水渠内最高水位线的高度，水位传感器设置在水渠内。

所述放大驱动电路的控制信号输出端口与输送泵的控制信号输入端口相连，输送泵的进口通过管道与营养液储备罐相连，输送泵的出口通过管道与栽培容器相连。

所述A/D转换模块的信号输入端口与光照度传感器的检测信号输出端口相连，工控机的检测信号输入端口与荧光检测仪的检测信号输出端口相连，工控机的控制信号输出端口与可编程恒流源的控制信号输入端口相连，可编程恒流源的电能输出端口与LED发光阵列相连。

作为一种优选方案，本实用新型所述可编程恒流源采用JBP-7510型可编程控制恒流源。

作为另一种优选方案，本实用新型所述LED发光阵列采用大功率红、蓝光LED组合光源。

其次，本实用新型所述LED发光阵列为均匀分布的红、蓝LED个数比为1∶1和4∶1的两种阵列。

所述LED发光阵列的两种阵列相邻LED间距均为10mm。

所述荧光检测仪为型号MINI-PAM的荧光检测仪。

另外，本实用新型所述控制器采用STC89C52控制器，第一无线通信模和第二无线通信模块采用SIM300无线通信模块，土壤温湿度传感器采用SMTS-I-50土壤温湿度传感器。

本实用新型有益效果。

本实用新型完成了24小时荧光参数的监控，可根据实际需要，以LED光源为基础，可根据单色LED及组合LED光源对植物的作用过程，设计适宜植物不同生长阶段的LED组合配比参数，利用现有LED输出光强与荧光参数之间的关系，实时将最佳匹配的光源信息及光照周期输入到工控机系统，工控机根据所有采集上来的荧光参数和环境因子信息指导动态输出，实现动态补光系统，对植物的生长发育过程能产生积极影响。

JBP-7510 型可编程控制恒流源，其电流不受负载的影响，驱动电流值的大小直接控制着LED 灯珠亮度，所以电流源能准确的控制LED 组合光源的光强。可编程恒流源电压输出最大为75V，电压精度为0.05％ +37.5mV，电流输出最大为10A，电流精度为0.1％ +10mA。

本实用新型通过传感器进行植被生长环境的土壤湿度、土壤温度等检测，时刻了解土壤的环境情况，保证了植被的正常生长。同时输送泵为植被输送营养液，保证植被的正常生长。

本实用新型通过土壤温湿度传感器实时感应植物生存的温度，控制土壤加热器，让相应植物在适合的温度下生存，提高了植物的存活率。

本实用新型能够自动检测土壤的水含量、温度，并根据检测结果实时对园林植物进行必要的供水。

本实用新型通过控制器控制水泵的开闭，可实现定时定量控制灌溉，或由土壤温湿度传感器感知土壤水分，从而控制水泵开关，实现灌溉自动运行，能够实时检测土壤水分、土壤温度等参数，远程监管，省工省力。

本实用新型使用无线通信模块，可以实现远程控制的功能。

本实用新型通过设置过滤器，对灌溉的水质没有严格的要求。

本实用新型综合了地面灌溉与地下灌溉的长处，具有供水可靠，自动化程度高，节水效果显著的优点。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。本实用新型保护范围不仅局限于以下内容的表述。

图1是本实用新型电路原理框图。

图2是本实用新型栽培容器和水渠部分结构示意图。

图3是本实用新型栽培容器和水渠部分剖视图。

图4是本实用新型栽培容器和水渠部分设置内桶部分结构示意图。

图5是本实用新型栽培容器和水渠部分设置内桶部分剖视图。

图6是本实用新型设置土壤加热器和营养液储备罐电路原理框图。

图中，1为水渠、2为挡板、3为栽培容器、4为齿轮、5为齿条、6为导块、7为通孔、8为横向通孔、9为内桶、10为菌种纸、11为堆肥放置槽、12为海绵块。

具体实施方式

如图所示，本实用新型包括控制器、显示器、第一无线通信模块、第二无线通信模块、工控机、A/D转换模块、空气湿度传感器、土壤温湿度传感器、放大驱动电路、水泵、蓄水池、过滤器、水渠、水位传感器和栽培容器，控制器的信号传输端口与第一无线通信模块的信号传输端口相连，第二无线通信模块的信号传输端口与工控机的信号传输端口相连，控制器的检测信号输入端口与A/D转换模块的信号输出端口相连，A/D转换模块的信号输入端口分别与空气湿度传感器的检测信号输出端口、土壤温湿度传感器的检测信号输出端口、水位传感器的检测信号输出端口相连。

