一种智能化监控的冬季家用盆栽养护装置及控制方法与流程

本发明涉及智能浇灌技术领域，具体涉及一种智能化监控的冬季家用盆栽养护装置及控制方法。

背景技术：

随着人们生活水平的提高，室内花卉受到越来越多人的喜欢，越来越多的人用花卉、绿色植物作为装饰品来美化室内空间，让家庭更加的自然舒适。植物对室内环境具有改善作用，能够吸收二氧化碳，增加空气湿度，杀毒抑菌，而且植物在生长过程中，会放出很多的有机物质,它能够提升人们的免疫力。但由于人们生活节奏的加快，往往没有时间来照料这些植物。同时现代家庭人口数量少，全家出差或者远程旅游情况特别多，更是无法养护家里的盆景植物。

中国专利中涉及智能花盆的已有不少，但大多功能单一，有的只有对植物生长环境的监控，有的只是在花盆结构上做该进。很难做到远程监控。例如，201020223523.x号专利“智能花盆”。该专利叙述的智能花盆，花盆体采用蝶形片结构，内部装有带毛细出水孔的环形存水管，具有浇水功能。并增加了搅拌装置，通过微型电机带动搅拌装置对花盆内的土壤进行搅拌。但该专利并没有应用传感器对环境数据进行采集，也不含有通信模块实现数据的远程传输等，由于不含传感器所以已有的浇水搅拌功能也不能实现根据需要自动浇水和自能搅拌，智能化程度不高。20110169638.4号专利“一种智能花盆”，由花盆主体、湿度传感器、太阳能电池板、电源转换装置、主控装置、浇灌控制器、电动水泵和盛水装置组成，该专利实现了一种通过湿度传感器自动检测花盆土壤的湿度情况，并根据检测的结果自动控制水泵给植物浇水的装置，并采用太阳能供电，具有环保节能的特点。但太阳能供电有个缺陷就是受到阳光的限制，其次，该装置只实现了对湿度的检测及浇水控制，对于众多的环境变量对植物的影响，这是远远不够的，对于不同植物用相同的浇水控制也是不科学的。最主要缺点是没有和手机建立通信连接，无法做到对花盆内植物的远程监控。在冬季，植物对环境的要求更高，现有技术的智能花盆只能对种植环境起到监控作用，但不能进行调控，这无疑增加了人的负担，且适于短中期的无人照料。

技术实现要素：

针对以上技术问题，本发明提供一种智能化监控的冬季家用盆栽养护装置，实用性高、操作方便，能够有效的解决远程监控并养护盆栽植物的问题。

本发明的技术方案为：一种智能化监控的冬季家用盆栽养护装置，包括旋转花架、舵机、总控器和补光装置，所述旋转花架包括左三角支撑架、右三角支撑架、供水箱和支撑板，所述供水箱为卧式圆柱结构，供水箱的横轴中心位置贯穿有转轴，所述转轴的左右两端分别与所述左三角支撑架和右三角支撑架的上部通过轴承连接，在靠近左三角支撑架和右三角支撑架方向的转轴上分别设有轴承盘，所述轴承盘上固定连接有六个支撑杆，所述支撑杆等间距环绕排列，所述支撑板的两端分别通过吊接构件水平固定连接在相对应的两个支撑杆之间，每个支撑板的正面上方设有2-4个限位环，所述限位环内固定有盆栽，限位环上设有土壤湿度监测探头，所述土壤湿度监测探头插入所述盆栽内，供水箱的正下方设有与限位环一一对应的喷淋管，所述喷淋管上分别设有微型电磁阀，供水箱的上方从左至右依次设有氮肥液盒、磷肥液盒和钾肥液盒，所述舵机与所述转轴的左端头相连，所述总控器位于左三角支撑架的底边上，总控器内部包括电源板及与所述电源板相连的集成电路板，所述集成电路板包括mcu主控模块、信号采集处理模块、参数控制模块、报警显示模块和wifi通信模块，所述wifi通信模块通过无线信号连有移动终端，所述电源板通过电线与外部电源相连，所述补光装置包括补光灯和灯杆架，所述灯杆架为矩形半框结构，灯杆架的竖段分别连接在左三角支撑架和右三角支撑架的顶端上，灯杆架靠近所述总控器方向的竖段上部，从上至下依次设有光照度传感器、空气湿度传感器和环境温度传感器，所述补光灯连接在灯杆架横段的下方，补光灯的左侧设有360度旋转摄像头，补光灯、光照度传感器、空气湿度传感器、环境温度传感器和度旋转摄像头分别通过导线与总控器相连。

