專利名稱：一種實(shí)用的植物生長環(huán)境監(jiān)測控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制系統(tǒng)，尤其是一種實(shí)用的植物生長環(huán)境監(jiān)測控制系統(tǒng)，屬于環(huán)境監(jiān)測的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前智能種植技術(shù)已日趨成熟，對于大規(guī)模的種植普遍采用系統(tǒng)化的管理方式，其成本是家庭及小型種植望塵莫及的，尤其對于土壤PH的檢測，其檢測技術(shù)復(fù)雜，檢測結(jié)果只有專業(yè)人員才能看懂，不利于推廣實(shí)施
發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種實(shí)用的植物生長環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，其通過對植物主要生長環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測，提示種植者采取相應(yīng)的處理方法，通用性好，操作簡單方便，提高種植的效果。按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述實(shí)用的植物生長環(huán)境監(jiān)測控制系統(tǒng)，包括監(jiān)測控制器，所述監(jiān)測控制器的輸入端分別與PH值測量電路相連，且監(jiān)測控制器還與觸摸屏相連；PH值測量電路向監(jiān)測控制器內(nèi)輸入對應(yīng)植物生長土壤的PH值，監(jiān)測控制器將所述輸入的PH值與監(jiān)測控制器內(nèi)的預(yù)設(shè)PH值比較，且當(dāng)檢測輸入的PH值與預(yù)設(shè)PH值不匹配時，監(jiān)測控制器通過觸摸屏輸出土壤酸堿性報警信息及處理方法，直至PH值測量電路檢測的PH值與監(jiān)測控制器內(nèi)的預(yù)設(shè)PH值匹配。所述監(jiān)測控制器的電源端與電源模塊相連。所述監(jiān)測控制器的輸入端還與土壤溫濕度檢測電路相連，監(jiān)測控制器的輸出端與澆水控制電路相連；土壤溫濕度檢測電路向監(jiān)測控制器內(nèi)輸入對應(yīng)植物生長土壤的溫度值及濕度值，當(dāng)所述檢測的溫度值與監(jiān)測控制器內(nèi)的預(yù)設(shè)溫度值不匹配時，監(jiān)測控制器通過觸摸屏輸出溫度報警信息及處理方法，直至土壤溫濕度檢測電路檢測的土壤溫度值與監(jiān)測控制器內(nèi)的預(yù)設(shè)溫度值匹配；且當(dāng)所述檢測的濕度值與監(jiān)測控制器內(nèi)的預(yù)設(shè)濕度值不匹配時，監(jiān)測控制器通過澆水控制電路控制對土壤的澆水，直至土壤溫濕度檢測電路檢測的土壤濕度與監(jiān)測控制器內(nèi)的預(yù)設(shè)濕度值匹配。所述監(jiān)測控制器的輸入端還與光強(qiáng)檢測電路相連，監(jiān)測控制器的輸出端與光控電路相連；所述光強(qiáng)檢測電路將檢測光照強(qiáng)度輸入監(jiān)測控制器內(nèi)，并由監(jiān)測控制器統(tǒng)計對應(yīng)的光照時間，當(dāng)所述光照時間與監(jiān)測控制器內(nèi)的預(yù)設(shè)光照時間不匹配時，監(jiān)測控制器通過光控電路開啟補(bǔ)光燈，直至光強(qiáng)檢測電路檢測的光照時間與預(yù)設(shè)光照時間匹配；當(dāng)所述光照強(qiáng)度與監(jiān)測控制器內(nèi)的預(yù)設(shè)光照強(qiáng)度不匹配時，監(jiān)測控制器通過光控電路關(guān)閉補(bǔ)光燈，并通過觸摸屏顯示光強(qiáng)報警信息及處理方法，直至光強(qiáng)檢測電路檢測的光照強(qiáng)度與預(yù)設(shè)光照強(qiáng)度匹配。所述監(jiān)測控制器采用ARM9最小系統(tǒng)。所述土壤溫濕度傳感器包括SHTlO傳感器。
