本發明屬于智能霧化栽培領域，具體涉及一種無線傳輸控制的智能陽臺立柱式霧化栽培系統及控制方法。

背景技術：

在傳統土壤栽培中，尤其是設施栽培下，由于作物連作導致土壤中土傳病蟲害的大量發生，鹽分積聚，養分失衡等已成為農業可持續生產中的難題，而霧化栽培可根本上解決土壤連作障礙的問題。加上我國是一個農業大國，人多地少，耕地面積逐年減少同時，隨著工業化，城市化進程的不斷加快，退耕還林工程的實施，“人增地減”的矛盾將愈加嚴重。在傳統的土壤栽培中，肥料平均利用率僅有30％-40％；而霧化栽培根據植物的生長特性，在相應智能控制下可大幅提高養分利用率，霧化栽培擺脫了土壤的約束，在陽臺采用立柱式霧培，可提高土壤利用率。為了更好地實現霧化栽培，必須結合控制系統進行科學的栽培，在溫濕度傳感器、營養液PH傳感器、液位傳感器、光強度傳感器、感光器、視覺傳感器檢測下，根據與相應植物的生長特性進行對比，合理地科學地進行調節植物生長環境，為了實現智能無土栽培，本發明提供了一種無線傳輸控制的智能陽臺立柱式霧化栽培系統，本發明不僅克服土壤栽培病害蟲，水肥利用率低，占地面積大等缺點，而且在相應控制系統下，根據植物生長特性，智能自動地進行調節。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種無線傳輸控制的智能陽臺立柱式霧化栽培系統及控制方法，以滿足城市居民能在自家陽臺上利用智能霧化栽培技術，經濟有效地實現智能蔬菜霧化栽培。

為了解決以上技術問題，本發明采用的具體技術方案如下：

一種無線傳輸控制的智能陽臺立柱式霧化栽培系統，其特征在于，包括立柱式栽培器、第一控制器、第二控制器，所述立柱式栽培器包括雙層營養液池、培養皿和定植杯，所述營養液池上層為貯液室、下層為霧化室，所述貯液室和霧化室通過液位自動開關連接，所述霧化室通過主管道與培養皿相通，所述培養皿中設置多個定植杯，主管道上連接多個延伸至定植杯中的彌霧管；所述霧化室內設置有噴頭、液位傳感器，所述噴頭通過一個繼電器與第一控制器相連，所述液位傳感器位于霧化室內的側壁上、并與第二控制器相連；所述貯液室上設置進液管，所述進液管上設置有與第二控制器相連的液壓電磁閥，所述液壓電磁閥通過一個繼電器與第二控制器相連，貯液室內設置有分別與第一控制器相連的PH傳感器、投入式液位變送器；所述主氣管外壁上設置分別與第一控制器相連的數字光強度傳感器、視覺傳感器，所述定植杯內壁上設置感光器和溫濕度傳感器，所述感光器和溫濕度傳感器均與第一控制器相連，所述第一控制器與第二控制器之間通信連接，

所述第一控制器用于分別通過感光器、溫濕度傳感器、數字光強度傳感器、視覺傳感器、投入式液位變送器采集定植杯內的光強度、植株生長環境的溫度和濕度、環境光強、植株葉子的顏色、營養液的液位，并將采集到的信息傳送給第二控制器；

