智能盆栽系统的设计.doc

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1、智能盆栽系统的设计　　【摘要】本文提出的基于互联网技术的智能盆栽系统，由储水箱、滴灌管道、电磁阀、显示屏、单片机、湿度盐分传感器、温度传感器、WiFi模块等构成，最后与互联网技术相结合，可以通过手机上相应的APP软件，时刻查看盆栽生长情况，并且能够时时检测盆栽周围的温度、湿度和盐分等数据，进行有效调节来适应盆栽的生长情况。　　【关键词】系统功能设计；结构设计；控制系统设计　　0引言　　据调研结果及资料显示，目前市面上常见的盆栽种类主要有普通盆栽、懒人盆栽、太阳灯培育盆栽。普通盆栽价格便宜，但不具

2、备有其他功能，底部带排水孔，直接排走多余水分，水资源利用程度低，且需要人工定时浇水；懒人盆栽是一种带储水功能的盆栽，但是用棉线供水，容易造成土层湿度过大，花草溺死烂根，同时此种盆栽不具备实时监测植物生长状况的功能；太阳灯培育盆栽是市面上价格较高的一种盆栽，多用于植物种子发芽培育，补光以增加存活率，其具有浇水提醒功能，但不能实现自动给水。市面上的智能盆栽市场仍存在空缺，没有一款价格适宜的集成智能监控、智能补水功能同时能利用多余水分重复浇灌的智能盆栽系统，基于此，我们提出了一种智能盆栽系统，与传统盆

3、栽种植技术相比，具有以下优势：1）节水滴灌，防止浪费；2）储存多余水分，重复利用；3）精确监控湿度温度肥力，通过app反馈植物健康程度　　1系统功能设计　　该作品主要研究内容是设计一种新型智能盆栽系统，可以解决现有过度浇水浪费，植物吸水烂根，用户忘记浇水导致植物枯死等问题，还可根据经验在APP中选择种植方案，实时反馈植物生长状况等，适应不同的作物，能够很好地弥补传统盆栽种植方式的不足，达到节水节省人力的目的。　　为解决现有盆栽存在的过度浇水浪费，植物根部长时间浸泡易腐烂等问题以及用户需要定时浇水

4、的麻烦，本作品“智能盆栽系统”能给植物提供最佳的生存环境。并在以上功能基础上，通过温湿度和盐碱度传感器实现对土壤环境的有效监控，收集雨水并通过手机APP与单片机控制器相结合实现对土壤的自动排水、浇水，从而实现对整个盆栽系统的智能化调节。同时通过Wi-Fi模块将植物生长状况实时传输到终端，供用户查看。　　根据功能需要其设计要求为：1）外盆栽能有效收集过多的雨水，同时水量大时能及时将多余的水排出；2）单片机系统能通过采集盆栽环境数据对浇水量进行控制；3）为方便远程控制，需要将盆栽系统数据实时传出至终

5、端供用户查看。　　为此，根据设计要求，将本作品分为结构设计和智能控制两大模块。其中结构设计要充分考虑到对雨水的收集、雨水的重复利用、和灌溉方式，我们采取了内外花盆、新型滴灌设计。智能控制要考虑土壤的环境参数以及其相应的检测方式，获取目标参数后要利用电磁阀等装置对盆栽进行智能调控。我们采用了以STC89C52单片机为核心的控制模块进行智能调控。　　实际使用时，还可根据需求对本盆栽进行重新组合，实现不同的功能。其主要使用方式如下：　　1）家庭种植使用，家庭使用数量有限，且种植植物种类各异，可全部使用

6、带完整功能的本盆栽，同时利用手机APP向用户实时传输每一株植物的生长状况；　　2）植物培育基地或科研基地使用，在植物培育基地一般种植相同种类植株几株，其可种植在几个盆栽内共用一个检测模块以降低成本。同时科研所需各项参数可通过本盆栽自带的检测系统来读取，更加方便。也可通过人机交互界面或远程终端调控盆栽环境，来满足科研要求；　　3）公路绿化带上的使用，考虑到同一条绿化带上植物种类基本一致，对土壤要求相似，同时公路上绿化带串联，土壤所处环境也相似，故可采取设置一个带检测模块的本盆栽利用同一根浇水管道串

7、联多个不带控制的本盆栽，在保证实现相同功能的前提下节省能源，降低成本。同时可通过APP向有关绿化部门报告该条公路上绿化带情况。　　2结构设计　　智能盆栽系统结构部分由内盆栽、外盆栽和滴灌管道三部分组成。内盆栽设置泥土层与保水层，外盆栽设有储水腔，用以储存从内盆栽流下来的水；滴灌管道可通过电磁阀调节进水大小，滴灌管深插入土壤中，可实现对土壤不同高度的滴灌，是土壤湿度更加均匀。电磁阀连接进水管道，实现自给补水；同时，通过温湿度传感器的实时监测，由信号控制系统工作，实现智能按需喷灌。　　系统中盆栽设计

8、分为两种，即带智能控制的盆栽与不带智能控制的盆栽，其大?w设计相同，区别在于水量控制结构设计，智能控制盆栽安装电磁阀，与其后级相连接的不带智能控制的盆栽仅具有进水口，而不具有电磁阀，从而可实现一机控制，整体控制的效果。　　2.1双层盆栽设计　　2.1.1外盆栽结构设计　　外盆栽设置储水槽与排水口，当有雨水或者有多余的浇灌水从盆栽上部流入时暂时储存在下层的集水槽中，当水持续积攒时，则当水位到达排水口高度时，水从排水口处流出，避免过多积攒的水分把植物根部泡烂。　　2.1.2内盆栽结构设计　　内盆栽分