所述光強(qiáng)檢測電路包括第二運(yùn)算放大器，所述第二運(yùn)算放大器的輸出端與第二運(yùn)算放大器的反相端相連，第二運(yùn)算放大器的同相端與第四電阻的一端及光敏二極管的陽極端相連，光敏二極管的陰極端接地，第四電阻的另一端與電源VCC相連；且光敏二極管的陽極端與電容的正極端相連，電容的負(fù)極端接地。所述PH值測量電路包括第一運(yùn)算放大器，所述第一運(yùn)算放大器的同相端與鋁鋅電極相連，并通過第一電阻接地；第一運(yùn)算放大器的輸出端通過第三電阻與第一運(yùn)算放大器的反相端相連，第一運(yùn)算放大器的反相端通過第二電阻接地。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)通過對植物主要生長環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測，并將監(jiān)測的參數(shù)與預(yù)設(shè)的參數(shù)值比較判斷，來提示種植者采用相應(yīng)的處理辦法，取代了傳統(tǒng)的只會為植物澆水的種植理念，以智能提示用戶采用合適的處理方法；采用觸摸屏，用戶界面友好，操作更簡單，通用性好。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。圖2為本發(fā)明PH值測量電路的電路原理圖。圖3為本發(fā)明光強(qiáng)檢測電路的電路原理圖。圖4為本發(fā)明土壤溫濕度檢測電路的電路原理圖。圖5為本發(fā)明的工作流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如圖I所示為了能夠?qū)ΨN植植物生長的環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，本發(fā)明包括監(jiān)測控制器，所述監(jiān)測控制器的輸入端分別與PH值測量電路相連，且監(jiān)測控制器還與觸摸屏相連；PH值測量電路向監(jiān)測控制器內(nèi)輸入對應(yīng)植物生長土壤的PH值，監(jiān)測控制器將所述輸入的PH值與監(jiān)測控制器內(nèi)的預(yù)設(shè)PH值比較，且當(dāng)檢測輸入的PH值與預(yù)設(shè)PH值不匹配時，監(jiān)測控制器通過觸摸屏輸出土壤酸堿性報警信息及處理方法，直至PH值測量電路檢測的PH值與監(jiān)測控制器內(nèi)的預(yù)設(shè)PH值匹配。本發(fā)明實(shí)施例中，所述檢測輸入的PH值與預(yù)設(shè)PH值不匹配時，是指檢測的PH值與預(yù)設(shè)PH值不同或不在預(yù)設(shè)PH值的范圍內(nèi)，下述指代的含義均相同。同時，所述監(jiān)測控制器的輸入端還與土壤溫濕度檢測電路相連，監(jiān)測控制器的輸出端與澆水控制電路相連；土壤溫濕度檢測電路向監(jiān)測控制器內(nèi)輸入對應(yīng)植物生長土壤的溫度值及濕度值，當(dāng)所述檢測的溫度值與監(jiān)測控制器內(nèi)的預(yù)設(shè)溫度值不匹配時，監(jiān)測控制器通過觸摸屏輸出溫度報警信息及處理方法，直至土壤溫濕度檢測電路檢測的土壤溫度值與監(jiān)測控制器內(nèi)的預(yù)設(shè)溫度值匹配；且當(dāng)所述檢測的濕度值與監(jiān)測控制器內(nèi)的預(yù)設(shè)濕度值不匹配時，監(jiān)測控制器通過澆水控制電路控制對土壤的澆水，直至土壤溫濕度檢測電路檢測的土壤濕度與監(jiān)測控制器內(nèi)的預(yù)設(shè)濕度值匹配。