一种基于PWM调节的智能补光植物幼苗保育系统的制作方法

本发明属于植物培育技术领域，尤其涉及一种基于pwm调节的智能补光植物幼苗保育系统。

背景技术

我国领土南北纬度跨度较大，气候环境复杂多样，在特定季节、特定区域，室外生长的农作物可能面临干燥、寒冷、风力过强等情况，不仅可能导致植物幼苗蔫黄、脱落、冻伤等情况，更有甚者，还可能导致植物幼苗大批死亡。但随着科技的进步，进来已出现了具有保温、供水、利用自然光补光的功能的植物生长装置，能够一定程度规避以上恶劣环境，为植物幼苗提供保育作用。然而，在阴雨季节，自然光光强太弱，难以满足植物生长期间的需求，影响植物的正常生长，因此植物保育系统需能为植物提供充足的光照，同时也具有节能效果。目前尚无这种植物保育系统。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供一种基于pwm调节的智能补光植物幼苗保育系统，它具有智能补光、节约能耗等优点。

一种基于pwm调节的智能补光植物幼苗保育系统，包括保育箱、浇灌模块、照明模块、控制模块，浇灌模块包括肥水池、水管、喷头；保育箱配有肥水池，保育箱内部与肥水池隔离；保育箱的底部由下至上依次设置模块层、植物层，模块层内安装有控制模块、风机，植物层上放置有培育的植物幼苗；保育箱的顶部安装有照明模块，照明模块包括导光管和补光灯；植物幼苗和照明模块之间安装有光强传感器，光强传感器和控制模块电连接，控制模块通过驱动电路和照明模块连接；喷头设于植物层的上方，喷头通过水管和肥水池相连通。

优选的，在保育箱内部的顶壁上均匀等距安装导光管，在两导光管之间安装补光灯。

优选的，补光灯为led灯，补光灯包括依次均匀分布的红光灯珠组、蓝光灯珠组、红外光灯珠组、远红外灯珠组。

优选的，模块层内还设有电暖炉，植物层和照明模块之间设有温度传感器，电暖炉、温度传感器均和控制模块电连接。

优选的，模块层内还设有二氧化碳气瓶，植物层和照明模块之间设有二氧化碳浓度传感器，二氧化碳气瓶、二氧化碳浓度传感器均和控制模块电连接。

优选的，模块层内还设有加湿器，植物层和照明模块之间设有湿度传感器，加湿器、湿度传感器均和控制模块电连接。

优选的，在植物层的土壤内设有土壤湿度传感器，土壤湿度传感器和控制模块电连接。

优选的，喷头设于植物幼苗的外侧的上方。

优选的，保育箱包括外层、内层，外层为泡沫层，内层为保温板。

优选的，控制模块采用at89c51的单片机。优选的，在保育箱内部的顶壁上均匀等距安装导光管，在两导光管之间安装补光灯。

本发明的有益效果：光强传感器设于植物幼苗和照明模块之间，因此能充分感应实时光照强度，又不会对植株造成遮光效果；当自然光强度足够时，通过导光管导入自然光为植物幼苗提供光照；当光照强度低于设定的值时，光强传感器将检测到的光强信号传入控制模块，以设定的光强值为基准，单片机at89c51控制驱动电路发出pwm信号，对植物照明灯光的照强度进行校准，实现对植物幼苗的定向补光；补光灯包括红光、蓝光、红外光、远红外光灯珠组，因此可以进一步根据不同的植物幼苗调整pwm信号改变红蓝光配比、实现精准配光，以满足植物幼苗的生长光环境需求，节能低耗且自动智能；本发明中设置水肥一体的智能化自动浇灌，通过土壤湿度的测定，再通过控制模块调节水肥的施加，因此浇灌智能，保证了植物幼苗有充足的水分和营养；本发明中还设有加湿器、二氧化碳气瓶、电暖炉，因此可以通过设于植物层和照明模块之间的传感器检测的相关信号，再通过控制模块的分析，控制加湿器、二氧化碳气瓶、电暖炉的启闭，从而调整保育箱内的湿度、二氧化碳浓度水平、温度等处于预先设定范围，进而保证保育箱内适宜植物幼苗生长的稳定环境。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

图2为本发明实施例中各模块控制的连接示意图。

其中，1-导光管，2-泡沫层，3-保温板，4-补光灯，5-喷头，6-加湿器，7-肥水池，8-风机，9-控制模块，10-二氧化碳气瓶，11-电暖炉。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的具体说明。