进一步的，所述盆栽养护装置还设有温室大棚，所述温室大棚是由轻质钢管拼接而成长方体框架，所述长方体框架的正面设有门，长方体框架的侧面设有换气扇，所述换气扇与所述总控器相连，长方体框架四周包覆有塑料膜，温室大棚可有效的在冬季为盆栽提供适宜的环境温度，避免植物冻伤，还可避免冬季暖气带来的空气干燥影响。

进一步的，所述氮肥液盒、磷肥液盒和钾肥液盒分别通过一号导液管、二号导液管和三号导液管与供水箱相连，所述一号导液管、二号导液管和三号导液管上分别设有一号微型电磁比例阀、二号微型电磁比例阀和三号微型电磁比例阀，可对盆栽植物进行定时定量的施肥，施肥量控制度更加精准。

进一步的，所述氮肥液盒、磷肥液盒和钾肥液盒内底部还设有一号液位传感器、二号液位传感器和三号液位传感器，可及时反馈肥液盒内部肥液量的情况。

进一步的，所述供水箱的内底部设有四号液位传感器，可及时反馈供水箱内部蓄水情况，若低于最低水位线则通过微型水泵从困水箱中抽水进行补充。

进一步的，所述转轴的右半段内部设有弯头进水管道，所述弯头进水管道上设有两个夹角为180度的进水口，所述进水口与转轴侧壁相通，弯头进水管道通过水管轴承连接有二段进水管，所述二段进水管的右端连接有困水箱，所述困水箱位于所述温室大棚内，困水箱内部设有五号液位传感器，当困水箱内部水位线低于最低值时，则自动进水阀开启，困水箱的另一端通过一段进水管连接有水龙头，水龙头为高压自动进水水龙头。

进一步的，所述二段进水管为塑料波纹管，所述二段进水管上设有微型水泵，所述一段进水管为高压水管，保证自动进水，高压水管可承受自来水压力，一段进水管靠近所述困水箱方向上设有加湿喷嘴，所述加湿喷嘴位于所述温室大棚内，加湿喷嘴上设有喷雾电磁阀，加湿喷嘴与困水箱之间的一段进水管上设有自动进水阀，加湿喷嘴可为温室大棚内部增加环境湿度，利于植物生长。

进一步的，所述支撑板的上方设有蓄水海绵，所述蓄水海绵的上方设有支撑网格，支撑板的两端设有溢流槽，支撑板的四周设有围挡，蓄水海绵可对过量的水进行储蓄，溢流槽可防止多余水分溢流污染地面，节省水资源。

一种智能化监控的冬季家用盆栽养护装置的控制方法，包括以下步骤：

步骤一：用户利用所述移动终端与所述wifi通信模块建立通信信道，并向所述mcu主控模块发送指令；

步骤二：所述土壤湿度监测探头检测盆栽土壤湿度状态，并将土壤湿度状态对应的参数发送到信号采集处理模块；所述光照度传感器检测光照强度状态，并将光照强度对应的参数发送到信号采集处理模块；所述空气湿度传感器检测温室大棚内空气湿度状态，并将温室大棚内空气湿度对应的参数发送到信号采集处理模块；所述环境温度传感器检测温室大棚内环境温度状态，并将温室大棚内环境温度对应的参数发送到信号采集处理模块；

步骤三：信号采集处理模块将土壤湿度状态对应的参数与参数控制模块设置预设的浇水阈值进行比较：当土壤湿度状态对应的参数小于浇水阈值，通过土壤湿度状态对应的参数获取需要浇水花盆的位置，舵机转动所述转轴选择需要浇水的所述盆栽浇水，并且实时的将土壤湿度状态对应的参数通过wifi通信模块发送到移动终端；当土壤湿度状态对应的参数大于浇水阈值时，则继续进行土壤湿度状态检测；

信号采集处理模块将光照强度状态对应的参数与参数控制模块设置预设的补光阈值进行比较：当光照强度状态对应的参数小于补光阈值，开启所述补光灯进行补光，并且实时的将光照强度状态对应的参数通过wifi通信模块发送到移动终端；当光照强度状态对应的参数大于光照阈值时，则继续进行光照强度状态检测；