所述第二控制器用于根據收到的數據以及內置的評判對比算法向液壓電磁閥發出工作指令，控制液壓電磁閥工作狀態，根據液位傳感器采集的霧化室內的液位信號控制營養液的添加。

進一步地，所述各個培養皿上面有一個日光燈，所述日光燈通過繼電器與第一控制器相連。

進一步地，所述立柱式栽培器中培養皿的數量為多個，多個培養皿上下層疊設置、且對稱分布。

進一步地，霧化室內設置由電熱絲、風扇構成的送霧器，所述風扇和電熱絲分別通過一個繼電器與第二控制器相連，所述第二控制器根據判斷結果控制電熱絲和風扇的工作。

進一步地，所述培養皿間及培養皿與貯液室之間設置有相互貫通的回流管。

進一步地，感光器貼在定植杯內，一側為微型二極管光源，對面一側為感光片。

進一步地，第一控制器、第二控制器通過無線收發模塊相互收發數據。

進一步地，所述的第二控制器采用μC/OS-Ⅱ實時多任務操作系統。

所述的無線傳輸控制的智能陽臺立柱式霧化栽培系統的控制方法，其特征還在于，包括以下步驟：

所述第一控制器分別通過感光器、溫濕度傳感器、數字光強度傳感器、視覺傳感器、投入式液位變送器采集定植杯內的光強度、植株生長環境的溫度和濕度、環境光強、植株葉子的顏色、營養液的液位，并將采集到的信息傳送給第二控制器；

所述第二控制器根據收到的數據以及內置的控制方法向液壓電磁閥發出工作指令，控制液壓電磁閥工作狀態，根據液位傳感器采集的霧化室內的液位信號控制營養液的添加；所述第二控制器內置的控制方法為神經網絡擬合控制方法，視覺傳感器、溫濕度傳感器、感光器的激活函數采用閾值函數分別為得出F₁＝w₁₁f₁(x)+w₁₂f₂(m)+w₁₃f₃(n)，光強度傳感器采用閾值函數由F₁函數和f₄(j)擬合得出判斷函數F₂＝w₂₁F₁+w₂₂f₄(j)，其中w₁₁+w₁₂+w₁₃＝1，w₂₁+w₂₂＝1，w₁₁、w₁₂、w₁₃分別為視覺傳感器、溫濕度傳感器、感光器的激活函數權系數，w₂₁、w₂₂分別為F₁、f₄(j)擬合權系數。

密封的通明玻璃或塑料的立柱式栽培器，在第二控制器根據第一控制器的投入式液位變送器采集的信息自動地打開液壓電磁閥向雙層營養液池的貯液室添加營養液，由于霧化室內表面右側一個液位傳感器檢測到霧化室的水位，液位自動開關打開，貯液室向霧化室加入一定高度的營養液，霧化室內底部的噴頭開始工作，使營養液霧化，通過右側電熱絲和風扇的作用，使霧化的霧滴經過主氣管，再經過主氣管與培養皿連接的彌霧管進入培養皿，使植株在在定植杯的固定作用下充分吸收營養液，同時培養皿第一控制器上的溫濕度傳感器、主氣管外表面數字光強度傳感器、定植杯內側的感光器、主氣管懸掛的視覺傳感器、貯液室內表面左側PH傳感器和投入式液位變送器，開始檢測植株生長環境的溫度、濕度、光強，營養液的PH、水位等參數和植株根系的密集度及粗細，植株葉子的顏色，檢測的信息通過第一控制器上的無線模塊發送給第二控制器，采集的信號顯示在第二控制器液晶顯示器上，第二控制器設置四個鍵,通過選項鍵，加值鍵，減值鍵來修改相應的設定值,經過邏輯判斷，發送相應的控制信息給第一控制器，控制相應的繼電器動作，實現栽培器系統能自動打開風扇調節溫濕度，打開后備光源進行光照，打開液壓閥添加營養液，控制噴頭噴霧，整個栽培系統在第一控制器和第二控制器相互傳輸信息間實現動態的調節。

本發明的無線傳輸控制的智能陽臺立柱式霧化栽培系統采用立柱式栽培器，考慮更方便地輸入營養液，檢測營養的pH和水位，而不干擾噴頭霧化，本栽培器采用雙層營養液池，上層為貯液室，下層為霧化室，貯液室和霧化室通過液位自動開關連接，通過液位傳感器的檢測，在液位開關的控制下，自動調節霧化室的液位，避免噴頭因霧化室的液位低或無液體而工作發熱損壞。

