專利名稱：新型簡(jiǎn)易智能花卉滴灌裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明技術(shù)領(lǐng)域?yàn)槲⑿涂刂葡到y(tǒng)、土壤濕度檢測(cè)器、景觀魚缸領(lǐng)域。具體為濕度自動(dòng)感知并利用景觀魚缸水源實(shí)施自動(dòng)滴灌領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
滴灌技術(shù)是世界上最先進(jìn)的節(jié)水灌溉技術(shù)之一，目前以色列、美國(guó)、日本等正大力推廣滴灌、微灌等節(jié)水灌溉技術(shù)，并已取得了可觀的自然和經(jīng)濟(jì)效益。滴灌技術(shù)是通過(guò)管道系統(tǒng)與安裝在管道末端的灌水器如滴頭、微噴頭等，將有壓水按作物的實(shí)際耗水，適時(shí)、適量地對(duì)作物根部土壤進(jìn)行灌水的一種先進(jìn)灌溉方法。滴灌比地面灌溉省水75%，比噴灌省水30%。目前在普通家庭中對(duì)于花卉的澆灌主要采用人工澆灌方式，其缺點(diǎn)為當(dāng)盆景長(zhǎng)期無(wú)人照看時(shí)，無(wú)法及時(shí)準(zhǔn)確感知花卉的缺水狀況并為其灌溉，造成植物枯萎。除此之外，人工澆灌的方式并不節(jié)水，利用率不高，同時(shí)也可能因過(guò)度澆灌而造成花卉土壤濕度過(guò)大，阻礙其正常生長(zhǎng)。市面現(xiàn)存的智能澆灌并不美觀實(shí)用且無(wú)法做到水資源的循環(huán)利用。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要目的在于提供了一種新型智能節(jié)水花卉滴灌裝置，這種滴灌裝置根據(jù)土壤濕度傳感器FDS-100實(shí)時(shí)采集到的數(shù)據(jù)，經(jīng)由單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最后判斷是否開(kāi)啟或關(guān)閉水泵滴灌。一方面，起到實(shí)時(shí)感知節(jié)水的功能，并在花卉需要水分的時(shí)候及時(shí)補(bǔ)充水分，有效滿足了花卉的供水需求；另一方面，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化的澆灌，當(dāng)花卉長(zhǎng)期無(wú)人照看時(shí)，單片機(jī)智能控制滴灌，有效消除了人工澆灌的繁瑣。本發(fā)明的技 術(shù)方案為:新型簡(jiǎn)易智能花卉滴灌裝置由單片機(jī)控制模塊1，移動(dòng)控制端2，顯示模塊3，云端服務(wù)器4，土壤濕度傳感器5、7、9，水泵6、8、10，景觀魚缸11以及滴灌設(shè)備12、13、14組成。土壤濕度傳感器5、7、9與水泵6、8、10通過(guò)導(dǎo)線與單片機(jī)控制模塊I相連，滴灌水管12、13、14通過(guò)水泵6、8、10與景觀魚缸11相連。單片機(jī)控制模塊I與顯示模塊3安裝在特定的塑料材質(zhì)的盒子內(nèi)，便于移動(dòng)與觀察顯示數(shù)據(jù)。土壤濕度傳感器5、7,9將采集到的土壤濕度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送給單片機(jī)控制模塊1，顯示模塊3將這些數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示出來(lái)，單片機(jī)控制模塊I通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析處理，判斷是否開(kāi)啟或關(guān)閉水泵6、8、10來(lái)控制花卉滴灌。同時(shí)，單片機(jī)控制模塊I將這些數(shù)據(jù)上傳到云端服務(wù)器4，并為移動(dòng)控制端2提供查詢接口。此外，移動(dòng)控制端2也能通過(guò)單片機(jī)控制模塊I對(duì)水泵6、8、10進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。其特征在于安裝簡(jiǎn)易，環(huán)保節(jié)能，有效的提高水資源的利用率，同時(shí)將繁瑣、低效人工澆灌替換為簡(jiǎn)易、高效的自動(dòng)滴灌。土壤濕度傳感器5、7、9采用FDS-100 土壤濕度傳感器采用FDS-100 土壤濕度傳感器對(duì)花卉土壤進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。水泵6、8、10為小型水泵采用小型水泵，控制是否從景觀魚缸抽水，同時(shí)可以調(diào)節(jié)滴灌速率，達(dá)到節(jié)水環(huán)保的目的。