再者，所述監(jiān)測控制器的輸入端還與光強(qiáng)檢測電路相連，監(jiān)測控制器的輸出端與光控電路相連；所述光強(qiáng)檢測電路將檢測光照強(qiáng)度輸入監(jiān)測控制器內(nèi)，并由監(jiān)測控制器統(tǒng)計對應(yīng)的光照時間，當(dāng)所述光照時間與監(jiān)測控制器內(nèi)的預(yù)設(shè)光照時間不匹配時，監(jiān)測控制器通過光控電路開啟補(bǔ)光燈，直至光強(qiáng)檢測電路檢測的光照時間與預(yù)設(shè)光照時間匹配；當(dāng)所述光照強(qiáng)度與監(jiān)測控制器內(nèi)的預(yù)設(shè)光照強(qiáng)度不匹配時，監(jiān)測控制器通過光控電路關(guān)閉補(bǔ)光燈，并通過觸摸屏顯示光強(qiáng)報警信息及處理方法，直至光強(qiáng)檢測電路檢測的光照強(qiáng)度與預(yù)設(shè)光照強(qiáng)度匹配。本發(fā)明實(shí)施例中，監(jiān)測控制器采用ARM9最小系統(tǒng)，當(dāng)然，監(jiān)測控制器也可以采用其他型號的微處理芯片。監(jiān)測控制器的電源端與電源模塊相連，電源模塊也提供其他功能模塊的工作電源。如圖2所示本發(fā)明采用鋁鋅電極實(shí)時檢測土壤中的PH值，PH值測量電路包括第一運(yùn)算放大器ICl，所述第一運(yùn)算放大器ICl的同相端與鋁鋅電極相連，并通過第一電阻Rl接地；第一運(yùn)算放大器ICl的輸出端通過第三電阻R3與第一運(yùn)算放大器ICl的反相端相連，第一運(yùn)算放大器ICl的反相端通過第二電阻R2接地。第一運(yùn)算放大器ICl采用高輸入阻抗運(yùn)放芯片AD8638，并構(gòu)成方向放大電路。第二電阻R2與第三電阻R3構(gòu)成了反相比例放大的比例系數(shù)，所述比例系數(shù)為R2/R3。當(dāng)鋁鋅電極插入土壤時，由于電化學(xué)反應(yīng)，電流經(jīng)第一電阻Rl流過接地端，因此第一電阻Rl上產(chǎn)生電壓，再經(jīng)過運(yùn)放芯片AD8638構(gòu)成的反 相比例運(yùn)放電路，輸出放大的電壓信號AD0。監(jiān)測控制器根據(jù)電壓信號ADO與預(yù)設(shè)PH值比較，以判斷對應(yīng)土壤中的酸堿度，當(dāng)土壤呈酸性或呈堿性時，監(jiān)測控制器通過觸摸屏輸出酸堿性報警信息及相應(yīng)的處理方法。如圖3所示所述光強(qiáng)檢測電路包括第二運(yùn)算放大器IC2，所述第二運(yùn)算放大器IC2的輸出端與第二運(yùn)算放大器IC2的反相端相連，第二運(yùn)算放大器IC2的同相端與第四電阻R4的一端及光敏二極管Dl的陽極端相連，光敏二極管Dl的陰極端接地，第四電阻R4的另一端與電源VCC相連；且光敏二極管Dl的陽極端與電容El的正極端相連，電容El的負(fù)極端接地。第二運(yùn)算放大器IC2采用運(yùn)放芯片LM393。工作時，當(dāng)有不同光照強(qiáng)度照射光敏二極管Dl時，光敏二極管Dl的電阻特性發(fā)生相應(yīng)變化，因此輸入到第二運(yùn)算放大器IC2同相端的電壓也就不同，通過監(jiān)測控制器的校正來獲得正確的光照強(qiáng)度，并通過對光照強(qiáng)度的統(tǒng)計來分析判斷對應(yīng)的光照時間。如圖4所示所述土壤溫濕度傳感器采用SHTlO傳感器，所述SHTlO傳感器包括一個電容性聚合體測濕敏感元件、一個用能隙材料制成的測溫元件，并集成一個14位的A/D轉(zhuǎn)換器一級串口接口電路實(shí)現(xiàn)無縫連接。