考慮到盡可能在有限的空間內，栽培跟多的植株，方便栽培器安置和擺放，所以本發明的栽培箱采用空間立柱式結構，這樣也可以讓植株在生長期間避免相互干擾，更充分地吸收陽光。為了保證植株能夠徑向生長，培養皿采用定植杯。設計了相互貫通的回流管，不僅提高營養液的利用率，而且能使各個培養皿間的霧氣處于循環狀態，用于保證培養皿植株生長環境一致，更有利于采集信號的準確性和可靠性，便于智能控制。

本發明的線傳輸控制的智能陽臺立柱式霧化栽培系統采取采用第一控制器，第二控制器通過無線模塊相互收發收據。是因為僅用一個控制器不僅導致整個控制器復雜，各種傳感器，控制器接線不方便，不美觀，有可能因接線問題，導致傳感器、控制器不能正常工作，第一控制器采集及第二控制器處理不必局限在固定的位置，克服空間上的局限性。

本發明的無線傳輸控制的智能陽臺立柱式霧化栽培系統通過多個傳感器采集的信息與根據植株生長特性的參數進行模糊控制，進行自動地控制相應的繼電器動作，實現栽培器系統能自動打開風扇調節溫濕度，打開后備光源進行光照，打開液壓閥添加營養液，打開噴頭進行噴霧。

附圖說明

圖1為本發明所述智能陽臺立柱式霧化栽培系統原理圖；

圖2為本發明的采光器原理圖；

圖3為本發明的第一控制器原理圖；

圖4為本發明的第二控制器原理圖；

圖5為本發明的控制的流程圖；

圖6為推理控制擬合原理圖。

圖中：

1-噴頭，2-霧化室，3-液位自動開關，4-營養液，5-PH傳感器，6-貯液室，7-投入式液位變送器，8-溫濕度傳感器，9-植株，10-定植杯，11-培養皿，12-彌霧管，13-日光燈，14-光強度傳感器，15-回流管，16-主氣管，17-液壓電磁閥，18-風扇，19-電熱絲，20-液位傳感器，21-第二控制器，22-繼電器，23-視覺傳感器，24-微型二極管光源，25-感光片。

具體實施方式

下面結合附圖以及具體實施例對本發明作進一步的說明，但本發明的保護范圍并不限于此。

如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5所示，所述霧化栽培系統包括立柱式栽培器、第一控制器、第二控制器21。立柱式栽培器包括雙層營養液池、培養皿11和定植杯10，所述營養液池上層為貯液室6，下層為霧化室2，所述貯液室6和霧化室2通過液位自動開關3連接，所述霧化室2通過主管道與培養皿11相通，所述立柱式栽培器中培養皿11的數量為多個，多個培養皿11上下層疊設置、且對稱分布。所述培養皿11間及培養皿11與貯液室6之間設置有相互貫通的回流管15，讓營養液4回流到貯液室6，使營養液4循環利用。所述培養皿11中設置多個定植杯10，主管道上連接多個延伸至定植杯10中的彌霧管12。培養皿11經過彌霧管12輸送霧滴給植株9，每個植株9固定在定植杯10上。所述貯液室6上設置進液管，所述進液管上設置有與第二控制器21相連的液壓電磁閥17，所述液壓電磁閥17通過一個繼電器與第二控制器21相連，貯液室6內設置有分別與第一控制器相連的PH傳感器5、投入式液位變送器7。所述霧化室2內設置有噴頭1、液位傳感器20，所述噴頭1通過一個繼電器與第一控制器相連，所述液位傳感器20位于霧化室2內的側壁上、并與第二控制器21相連。所述主氣管16外壁上設置分別與第一控制器相連的數字光強度傳感器14、視覺傳感器23，所述定植杯10內壁上設置感光器和溫濕度傳感器8，感光器貼在定植杯10內，一側為微型二極管光源24，對面一側為感光片25。所述感光器和溫濕度傳感器8均與第一控制器相連。所述各個培養皿11上面、在左右對稱的彌霧管12中間加了有一個日光燈13，所述日光燈13通過繼電器與第一控制器相連。