控制器的显示信号输出端口与显示器的显示信号输入端口相连，控制器的控制信号输出端口与放大驱动电路的控制信号输入端口相连，放大驱动电路的控制信号输出端口分别与水泵的控制信号输入端口相连，水泵的进水口与蓄水池相连，水泵的出水口与过滤器的进水口相连，过滤器的出水口与水渠的进水口相连。

栽培容器的底部设置有通孔，栽培容器内侧底部的水平高度低于水渠内最高水位线的高度，水位传感器设置在水渠内。

所述放大驱动电路的控制信号输出端口与输送泵的控制信号输入端口相连，输送泵的进口通过管道与营养液储备罐相连，输送泵的出口通过管道与栽培容器相连。

所述A/D转换模块的信号输入端口与光照度传感器的检测信号输出端口相连，工控机的检测信号输入端口与荧光检测仪的检测信号输出端口相连，工控机的控制信号输出端口与可编程恒流源的控制信号输入端口相连，可编程恒流源的电能输出端口与LED发光阵列相连。

所述水渠顶部覆盖有透明挡板，所述挡板两侧与齿条相连，齿条下端与设置在水渠壁上的齿轮啮合，齿条两端设置有向外侧凸出的导块，导块设置在水渠壁上的导槽内，齿轮轴与电机的输出端相连，电机的控制信号输入端口与所述放大驱动电路的控制信号输出端口相连。

所述控制器的控制信号输出端口与继电器的信号输入端口相连，继电器的常开开关一端与电源相连，继电器的常开开关另一端与土壤加热器的电源端口相连。

所述可编程恒流源采用JBP-7510型可编程控制恒流源。

所述LED发光阵列采用大功率红、蓝光LED组合光源。可采用红、蓝LED个数比为4∶1。红光LED和蓝光LED组成一个区域，蓝光LED在中心。

所述土壤加热器采用首尔/sl-1型土壤加热器。首尔/sl-1型土壤加热器是平板式软片结构，非常适合铺设土壤下面，用于土壤温度的控制。通电后，通过碳素化合物发出的远红外线，产生热量,节能，功耗小，每平方米功耗仅0.08W,同时具有完全防水、防漏电等功能,安全可靠,安装简便。

所述控制器采用STC89C52控制器，第一无线通信模和第二无线通信模块采用SIM300无线通信模块，土壤温湿度传感器采用SMTS-I-50土壤温湿度传感器。

本实用新型控制器可控制输送泵定时为栽培容器内的植物补充营养液，保证植物的正常生长。

本实用新型在地表开设水渠，节省了建设和维护费用，另外，应用底部带有通孔的栽培容器，通过栽培容器内土壤的毛吸作用来对栽培容器的植物进行灌溉，使得本实用新型具备地下灌溉的节水效果；土壤温湿度传感器采集土壤中的温度和水分信息，空气湿度传感器采集当前的空气湿度信息，各个传感器输出的信息都是电压或者电流的模拟信号，上述模拟信号被传输至A/D转换模块，转换成数字信号后传输至控制器，控制器在接收到的各种参数的数字信号之后，经过运算处理，判断当前土壤的湿润程度、温度以及空气湿度，进而控制水泵启动，往水渠里面抽水，以便满足植物的灌溉需求；水位传感器用于检测水渠中水位高度，当水位超标时，通过控制器停止水泵工作，通过对水渠内水位的控制，可有效控制灌水量，进一步提升了节水效果；当气温高时，水渠中的水分蒸发产生的水蒸气被透明挡板阻挡，不会挥化散净，进一步提升节水效果，同时，可根据土壤温湿度传感器反馈的信息，通过控制器控制透明挡板遮挡或露出水渠上端口，以便改变水渠内的压力，确保能够产生足够的气压，将水蒸气通过栽培容器底部的通孔渗透到土壤中，使得栽培容器内的土壤即便在外界温度较高的情况下能够长久地保持一定的湿度，满足灌溉需求。