信号采集处理模块将空气湿度状态对应的参数与参数控制模块设置预设的加湿阈值进行比较：当空气湿度状态对应的参数小于加湿阈值，开启所述喷雾电磁阀利用所述加湿喷嘴进行加湿补偿，并且实时的将空气湿度状态对应的参数通过wifi通信模块发送到移动终端；当空气湿度状态对应的参数大于加湿阈值时，则继续进行空气湿度状态检测；

信号采集处理模块将环境温度状态对应的参数与参数控制模块设置预设的通风阈值进行比较：当环境温度状态对应的参数大于通风阈值，开启所述换气扇进行通风换气，并且实时的将环境温度状态对应的参数通过wifi通信模块发送到移动终端；当环境温度状态对应的参数小于通风阈值时，则继续进行环境温度状态检测；

步骤四：将所述一号液位传感器、二号液位传感器和三号液位传感器检测到肥液状态对应的参数与参数控制模块设置预设的加液阈值进行比较：当肥液状态对应的参数大于加液阈值，开启所述一号微型电磁比例阀、二号微型电磁比例阀或三号微型电磁比例阀进行加液，并且实时的将肥液状态对应的参数通过wifi通信模块发送到移动终端，参数控制模块的内部预设施肥参数通过wifi通信模块向用户的移动终端发送建议提醒消息，当用户选择“接受”时，用户可利用移动终端通过wifi通信模块对盆栽进行施肥；当用户选择“拒绝”时，则维持原状；当肥液状态对应的参数小于加液阈值时，则通过所述报警显示模块通过wifi通信模块发送到移动终端提示补液。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

（1）本发明的智能化监控的冬季家用盆栽养护装置采用旋转花架放置盆栽，空间利用率更高，其中，支撑板上设置的蓄水海绵可对过量的水进行储蓄，溢流槽可防止多余水分溢流，污染地面，节省水资源；

（2）本发明采用温室大棚，可有效的在冬季为盆栽提供适宜的环境温度，避免植物冻伤，还可避免冬季暖气带来的空气干燥影响；

（3）本发明通过设困水箱来解决自来水不宜直接浇花的问题，其中，困水箱通过自动进水阀和高压自动进水水龙头可实现自动进水补水，自动化程度高；

（4）本发明监控程度高，其中，包括土壤湿度、光照强度、环境温度和空气湿度等值的实时监测，且自动化管理程度较高，便于新手使用或外出时的远程监控操作，可大大的提供盆栽植物的成活率。

附图说明

图1是本发明的整体结构及连接关系示意图；

图2是本发明的旋转花架的立体示意图；

图3是本发明的温室大棚的立体结构示意图；

图4是本发明的支撑板的立体结构分解图；

图5是本发明的整体系统框图；

图6是本发明的土壤湿度采集及调控流程图；

图7是本发明的光照强度采集及调控流程图；

图8是本发明的空气湿度采集及调控流程图；

图9是本发明的环境温度采集及调控流程图；

图10是本发明的肥液量采集及施肥调控流程图。

其中，1-旋转花架、2-舵机、3-总控器、4-补光装置、5-左三角支撑架、6-右三角支撑架、7-供水箱、8-支撑板、9-转轴、10-轴承盘、11-支撑杆、12-吊接构件、13-限位环、14-盆栽、15-土壤湿度监测探头、16-喷淋管、17-微型电磁阀、18-氮肥液盒、19-磷肥液盒、20-钾肥液盒、21-电源板、22-集成电路板、23-mcu主控模块、24-信号采集处理模块、25-参数控制模块、26-报警显示模块、27-wifi通信模块、28-电线、29-补光灯、30-灯杆架、31-光照度传感器、32-空气湿度传感器、33-环境温度传感器、34-360度旋转摄像头、35-温室大棚、36-轻质钢管、37-长方体框架、38-门、39-换气扇、40-塑料膜、41-一号导液管、42-二号导液管、43-三号导液管、44-一号微型电磁比例阀、45-二号微型电磁比例阀、46-三号微型电磁比例阀、47-一号液位传感器、48-二号液位传感器、49-三号液位传感器、50-四号液位传感器、51-弯头进水管道、52-进水口、53-水管轴承、54-二段进水管、55-困水箱、56-五号液位传感器、57-一段进水管、58-水龙头、59-微型水泵、60-自动进水阀、61-蓄水海绵、62-支撑网格、63-溢流槽、64-围挡、65-移动终端、66-加湿喷嘴、67-喷雾电磁阀。

