基于第四代住宅的家庭种植组件及控制系统的制作方法

本发明涉及智能园艺种植，具体为基于第四代住宅的家庭种植组件及控制系统。

背景技术：

1、在阳台功能需求方面，根据市场调研，按需求人数从多到少的排序为种植、阅读、饮茶、晾衣、健身、会客，而当前阳台的实际功能使用情况依次为晾衣、种植、杂物收纳、阅读、饮茶、会客。由此可以看出，虽然种植是消费者的核心需求之一，但目前多数阳台的功能仍以晾晒和杂物收纳为主，种植功能仍停留在较基础的层面，难以满足消费者对精细化、科技化和智能化种植的需求，尤其是在都市阳台环境中，受到空间、环境条件以及时间精力等限制，用户实现田园化种植功能的体验感较差。

2、第四代住宅又称立体园林生态住房或城市森林花园建筑，是绿色建筑的衍生品，其核心是户户有花园，家家有庭院，回归中国人传统的居住方式和生活场景。

3、然而，有了户户的花园和庭院后，应该如何利用和打造，在实际创建时会存在以下问题：1、首先，这些设备功能单一，缺乏系统性设计，难以有效整合种植相关的光照、湿度、温度等环境调控与管理功能，市面上现有的种植产品无法满足多样化的种植需求，操作复杂，难于打理，不易维护；2、其次，目前的大多数智能种植设备仅能实现单一条件的检测或反馈，无法根据环境变化和植物生长阶段动态调整各项条件，种植效果仍然依赖用户的经验和操作；3、此外，现有的灌溉和病虫害防治装置通常耗水量较大，缺乏精准调控能力，导致资源浪费严重。同时，这些设备的远程监控能力有限，用户需要频繁手动管理，难以实现完全自动化与智能化的种植体验，最为关键的是，当前技术缺乏多功能一体化的设计，未能充分利用阳台有限的空间，导致种植功能与其他功能难以兼容，从而限制了阳台的整体利用率和舒适性。

4、所以需要基于第四代住宅的家庭种植组件及控制系统来解决上述问题。

技术实现思路

1、解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了基于第四代住宅的家庭种植组件及控制系统，解决了以上背景技术所提到的问题。

3、技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：基于第四代住宅的家庭种植组件及控制系统，包括阳台平面、种植区和爬藤区，所述阳台平面内背面的底部放置有垫台，所述垫台顶部的一侧和中部均卡接有边桩，所述边桩的形状为正方形，两侧所述边桩之间榫卯连接有担板，所述担板的两侧均嵌有嵌块，所述嵌块的侧边开设有卡接口，所述卡接口和边桩相互适配，所述垫台顶端的背面卡接有后板，所述种植区由后板和两侧的边桩组成，所述种植区的内部共安装有五组担板，所述垫台顶部的另一侧卡接有爬藤边板，所述爬藤边板的形状为l形，所述爬藤区有中部的边桩和爬藤边板构成，所述爬藤边板内的背面开设有开孔。

5、优选的，所述担板底端的中部均卡扣连接有连接底块，所述连接底块底端的一侧设有驱蚊喷头，所述连接底块底端的中部设有喷淋头，所述连接底块底端的另一侧安装有补光灯，所述阳台平面内靠近垫台的一侧设有下水主管，所述下水主管的顶端安装有吸头，所述吸头和墙壁粘接，所述下水主管的底部连接阳台平面下水口，所述下水主管的一侧连接有下水分管，所述下水分管共有五组，所述下水分管均位于担板的底部，所述下水分管顶部的一侧设有管头。

6、优选的，所述担板底部的一侧开设有下水孔位，所述担板底部的另一侧开设有上水孔位，所述管头的端部贯穿下水孔位，且和担板上的盆栽底部进行连接，所述垫台的正面卡接有盖板，所述垫台内的一侧放置有驱蚊装置，所述垫台内的另一侧放置有储存箱，所述阳台平面内顶部的一侧安装有吹风扇机，所述阳台平面内顶部的另一侧安装有监控装置，所述阳台平面内靠近监控装置正面安装有数据采集器。

7、优选的，所述数据采集器内设置有控制系统，所述控制系统中包含有数据采集模块、环境调控模块、灌溉管理模块、光照优化模块、虫害防治模块、远程监控模块和电源支持模块，所述数据采集模块通过温度传感器、湿度传感器和光照传感器实时采集种植区环境数据，环境调控模块采用智能温度流体优化算法itfoa调节种植区温度，灌溉管理模块基于动态多目标灌溉控制算法dmo-ica控制储存箱内水泵的运行，并通过喷淋头精准灌溉盆栽，光照优化模块采用多维动态光照优化算法mdl-oa动态调节补光灯的光照强度和时长，从而提供适宜的光照条件，促进植物生长。