土壤溫濕度傳感器SHTlO的GND腳接地，DATA腳接ARM9芯片的GPIOl，并通過第五電阻R5接到電源VCC，SCK腳接ARM9芯片的GPI02，VCC腳接電源VCC相連。通過SHTlO傳感器能夠?qū)⑼寥乐袑?yīng)的溫度值及濕度值輸入監(jiān)測控制器內(nèi)，以方便監(jiān)測控制器進(jìn)行相應(yīng)的控制信息。如圖5所示，為本發(fā)明的主程序流程圖；其中，本發(fā)明實(shí)施例中預(yù)設(shè)PH值、預(yù)設(shè)溫度值、預(yù)設(shè)濕度值、預(yù)設(shè)光照強(qiáng)度值及預(yù)設(shè)光照時間值都是根據(jù)所選定種植植物的類型來確定的，不同的植物應(yīng)當(dāng)設(shè)置不同的預(yù)設(shè)參數(shù)，以滿足相應(yīng)植物生長環(huán)境參數(shù)，達(dá)到提高植物生長環(huán)境的目的。當(dāng)系統(tǒng)上電后，首先進(jìn)入設(shè)備初始化，此步驟完成ARM9芯片及其他芯片功能引腳及觸摸屏的配置。初始化后進(jìn)入種植植物選擇，此步驟完成選擇種植植物，并自動生成對應(yīng)的參數(shù)匹配，如預(yù)設(shè)PH值中的PH上限值、PH下限值，預(yù)設(shè)光照強(qiáng)度值的光照強(qiáng)度上限值、光照強(qiáng)度下限值，預(yù)設(shè)溫濕度值的溫濕度上限值、溫濕度下限值，然后進(jìn)入各監(jiān)測參數(shù)的判斷。
工作時，PH值測量電路向監(jiān)測控制器內(nèi)輸入檢測的土壤PH值，光照檢測電路向監(jiān)測控制器內(nèi)輸入植物的光照強(qiáng)度值，土壤溫濕度傳感器向監(jiān)測控制器內(nèi)輸入土壤溫度值及濕度值。監(jiān)測控制器首先判讀檢測的PH值是否超過預(yù)設(shè)PH值，如果超過預(yù)設(shè)PH值，則判斷是否超過預(yù)設(shè)PH下限值，如果超過預(yù)設(shè)PH下限值，則通過觸摸屏進(jìn)入顯示酸性報警和處理程序，如果沒有超過PH下限值，則進(jìn)入顯示堿性報警和處理程序。觸摸屏上能夠一直顯示酸性報警信息或堿性報警信息，直至種植人通過相應(yīng)的處理程序處理后使得土壤的PH值與預(yù)設(shè)PH值匹配為止。如果檢測的PH值與預(yù)設(shè)PH值匹配時，則進(jìn)入判斷光照時間是否超過預(yù)設(shè)光照時間上限值，如果光照時間超過預(yù)設(shè)上限值，則進(jìn)入判斷檢測的光強(qiáng)度是否超過預(yù)設(shè)光強(qiáng)上限值，如果檢測的光強(qiáng)度超過預(yù)設(shè)光強(qiáng)上限值，則通過觸摸屏進(jìn)入顯示光強(qiáng)報警和處理程序，然后通過光控電路關(guān)閉補(bǔ)光燈，如果光強(qiáng)度沒有超過預(yù)設(shè)光強(qiáng)上限值，則進(jìn)入關(guān)閉補(bǔ)光燈。當(dāng)光照時間未超過預(yù)設(shè)光照時間的下限值時，通過光控電路打開補(bǔ)光燈，通過補(bǔ)光燈的光照來延長植物的光照時間。
當(dāng)判斷完光照時間則進(jìn)入判斷土壤溫度是否超過預(yù)設(shè)溫度上限值、預(yù)設(shè)溫度下限值，如果檢測的溫度超過預(yù)設(shè)溫度上限值、溫度下限值，則通過觸摸屏進(jìn)入顯示溫度報警和處理程序。如果土壤溫度沒有超過預(yù)設(shè)溫度上限值、下限值，則進(jìn)入土壤濕度判斷步驟。如果土壤濕度超過預(yù)設(shè)濕度值，則判斷土壤濕度是否超過預(yù)設(shè)濕度上限值，如果土壤濕度超過預(yù)設(shè)濕度上限值，則通過澆水控制電路關(guān)閉澆水程序，如果土壤濕度沒有超過預(yù)設(shè)濕度上限值，則通過澆水控制電路開啟澆水程序。