[0008]單片機(jī)控制模塊I內(nèi)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換是采用ADC0832將土壤濕度傳感器檢測(cè)到的模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)據(jù)采用ADC0832將土壤濕度傳感器檢測(cè)到的模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)據(jù)。單片機(jī)控制模塊I中的單片機(jī)為nRF24El單片機(jī)模塊中的C51單片機(jī)內(nèi)核采用nRF24El單片機(jī)模塊中的C51單片機(jī)內(nèi)核，對(duì)土壤濕度傳感器采集到的濕度信息進(jìn)行處理，決定是否進(jìn)行花卉滴灌，同時(shí)將濕度信息通過(guò)無(wú)線通信方式傳送給服務(wù)器進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，用戶移動(dòng)設(shè)備可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的方式進(jìn)行查詢，亦可發(fā)送指令開(kāi)啟或關(guān)閉滴灌裝置。其安裝方法是將本系統(tǒng)的傳感器分別植入花卉盆景的土壤中，通過(guò)水泵及滴灌水管將景觀魚缸連接到花卉盆景土壤表層安裝簡(jiǎn)易美觀，節(jié)水環(huán)保，只需在現(xiàn)有景觀魚缸和花卉盆景的基礎(chǔ)上，將本系統(tǒng)的傳感器分別植入花卉盆景的土壤中，通過(guò)水泵及滴灌水管將景觀魚缸連接到花卉盆景土壤表層，保證了水資源的循環(huán)利用，同時(shí)提高了利用效率。本發(fā)明的有益效果為:1.滴灌裝置的安裝簡(jiǎn)易，操作完全自動(dòng)化；2.滴灌裝置的設(shè)計(jì)巧妙，能夠在滿足花卉澆灌需求的同時(shí)達(dá)到節(jié)水的目的；3.滴灌裝置外觀簡(jiǎn)潔，可以作為家庭裝飾的一部分，不影響整體美觀效果；4.滴灌裝置對(duì)外預(yù)留了數(shù)據(jù)傳輸接口，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)濕度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的上傳，為之后的數(shù)據(jù)分析提供原始數(shù)據(jù)；5.滴灌裝置為觀賞魚缸提供了空氣，省去了人工加氧的步驟。


圖1為智能滴灌裝置的工作原理圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明:1_單片機(jī)控制模塊；2_移動(dòng)控制端；3_顯示界面；4_遠(yuǎn)端服務(wù)器；5-濕度傳感器FDS-100 ;7_濕度傳感器FDS-100 ;9_濕度傳感器FDS-100 ;6-水泵；8-水泵；10-水栗。圖2為智能滴灌裝置的實(shí)物安裝示意圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明:11_景觀魚缸；12_滴灌水管；13_滴灌水管；14_滴灌水管。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合說(shuō)明書附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明的整體裝置結(jié)構(gòu)如附圖1所示，由單片機(jī)控制模塊1，移動(dòng)控制端2，顯示模塊3，云端服務(wù)器4，土壤濕度傳感器5、7、9，和水泵6、8、10六大模塊組成。土壤濕度傳感器
5、7、9將采集到的土壤濕度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送給單片機(jī)控制模塊1，顯示模塊3將這些數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示出來(lái)，單片機(jī)控制模塊I通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析處理，判斷是否開(kāi)啟水泵6、8、10來(lái)進(jìn)行花卉滴灌。同時(shí)，單片機(jī)控制模塊I將這些數(shù)據(jù)上傳到云端服務(wù)器4，并為移動(dòng)控制端2提供查詢接口。此外，移動(dòng)控制端2也能通過(guò)單片機(jī)控制模塊I對(duì)水泵6、8、10進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。附圖2是本發(fā)明裝置的實(shí)物安裝示意圖。