同时，控制器通过第一无线通信模块向与工控机相连的第二无线通信模块发送上述各个数字信号以及水泵的工作情况。第二无线通信模块将收到的信息再传输至工控机中，工控机将当前的土壤的湿润程度、温度、空气湿度以及水泵的工作情况信息通过显示器显示，供工作人员随时观看和查阅。

所述栽培容器可包括内桶和外桶，内桶与外桶共用一个底板，内桶下端中部设置有竖向通孔，内桶侧壁上设置有连通内桶和外桶的横向通孔；横向通孔为多个，均匀布置在内桶侧壁上；内桶外壁与外桶内壁之间的夹槽为堆肥放置槽，堆肥放置槽底端设置有海绵块；所述土壤温湿度传感器设置在内桶内。本实用新型内桶外壁与外桶内壁之间的夹槽为堆肥放置槽，可在内桶内种植植物，在堆肥的同时种植。堆肥与植物根部有一段距离，不至于在分解初期影响植物的根系。内桶侧壁上设置有连通内桶和外桶的横向通孔，这样完熟的堆肥可以渗透到种植区，滋养植物，不用再转移。使用者只需要将堆肥投入到堆肥放置槽中，植物就可以吸收到堆肥产生的营养，无需二次转运。本实用新型堆肥放置槽的底部设置有海绵块，海绵块使保水效果更好。

堆肥放置槽内放置堆肥后，堆肥放置槽上端设置菌种纸。菌种纸的使用非常便捷，而且清沽，可以使发酵分解加速进行，堆肥产生的液肥作为植物的养分吸收掉。

可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.园林植物生长监控系统，包括控制器、显示器、第一无线通信模块、第二无线通信模块、工控机、A/D转换模块、空气湿度传感器、土壤温湿度传感器、放大驱动电路、水泵、蓄水池、过滤器、水渠、水位传感器和栽培容器，其特征在于控制器的信号传输端口与第一无线通信模块的信号传输端口相连，第二无线通信模块的信号传输端口与工控机的信号传输端口相连，控制器的检测信号输入端口与A/D转换模块的信号输出端口相连，A/D转换模块的信号输入端口分别与空气湿度传感器的检测信号输出端口、土壤温湿度传感器的检测信号输出端口、水位传感器的检测信号输出端口相连；

控制器的显示信号输出端口与显示器的显示信号输入端口相连，控制器的控制信号输出端口与放大驱动电路的控制信号输入端口相连，放大驱动电路的控制信号输出端口分别与水泵的控制信号输入端口相连，水泵的进水口与蓄水池相连，水泵的出水口与过滤器的进水口相连，过滤器的出水口与水渠的进水口相连；

栽培容器的底部设置有通孔，栽培容器内侧底部的水平高度低于水渠内最高水位线的高度，水位传感器设置在水渠内，

所述放大驱动电路的控制信号输出端口与输送泵的控制信号输入端口相连，输送泵的进口通过管道与营养液储备罐相连，输送泵的出口通过管道与栽培容器相连；

所述A/D转换模块的信号输入端口与光照度传感器的检测信号输出端口相连，工控机的检测信号输入端口与荧光检测仪的检测信号输出端口相连，工控机的控制信号输出端口与可编程恒流源的控制信号输入端口相连，可编程恒流源的电能输出端口与LED发光阵列相连。

2.根据权利要求1所述园林植物生长监控系统，其特征在于所述可编程恒流源采用JBP-7510型可编程控制恒流源。

3.根据权利要求1所述园林植物生长监控系统，其特征在于所述LED发光阵列采用大功率红、蓝光LED组合光源。

4.根据权利要求1所述园林植物生长监控系统，其特征在于所述控制器采用STC89C52控制器，第一无线通信模和第二无线通信模块采用SIM300无线通信模块，土壤温湿度传感器采用SMTS-I-50土壤温湿度传感器。