一般地，澆水控制電路與用于澆水的水泵相連，通過控制水泵的工作狀態(tài)來開啟澆水程序或關(guān)閉澆水程序。本發(fā)明通過對植物主要生長環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測，并將監(jiān)測的參數(shù)與預(yù)設(shè)的參數(shù)值比較判斷，來提示種植者采用相應(yīng)的處理辦法，取代了傳統(tǒng)的只會為植物澆水的種植理念，以智能提示用戶采用合適的處理方法；采用觸摸屏，用戶界面友好，操作更簡單，通用性好。
權(quán)利要求
1.一種實(shí)用的植物生長環(huán)境監(jiān)測控制系統(tǒng)，其特征是包括監(jiān)測控制器，所述監(jiān)測控制器的輸入端分別與PH值測量電路相連，且監(jiān)測控制器還與觸摸屏相連；PH值測量電路向監(jiān)測控制器內(nèi)輸入對應(yīng)植物生長土壤的PH值，監(jiān)測控制器將所述輸入的PH值與監(jiān)測控制器內(nèi)的預(yù)設(shè)PH值比較，且當(dāng)檢測輸入的PH值與預(yù)設(shè)PH值不匹配時，監(jiān)測控制器通過觸摸屏輸出土壤酸堿性報警信息及處理方法，直至PH值測量電路檢測的PH值與監(jiān)測控制器內(nèi)的預(yù)設(shè)PH值匹配。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的實(shí)用的植物生長環(huán)境監(jiān)測控制系統(tǒng)，其特征是所述監(jiān)測控制器的電源端與電源模塊相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的實(shí)用的植物生長環(huán)境監(jiān)測控制系統(tǒng)，其特征是所述監(jiān)測控制器的輸入端還與土壤溫濕度檢測電路相連，監(jiān)測控制器的輸出端與澆水控制電路相連；土壤溫濕度檢測電路向監(jiān)測控制器內(nèi)輸入對應(yīng)植物生長土壤的溫度值及濕度值，當(dāng)所述檢測的溫度值與監(jiān)測控制器內(nèi)的預(yù)設(shè)溫度值不匹配時，監(jiān)測控制器通過觸摸屏輸出溫度報警信息及處理方法，直至土壤溫濕度檢測電路檢測的土壤溫度值與監(jiān)測控制器內(nèi)的預(yù)設(shè)溫度 值匹配；且當(dāng)所述檢測的濕度值與監(jiān)測控制器內(nèi)的預(yù)設(shè)濕度值不匹配時，監(jiān)測控制器通過澆水控制電路控制對土壤的澆水，直至土壤溫濕度檢測電路檢測的土壤濕度與監(jiān)測控制器內(nèi)的預(yù)設(shè)濕度值匹配。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的實(shí)用的植物生長環(huán)境監(jiān)測控制系統(tǒng)，其特征是所述監(jiān)測控制器的輸入端還與光強(qiáng)檢測電路相連，監(jiān)測控制器的輸出端與光控電路相連；所述光強(qiáng)檢測電路將檢測光照強(qiáng)度輸入監(jiān)測控制器內(nèi)，并由監(jiān)測控制器統(tǒng)計對應(yīng)的光照時間，當(dāng)所述光照時間與監(jiān)測控制器內(nèi)的預(yù)設(shè)光照時間不匹配時，監(jiān)測控制器通過光控電路開啟補(bǔ)光燈，直至光強(qiáng)檢測電路檢測的光照時間與預(yù)設(shè)光照時間匹配；當(dāng)所述光照強(qiáng)度與監(jiān)測控制器內(nèi)的預(yù)設(shè)光照強(qiáng)度不匹配時，監(jiān)測控制器通過光控電路關(guān)閉補(bǔ)光燈，并通過觸摸屏顯示光強(qiáng)報警信息及處理方法，直至光強(qiáng)檢測電路檢測的光照強(qiáng)度與預(yù)設(shè)光照強(qiáng)度匹配。