智能滴灌裝置是結(jié)合普通家庭中現(xiàn)有的花卉盆景和景觀魚缸11而連結(jié)成的一套完整的新型簡(jiǎn)易智能花卉滴灌裝置。首先，將本系統(tǒng)的傳感器分別植入花卉盆景的土壤中，其次，通過(guò)水泵及滴灌水管12、13、14將景觀魚缸11連接到花卉盆景土壤表層，最后，開(kāi)啟控制模塊1，即可完成安裝。當(dāng)本系統(tǒng)啟動(dòng)后，土壤中濕度傳感器5、7、9對(duì)環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)送入單片機(jī)控制模塊1，判斷此時(shí)花卉土壤中的濕度是否低于設(shè)置的濕度閾值初始設(shè)置為30%，適宜一般花卉生長(zhǎng)的濕度范圍為:17% 44%，亦可根據(jù)不同情況自行設(shè)定濕度閾值。如果是，則單片機(jī)控制模塊I發(fā)送命令啟動(dòng)相應(yīng)水泵進(jìn)行滴灌。啟動(dòng)之后，景觀魚缸11中水分通過(guò)滴灌水管12、13、14源源不斷送入土壤表層，直到土壤濕度不低于設(shè)定的閾值之后，單片機(jī)控制模塊I發(fā)送指令至水泵，水泵停止工作。整個(gè)過(guò)程能夠快速自動(dòng)完成，操作簡(jiǎn)便，當(dāng)濕度超過(guò)閾值之后，系統(tǒng)將進(jìn)入休眠模式。濕度檢測(cè)器實(shí)時(shí)進(jìn)行檢測(cè)，并將獲得的數(shù)據(jù)通過(guò)單片機(jī)控制模塊I送至云服務(wù)器4進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。為方便遠(yuǎn)程操作，單片機(jī)控制模塊I預(yù)留通信接口，為移動(dòng)控制端2提供查詢控制接口。用戶可以通過(guò)自己的移動(dòng)設(shè)備查詢家庭中的花卉土壤濕度值，亦可發(fā)送指令開(kāi)啟或關(guān)閉滴灌裝置。下面是本發(fā)明的具體選材方案。由于本系統(tǒng)的控制相對(duì)比較簡(jiǎn)單，而且考慮到用戶在實(shí)施過(guò)程中需要進(jìn)行室內(nèi)近距離通信，我們選用nRF24El作為單片機(jī)控制模塊1，該模塊具有無(wú)線通信功能，能夠保證數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸。為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的簡(jiǎn)單化和降低成本，本系統(tǒng)采用共陰數(shù)碼管來(lái)作為顯示用戶設(shè)定的濕度閾值和濕度傳感器實(shí)際測(cè)得的濕度。數(shù)碼管具有成本低廉，顯示清晰和控制簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，本系統(tǒng)使用靜態(tài)顯示方法，不需要B⑶譯碼器。土壤濕度傳感器我們選用FDS-100。該傳感器具有以下優(yōu)點(diǎn): 1.體積小巧化設(shè)計(jì)，攜帶方便，安裝、操作及維護(hù)簡(jiǎn)單。2.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，不繡鋼探針保證使用壽命。3.外部以環(huán)氧樹(shù)脂純膠體封裝，密封性好，可直接埋入土壤中使用，且不受腐蝕。4.土質(zhì)影響較小，應(yīng)用地區(qū)廣泛。5.測(cè)量精度高，性能可靠，確保正常工作。響應(yīng)速度快，數(shù)據(jù)傳輸效率高。該濕度傳感器為我們提供了準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的模擬數(shù)據(jù)，通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0832將采集到的模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成單片機(jī)控制模塊I能識(shí)別的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，從而為整個(gè)系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行起到了關(guān)鍵作用。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此。在本發(fā)明所披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.