具体实施方式

下面结合附图1-10和具体实施例来对本发明进行更进一步详细的说明，

如图1-2所示，一种智能化监控的冬季家用盆栽养护装置，包括旋转花架1、舵机2、总控器3和补光装置4，旋转花架1包括左三角支撑架5、右三角支撑架6、供水箱7和支撑板8，供水箱7为卧式圆柱结构，供水箱7的横轴中心位置贯穿有转轴9，转轴9的左右两端分别与左三角支撑架5和右三角支撑架6的上部通过轴承连接，在靠近左三角支撑架5和右三角支撑架6方向的转轴9上分别设有轴承盘10，轴承盘10上固定连接有六个支撑杆11，支撑杆11等间距环绕排列，支撑板8的两端分别通过吊接构件12水平固定连接在相对应的两个支撑杆11之间，每个支撑板8的正面上方设有3个限位环13，如图4所示，支撑板8的上方设有蓄水海绵61，蓄水海绵61的上方设有支撑网格62，支撑板8的两端设有溢流槽63，支撑板8的四周设有围挡64，蓄水海绵61可对过量的水进行储蓄，溢流槽63可防止多余水分溢流污染地面，节省水资源。限位环13内固定有盆栽14，限位环13上设有土壤湿度监测探头15，土壤湿度监测探头15插入盆栽14内；

如图1所示，供水箱7的正下方设有与限位环13一一对应的喷淋管16，喷淋管16上分别设有微型电磁阀17，如图1所示，供水箱7的内底部设有四号液位传感器50，可及时反馈供水箱内部蓄水情况，若低于最低水位线则通过微型水泵59从困水箱55中抽水进行补充。供水箱7的上方从左至右依次设有氮肥液盒18、磷肥液盒19和钾肥液盒20，如图1所示，氮肥液盒18、磷肥液盒19和钾肥液盒20分别通过一号导液管41、二号导液管42和三号导液管43与供水箱7相连，一号导液管41、二号导液管42和三号导液管43上分别设有一号微型电磁比例阀44、二号微型电磁比例阀45和三号微型电磁比例阀46，可对盆栽植物进行定时定量的施肥，施肥量控制度更加精准。其中，氮肥液盒18、磷肥液盒19和钾肥液盒20内底部还设有一号液位传感器47、二号液位传感器48和三号液位传感器49，可及时反馈肥液盒内部肥液量的情况。

如图3所示，盆栽养护装置还设有温室大棚35，温室大棚35是由轻质钢管36拼接而成长方体框架37，长方体框架37的正面设有门38，长方体框架37的侧面设有换气扇39，换气扇39与总控器3相连，长方体框架37四周包覆有塑料膜40，温室大棚可有效的在冬季为盆栽提供适宜的环境温度，避免植物冻伤，还可避免冬季暖气带来的空气干燥影响。

如图1-2所示，舵机2与转轴9的左端头相连，如图1所示，转轴9的右半段内部设有弯头进水管道51，弯头进水管道上设有两个夹角为180度的进水口52，进水口52与转轴9侧壁相通，弯头进水管道51通过水管轴承53连接有二段进水管54，二段进水管54的右端连接有困水箱55，困水箱55位于温室大棚35内，困水箱55内部设有五号液位传感器56，当困水箱内部水位线低于最低值时，则自动进水阀60开启，困水箱55的另一端通过一段进水管57连接有水龙头58，水龙头58为高压自动进水水龙头。其中，二段进水管54为塑料波纹管，二段进水管54上设有微型水泵59，一段进水管57为高压水管，保证自动进水，高压水管可承受自来水压力，如图1所示，一段进水管57靠近困水箱55方向上设有加湿喷嘴66，加湿喷嘴66位于温室大棚35内，加湿喷嘴66上设有喷雾电磁阀67，加湿喷嘴66与困水箱55之间的一段进水管57上设有自动进水阀60，加湿喷嘴66可为温室大棚内部增加环境湿度，利于植物生长。