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的實(shí)用的植物生長環(huán)境監(jiān)測控制系統(tǒng)，其特征是所述監(jiān)測控制器采用ARM9最小系統(tǒng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的實(shí)用的植物生長環(huán)境監(jiān)測控制系統(tǒng)，其特征是所述土壤溫濕度傳感器包括SHTlO傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的實(shí)用的植物生長環(huán)境監(jiān)測控制系統(tǒng)，其特征是所述光強(qiáng)檢測電路包括第二運(yùn)算放大器(IC2)，所述第二運(yùn)算放大器(IC2)的輸出端與第二運(yùn)算放大器(IC2)的反相端相連，第二運(yùn)算放大器(IC2)的同相端與第四電阻(R4)的一端及光敏二極管(Dl)的陽極端相連，光敏二極管(Dl)的陰極端接地，第四電阻(R4)的另一端與電源VCC相連；且光敏二極管(Dl)的陽極端與電容(El)的正極端相連，電容(El)的負(fù)極端接地。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的實(shí)用的植物生長環(huán)境監(jiān)測控制系統(tǒng)，其特征是所述PH值測量電路包括第一運(yùn)算放大器(ICl )，所述第一運(yùn)算放大器(ICl)的同相端與鋁鋅電極相連，并通過第一電阻(Rl)接地；第一運(yùn)算放大器(ICl)的輸出端通過第三電阻(R3)與第一運(yùn)算放大器(ICl)的反相端相連，第一運(yùn)算放大器(ICl)的反相端通過第二電阻(R2)接地。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種實(shí)用的植物生長環(huán)境監(jiān)測控制系統(tǒng)，屬于環(huán)境監(jiān)測的技術(shù)領(lǐng)域。按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，所述實(shí)用的植物生長環(huán)境監(jiān)測控制系統(tǒng)，包括監(jiān)測控制器，所述監(jiān)測控制器的輸入端分別與pH值測量電路相連，且監(jiān)測控制器還與觸摸屏相連；pH值測量電路向監(jiān)測控制器內(nèi)輸入對應(yīng)植物生長土壤的pH值，監(jiān)測控制器將所述輸入的pH值與監(jiān)測控制器內(nèi)的預(yù)設(shè)pH值比較，且當(dāng)檢測輸入的pH值與預(yù)設(shè)pH值不匹配時，監(jiān)測控制器通過觸摸屏輸出土壤酸堿性報警信息及處理方法，直至pH值測量電路檢測的pH值與監(jiān)測控制器內(nèi)的預(yù)設(shè)pH值匹配。本發(fā)明通過對植物主要生長環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測，提示種植者采取相應(yīng)的處理方法，通用性好，操作簡單方便，提高種植的效果。
文檔編號G05B19/418GK102830684SQ20121034142
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月14日
發(fā)明者高揚(yáng), 徐高松, 張瑞清 申請人:江蘇物聯(lián)網(wǎng)研究發(fā)展中心