新型簡(jiǎn)易智能花卉滴灌裝置，包括單片機(jī)控制模塊(I)，移動(dòng)控制端(2)，顯示模塊(3)，云端服務(wù)器(4)，土壤濕度傳感器(5)、(7)、(9)，水泵(6)、(8)、(10)，景觀魚缸(11)以及滴灌設(shè)備(12)、(13)、(14)組成，土壤濕度傳感器(5)、(7)、(9)與水泵(6)、(8)、(10)通過(guò)導(dǎo)線與單片機(jī)控制模塊(I)相連，滴灌水管(12)、(13)、(14)通過(guò)水泵(6)、(8)、(10)與景觀魚缸(11)相連，單片機(jī)控制模塊(I)與顯示模塊(3)安裝在特定的塑料材質(zhì)的盒子內(nèi)，便于移動(dòng)與觀察顯示數(shù)據(jù)，土壤濕度傳感器(5)、(7)、(9)將采集到的土壤濕度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送給單片機(jī)控制模塊(1)，然后通過(guò)數(shù)據(jù)線將這些數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)在顯示模塊(3)顯示出來(lái)，單片機(jī)控制模塊(I)通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析處理，控制對(duì)花卉滴灌水泵(6)、(8)、(10)開(kāi)啟或關(guān)閉，其特征在于，單片機(jī)控制模塊(I)將這些數(shù)據(jù)上傳到云端服務(wù)器(4)，并為移動(dòng)控制端(2)提供查詢接口，移動(dòng)控制端(2 )也能通過(guò)單片機(jī)控制模塊(I)對(duì)水泵(6 )、( 8 )、(10 )進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型簡(jiǎn)易智能花卉滴灌裝置，其特征在于:土壤濕度傳感器(5)、(7)、(9)采用FDS-100 土壤濕度傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型簡(jiǎn)易智能花卉滴灌裝置，其特征在于:水泵(6)、(8)、(10)為小型水泵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型簡(jiǎn)易智能花卉滴灌裝置，其特征在于:單片機(jī)控制模塊(O內(nèi)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換是采用ADC0832將土壤濕度傳感器檢測(cè)到的模擬數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型簡(jiǎn)易智能花卉滴灌裝置，其特征在于:單片機(jī)控制模塊(O中的單片機(jī)為nRF24El單片機(jī)模塊中的C51單片機(jī)內(nèi)核。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型簡(jiǎn)易智能花卉滴灌裝置，其特征在于:其安裝方法是將本系統(tǒng)的傳感器分別植入花卉盆景的土壤中，通過(guò)水泵及滴灌水管將景觀魚缸連接到花卉盆景土壤表層 。
專利摘要新型簡(jiǎn)易智能花卉滴灌裝置是在原有景觀魚缸和花卉盆景的基礎(chǔ)上加裝一個(gè)智能控制系統(tǒng)和水泵組成。最大限度的利用景觀魚缸中水資源，在實(shí)現(xiàn)水資源的高效利用的同時(shí)完成自動(dòng)化的滴灌，有效消除了人工澆灌的繁瑣。本實(shí)用新型中采用的滴灌技術(shù)比地面灌溉省水75%，比噴灌省水30%。其次，為了不影響整體外觀效果，控制設(shè)備簡(jiǎn)易輕便，能夠與景觀魚缸結(jié)合保證美觀。通過(guò)該產(chǎn)品自動(dòng)控制功能，可以滿足無(wú)人照看時(shí)花卉的供水需求。該實(shí)用新型裝置采用包含C51單片機(jī)內(nèi)核的nRF24E1芯片作為處理器，使用FDS-100傳感器來(lái)檢測(cè)土壤濕度，通過(guò)檢測(cè)到的花卉土壤濕度值來(lái)控制水泵適時(shí)地給花卉滴灌，從而達(dá)到智能花卉滴灌的目的。水源來(lái)自景觀魚缸，能夠有效的提高水資源的循環(huán)利用率。同時(shí)，將檢測(cè)的到土壤濕度數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線通信方式傳送給服務(wù)器，為后臺(tái)服務(wù)器的分析、統(tǒng)計(jì)提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
文檔編號(hào)A01G27/00GK203087145SQ2013200959
公開(kāi)日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月4日
發(fā)明者張瀟磊, 姚吉龍, 薛宇城 申請(qǐng)人:南京郵電大學(xué)