霧化室2內還有電熱絲19、風扇18構成的送霧器。所述風扇18和電熱絲19分別通過一個繼電器與第二控制器21相連，所述第二控制器21根據判斷結果控制電熱絲19和風扇18的工作。

所述第一控制器與第二控制器21之間通信連接，通過無線收發模塊相互收發數據。所述第一控制器用于分別通過感光器、溫濕度傳感器8、數字光強度傳感器14、視覺傳感器23、投入式液位變送器7采集定植杯10內的光強度、植株9生長環境的溫度和濕度、環境光強、植株9葉子的顏色、營養液4的液位，并將采集到的信息傳送給第二控制器21；

所述的第二控制器21采用μC/OS-Ⅱ實時多任務操作系統，用于根據收到的數據以及內置的評判對比算法向液壓電磁閥17發出工作指令，控制液壓電磁閥17工作狀態，根據液位傳感器20采集的霧化室2內的液位信號控制營養液4的添加。

所述第二控制器21內置的控制方法為神經網絡擬合控制方法，視覺傳感器23、溫濕度傳感器8、感光器的激活函數采用閾值函數分別為得出F₁＝w₁₁f₁(x)+w₁₂f₂(m)+w₁₃f₃(n)，光強度傳感器14采用閾值函數由F₁函數和f₄(j)擬合得出判斷函數F₂＝w₂₁F₁+w₂₂f₄(j)，其中w₁₁+w₁₂+w₁₃＝1，w₂₁+w₂₂＝1，w₁₁、w₁₂、w₁₃分別為視覺傳感器23、溫濕度傳感器8、感光器的激活函數權系數，w₂₁、w₂₂分別為F₁、f₄(j)擬合權系數。

第二控制器21還有按鍵及液晶顯示器。為了實現第一控制器、第二控制器21能相互通信，兩個控制器上有無線收發器模塊。在第二控制器21根據第一控制器的投入式液位變送器7采集的信息自動地打開液壓電磁閥17向雙層營養液池的貯液室6添加營養液4，由于霧化室2內的液位傳感器20檢測到霧化室2的水位，液位自動開關3打開，貯液室6向霧化室2加入一定高度的營養液4，霧化室2內底部的噴頭1開始工作，使營養液4霧化，通過電熱絲19和風扇18的作用，使霧化的霧滴經過主氣管16，再經過主氣管16與培養皿11連接的彌霧管12進入培養皿11，使植株9在在定植杯10的固定作用下充分吸收營養液4，同時培養皿11第一控制器上的溫濕度傳感器8、主氣管16外表面數字光強度傳感器14、定植杯10內側的感光器、主氣管16懸掛的視覺傳感器23、貯液室6內表面左側PH傳感器5和投入式液位變送器7，開始檢測植株9生長環境的溫度、濕度、光強，營養液4的PH、水位等參數和植株9根系的密集度及粗細，植株9葉子的顏色，檢測的信息通過第一控制器上的無線模塊發送給第二控制器21，采集的信號顯示在第二控制器21液晶顯示器上，第二控制器21設置四個鍵，通過選項鍵，加值鍵，減值鍵來修改相應的設定值,經過邏輯判斷，發送相應的控制信息給第一控制器，控制相應的繼電器動作，實現栽培器系統能自動打開風扇18調節溫濕度，打開后備光源進行光照，打開液壓閥添加營養液4，控制噴頭1噴霧，整個栽培系統在第一控制器和第二控制器21相互傳輸信息間實現動態的調節。

所述實施例為本發明的優選的實施方式，但本發明并不限于上述實施方式，在不背離本發明的實質內容的情況下，本領域技術人員能夠做出的任何顯而易見的改進、替換或變型均屬于本發明的保護范圍。