8、智能温度流体优化算法 (itfoa)公式为：

9、

10、参数说明：

11、:环境的最优温度，输出结果，用于调控风扇速度或开启冷却系统；种植区域的控制体积；空气的导热系数，用于计算热传导；温度梯度的拉普拉斯算子，表示传热扩散的空间分布；空气的密度，描述单位体积内的质量分布；空气的比热容，表示单位质量空气吸收热量的能力；对流项，描述空气流动对温度场的影响，其中为速度向量场；温度调节系数，决定外部控制的重要性；:权重因子，与各个传感器数据的精度相关；每个传感器测得的温差，表示当前温度偏离目标温度的程度。

12、优选的，所述虫害防治模块采用多模式害虫屏障生成算法mm-pga，通过驱蚊装置内的高效水泵将驱蚊药液输送至驱蚊喷头，利用生成对抗网络gan模拟虫害侵袭行为，结合梯度提升决策树gbdt预测虫害风险，并通过多目标优化算法优化药液喷洒范围和浓度，实现针对性虫害防治，保护植物健康生长。

13、优选的，所述远程监控模块通过监控装置实时采集种植区图像数据，采用动态多模态视觉分析算法dmva进行植物状态识别，利用卷积神经网络cnn提取叶片形态特征，结合注意力机制模型分析关键区域，并通过蒙特卡洛树搜索mcts生成异常状态如叶片变黄的处理建议；用户可通过手机远程控制补光灯、喷淋头等设备调整种植环境。

14、优选的，所述电源支持模块包括电源设备，电源设备为控制系统及所有电子器件提供电力支持；电源设备具有过压保护、过流保护、防水处理和漏电保护功能，确保种植组件的安全运行；所述电源支持模块还配备有多模块联合自学习优化算法mm-jsla，通过变分自编码器vae对电力使用模式进行建模，结合自适应神经模糊推理系统anfis优化电力分配策略，确保系统稳定性与节能性。

15、优选的，所述光照优化模块利用多维动态光照优化算法mdl-oa，通过粒子群优化算法pso和自适应遗传算法aga对阳台光照条件进行优化，结合时间序列预测算法lstm分析光照强度的历史变化趋势，实时调整补光灯26的发光功率、光谱分布和照射时长，使种植物处于适宜光照条件下，提升光合作用效率。

16、优选的，所述数据采集模块与环境调控模块、灌溉管理模块和虫害防治模块通过高效多源数据融合与预测算法hmd-fpa协同工作，高效多源数据融合与预测算法基于多尺度深度神经网络ms-dnn对温度、湿度、光照等多维数据进行特征提取，利用条件随机场crf分析数据间的时间序列依赖关系，并通过量子自适应神经网络qann动态调整数据融合策略，为系统运行提供精准的环境参数支持和预测结果，crf模型通过构建数据之间的条件概率模型，挖掘温度、湿度、光照等数据在时间轴上的相互影响规律，例如高温持续一段时间后湿度通常会降低等，并通过量子自适应神经网络qann动态调整数据融合策略，qann模型根据数据的实时变化情况和系统运行状态，自适应调整不同数据在融合过程中的权重分配，为系统运行提供精准的环境参数支持和预测结果，例如在预测虫害风险时，更侧重温度和湿度数据的近期变化趋势对虫害模型的影响权重调整。

17、有益效果

18、本发明提供了基于第四代住宅的家庭种植组件及控制系统。具备以下有益效果：

19、1、本发明提出了一种智能化、多功能阳台种植系统，通过数据采集模块、环境调控模块、灌溉管理模块、光照优化模块、虫害防治模块、远程监控模块和电源支持模块的有机结合，解决了现有技术中功能单一、缺乏系统性、资源浪费和管理效率低下等问题。

20、2、本发明数据采集模块实现了温度、湿度、光照强度等环境参数的实时采集，结合多维智能算法，能够动态调整灌溉、光照及环境调控策略，提供更加精准的植物种植条件，环境调控模块通过智能化风扇和电加热装置，实现了种植区域的温湿度自动调节，无需人工干预；灌溉管理模块采用高效水泵和智能管控系统，在确保植物正常生长所需水分的同时大幅降低水资源浪费；光照优化模块通过可调节光谱和强度的led补光灯，进一步提升了光能利用率，满足植物不同生长阶段的需求；虫害防治模块实现了低剂量、高效率的驱虫功能，减少了化学药剂的使用量，保障了植物的绿色种植；远程监控模块结合高清摄像头和移动端应用，为用户提供了实时监测与远程操作的功能，极大地提升了种植体验的便捷性；电源支持模块的稳定供电和断电保护设计，确保系统在各种情况下均能稳定运行。

21、3、本发明通过模块化、一体化的设计，使阳台种植功能与其他功能如阅读、饮茶、健身等实现了兼容，有效提升了阳台的空间利用率和整体舒适度。整体系统具有功能多样、集成度高、资源利用率高的特点，为用户提供了全新的田园种植体验，满足了现代城市人群对自然与生活平衡的需求。