如图1所示，总控器3位于左三角支撑架5的底边上，总控器3内部包括电源板21及与电源板21相连的集成电路板22，集成电路板22包括mcu主控模块23、信号采集处理模块24、参数控制模块25、报警显示模块26和wifi通信模块27，wifi通信模块27通过无线信号连有移动终端65，电源板21通过电线28与外部电源相连，补光装置4包括补光灯29和灯杆架30，灯杆架30为矩形半框结构，灯杆架30的竖段分别连接在左三角支撑架5和右三角支撑架6的顶端上，灯杆架30靠近总控器3方向的竖段上部，从上至下依次设有光照度传感器31、空气湿度传感器32和环境温度传感器33，补光灯29连接在灯杆架30横段的下方，补光灯29的左侧设有360度旋转摄像头34，补光灯29、光照度传感器31、空气湿度传感器32、环境温度传感器33和360度旋转摄像头34分别通过导线与总控器3相连。

本实施例的的控制方法，包括以下步骤：

步骤一：用户利用移动终端57与wifi通信模块27建立通信信道，并向mcu主控模块23发送指令；

步骤二：土壤湿度监测探头15检测盆栽土壤湿度状态，并将土壤湿度状态对应的参数发送到信号采集处理模块24；光照度传感器31检测光照强度状态，并将光照强度对应的参数发送到信号采集处理模块24；空气湿度传感器32检测温室大棚内空气湿度状态，并将温室大棚内空气湿度对应的参数发送到信号采集处理模块24；环境温度传感器33检测温室大棚内环境温度状态，并将温室大棚内环境温度对应的参数发送到信号采集处理模块24；

步骤三：如图6所示，信号采集处理模块24将土壤湿度状态对应的参数与参数控制模块25设置预设的浇水阈值进行比较：当土壤湿度状态对应的参数小于浇水阈值，通过土壤湿度状态对应的参数获取需要浇水花盆的位置，舵机2转动转轴9选择需要浇水的盆栽14浇水，并且实时的将土壤湿度状态对应的参数通过wifi通信模块27发送到移动终端65；当土壤湿度状态对应的参数大于浇水阈值时，则继续进行土壤湿度状态检测；

如图7所示，信号采集处理模块24将光照强度状态对应的参数与参数控制模块25设置预设的补光阈值进行比较：当光照强度状态对应的参数小于补光阈值及光照最低时长时，其中具体体现为电压小于0.7v，表示光照强，光照时长大于10小时，开启补光灯29进行补光，并且实时的将光照强度状态对应的参数通过wifi通信模块27发送到移动终端65；当光照强度状态对应的参数大于光照阈值时，则继续进行光照强度状态检测；

如图8所示，信号采集处理模块24将空气湿度状态对应的参数与参数控制模块25设置预设的加湿阈值进行比较：当空气湿度状态对应的参数小于加湿阈值，开启喷雾电磁阀67利用加湿喷嘴66进行加湿补偿，并且实时的将空气湿度状态对应的参数通过wifi通信模块27发送到移动终端65；当空气湿度状态对应的参数大于加湿阈值时，则继续进行空气湿度状态检测；

如图9所示，信号采集处理模块24将环境温度状态对应的参数与参数控制模块25设置预设的通风阈值进行比较：当环境温度状态对应的参数大于通风阈值，开启换气扇39进行通风换气，并且实时的将环境温度状态对应的参数通过wifi通信模块27发送到移动终端65；当环境温度状态对应的参数小于通风阈值时，则继续进行环境温度状态检测；

步骤四：如图10所示，将一号液位传感器47、二号液位传感器48和三号液位传感器49检测到肥液状态对应的参数与参数控制模块25设置预设的加液阈值进行比较：当肥液状态对应的参数大于加液阈值，开启一号微型电磁比例阀44、二号微型电磁比例阀45或三号微型电磁比例阀46进行加液，并且实时的将肥液状态对应的参数通过wifi通信模块27发送到移动终端65，参数控制模块25的内部预设施肥参数通过wifi通信模块27向用户的移动终端57发送建议提醒消息，当用户选择“接受”时，用户可利用移动终端57通过wifi通信模块27对盆栽14进行施肥；当用户选择“拒绝”时，则维持原状；当肥液状态对应的参数小于加液阈值时，则通过报警显示模块26通过wifi通信模块27发送到移动终端65提示补液。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。