一种基于pwm调节的智能补光植物幼苗保育系统，包括保育箱、控制模块、浇灌模块、加湿模块、照明模块、加热模块、通风模块、二氧化碳浓度控制模块，控制模块和浇灌模块、加湿模块、加热模块、通风模块、二氧化碳浓度控制模块电连接，控制模块通过驱动电路和照明模块连接。

浇灌模块包括肥水池、水管、喷头。保育箱置入肥水池内，保育箱内部和肥水池外隔离。保育箱包括外层、内层，外层为泡沫层，内层为保温板。保育箱的底部由下至上依次为模块层、植物层，模块层内的中部设有控制模块，模块层内安装有加热模块、通风模块、二氧化碳浓度控制模块、加湿模块。加热模块为电暖炉，通风模块为风机，二氧化碳浓度控制模块为二氧化碳气瓶，加湿模块为加湿器。电暖炉和二氧化碳气瓶安装于控制模块的左侧，风机和加湿器安装于控制模块的右侧。在模块层上部为植物层，植物层放置多盆植物，植物的外侧的上方设有喷头，喷头通过水管和肥水池连接，水管经肥水池穿过保育箱的箱壁，从而通过水管将肥水池内的肥料水输送至喷头。保育箱的顶部设有导光板，导光板均匀等距分布，在导光板之间安装有补光灯。补光灯、导光板构成照明模块。控制模块和电暖炉、风机、二氧化碳气瓶、加湿器连接，以控制它们的启闭。

在植物层上部和照明模块之间设置多种类型传感器，包括温度传感器、湿度传感器、二氧化碳浓度传感器、光强传感器，温度传感器、湿度传感器、二氧化碳浓度传感器、光强传感器和控制模块电连接。在植物层内的土壤内设有土壤湿度传感器，土壤湿度传感器和控制模块电连接。

加热模块主要用于实现系统的保温功能，温度传感器将检测到系统的实时温度数据传送至控制模块，当温度低于预设值5℃时，以单片机at89c51为核心的控制模块控制加热层内的电阻丝和电暖炉开始工作发热，直至系统温度不低于预设温度。

二氧化碳浓度控制模块主要用于实现系统的二氧化碳补充功能，二氧化碳浓度传感器将检测到的系统二氧化碳浓度数据传送至控制模块，当二氧化碳浓度低于预设浓度20％时，控制模块控制二氧化碳气瓶的电磁阀打开，气瓶自动开始释放二氧化碳气体，直至系统二氧化碳浓度不低于预设浓度。

加湿模块主要用于实现该系统幼苗株体的保湿功能，控制模块控制加湿器早、中、晚三次定时开启对空气进行加湿，确保植物幼苗页面不会出现缺水干燥的现象，具体加湿次数可因实际情况而调整。

浇灌模块主要用于保证系统培育的幼苗能吸收足量的水肥，位于土壤内的土壤湿度传感器可实时感应湿度数据，当土壤湿度低于预设湿度值的20％时，控制模块控制水管的电磁阀打开，外接的肥水池中的水肥经水管从保育箱体侧面的入口进入保育箱体内，并从花洒中定向喷向植物幼苗的根系，当土壤湿度不再低于预设的湿度值时，控制模块控制电磁阀关闭，不再浇灌水肥。其中，喷头应位于幼苗的侧面，以免遮挡光照。

通风模块主要用于保证系统的通风性，风机时刻打开，使系统内空气保持流动，特别是补充二氧化碳时，风机鼓动二氧化碳气体流动，使之尽可能在系统内保持均匀分布。

照明模块主要用于保证系统中的幼苗能接收到均匀、充足的光照。如图1所示，照明模块主要包括导光管、补光灯。补光灯正对着植株幼苗，焊接在保育箱顶部，一盏补光灯对应一株幼苗，呈“一一对应”关系。导光管则位于补光灯两旁，二者呈交错排布。光强传感器位于植物幼苗和照明模块之间，既能充分感应实时光照强度，又不会对植株造成遮光效果。当自然光强度足够时，由导光管导入自然光为植物幼苗提供光照。当光照强度低于设定值时，光照强度传感器将光强信号传入控制模块，以设定的光强值为基准，单片机at89c51控制驱动电路发出pwm信号，对补光灯的照强度进行校准，实现对植物幼苗的定向补光。补光灯为特定的具有均匀化设计的led芯片植物补光灯，包括红光、蓝光、红外光、远红外光成分，可以进一步根据不同的植物幼苗调整pwm信号改变红蓝光配比、实现精准配光，以满足植物幼苗的生长光环境需求。这种方法具有效节能低耗、自动智能的优点。

上述实施例为发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。