本發明涉及智能澆灌技術領域，具體涉及一種智能化監控的冬季家用盆栽養護裝置及控制方法。

背景技術：

隨著人們生活水平的提高，室內花卉受到越來越多人的喜歡，越來越多的人用花卉、綠色植物作為裝飾品來美化室內空間，讓家庭更加的自然舒適。植物對室內環境具有改善作用，能夠吸收二氧化碳，增加空氣濕度，殺毒抑菌，而且植物在生長過程中，會放出很多的有機物質,它能夠提升人們的免疫力。但由于人們生活節奏的加快，往往沒有時間來照料這些植物。同時現代家庭人口數量少，全家出差或者遠程旅游情況特別多，更是無法養護家里的盆景植物。

中國專利中涉及智能花盆的已有不少，但大多功能單一，有的只有對植物生長環境的監控，有的只是在花盆結構上做該進。很難做到遠程監控。例如，201020223523.x號專利“智能花盆”。該專利敘述的智能花盆，花盆體采用蝶形片結構，內部裝有帶毛細出水孔的環形存水管，具有澆水功能。并增加了攪拌裝置，通過微型電機帶動攪拌裝置對花盆內的土壤進行攪拌。但該專利并沒有應用傳感器對環境數據進行采集，也不含有通信模塊實現數據的遠程傳輸等，由于不含傳感器所以已有的澆水攪拌功能也不能實現根據需要自動澆水和自能攪拌，智能化程度不高。20110169638.4號專利“一種智能花盆”，由花盆主體、濕度傳感器、太陽能電池板、電源轉換裝置、主控裝置、澆灌控制器、電動水泵和盛水裝置組成，該專利實現了一種通過濕度傳感器自動檢測花盆土壤的濕度情況，并根據檢測的結果自動控制水泵給植物澆水的裝置，并采用太陽能供電，具有環保節能的特點。但太陽能供電有個缺陷就是受到陽光的限制，其次，該裝置只實現了對濕度的檢測及澆水控制，對于眾多的環境變量對植物的影響，這是遠遠不夠的，對于不同植物用相同的澆水控制也是不科學的。最主要缺點是沒有和手機建立通信連接，無法做到對花盆內植物的遠程監控。在冬季，植物對環境的要求更高，現有技術的智能花盆只能對種植環境起到監控作用，但不能進行調控，這無疑增加了人的負擔，且適于短中期的無人照料。

技術實現要素：

針對以上技術問題，本發明提供一種智能化監控的冬季家用盆栽養護裝置，實用性高、操作方便，能夠有效的解決遠程監控并養護盆栽植物的問題。

本發明的技術方案為：一種智能化監控的冬季家用盆栽養護裝置，包括旋轉花架、舵機、總控器和補光裝置，所述旋轉花架包括左三角支撐架、右三角支撐架、供水箱和支撐板，所述供水箱為臥式圓柱結構，供水箱的橫軸中心位置貫穿有轉軸，所述轉軸的左右兩端分別與所述左三角支撐架和右三角支撐架的上部通過軸承連接，在靠近左三角支撐架和右三角支撐架方向的轉軸上分別設有軸承盤，所述軸承盤上固定連接有六個支撐桿，所述支撐桿等間距環繞排列，所述支撐板的兩端分別通過吊接構件水平固定連接在相對應的兩個支撐桿之間，每個支撐板的正面上方設有2-4個限位環，所述限位環內固定有盆栽，限位環上設有土壤濕度監測探頭，所述土壤濕度監測探頭插入所述盆栽內，供水箱的正下方設有與限位環一一對應的噴淋管，所述噴淋管上分別設有微型電磁閥，供水箱的上方從左至右依次設有氮肥液盒、磷肥液盒和鉀肥液盒，所述舵機與所述轉軸的左端頭相連，所述總控器位于左三角支撐架的底邊上，總控器內部包括電源板及與所述電源板相連的集成電路板，所述集成電路板包括mcu主控模塊、信號采集處理模塊、參數控制模塊、報警顯示模塊和wifi通信模塊，所述wifi通信模塊通過無線信號連有移動終端，所述電源板通過電線與外部電源相連，所述補光裝置包括補光燈和燈桿架，所述燈桿架為矩形半框結構，燈桿架的豎段分別連接在左三角支撐架和右三角支撐架的頂端上，燈桿架靠近所述總控器方向的豎段上部，從上至下依次設有光照度傳感器、空氣濕度傳感器和環境溫度傳感器，所述補光燈連接在燈桿架橫段的下方，補光燈的左側設有360度旋轉攝像頭，補光燈、光照度傳感器、空氣濕度傳感器、環境溫度傳感器和度旋轉攝像頭分別通過導線與總控器相連。

進一步的，所述盆栽養護裝置還設有溫室大棚，所述溫室大棚是由輕質鋼管拼接而成長方體框架，所述長方體框架的正面設有門，長方體框架的側面設有換氣扇，所述換氣扇與所述總控器相連，長方體框架四周包覆有塑料膜，溫室大棚可有效的在冬季為盆栽提供適宜的環境溫度，避免植物凍傷，還可避免冬季暖氣帶來的空氣干燥影響。

進一步的，所述氮肥液盒、磷肥液盒和鉀肥液盒分別通過一號導液管、二號導液管和三號導液管與供水箱相連，所述一號導液管、二號導液管和三號導液管上分別設有一號微型電磁比例閥、二號微型電磁比例閥和三號微型電磁比例閥，可對盆栽植物進行定時定量的施肥，施肥量控制度更加精準。

進一步的，所述氮肥液盒、磷肥液盒和鉀肥液盒內底部還設有一號液位傳感器、二號液位傳感器和三號液位傳感器，可及時反饋肥液盒內部肥液量的情況。

進一步的，所述供水箱的內底部設有四號液位傳感器，可及時反饋供水箱內部蓄水情況，若低于最低水位線則通過微型水泵從困水箱中抽水進行補充。

進一步的，所述轉軸的右半段內部設有彎頭進水管道，所述彎頭進水管道上設有兩個夾角為180度的進水口，所述進水口與轉軸側壁相通，彎頭進水管道通過水管軸承連接有二段進水管，所述二段進水管的右端連接有困水箱，所述困水箱位于所述溫室大棚內，困水箱內部設有五號液位傳感器，當困水箱內部水位線低于最低值時，則自動進水閥開啟，困水箱的另一端通過一段進水管連接有水龍頭，水龍頭為高壓自動進水水龍頭。

進一步的，所述二段進水管為塑料波紋管，所述二段進水管上設有微型水泵，所述一段進水管為高壓水管，保證自動進水，高壓水管可承受自來水壓力，一段進水管靠近所述困水箱方向上設有加濕噴嘴，所述加濕噴嘴位于所述溫室大棚內，加濕噴嘴上設有噴霧電磁閥，加濕噴嘴與困水箱之間的一段進水管上設有自動進水閥，加濕噴嘴可為溫室大棚內部增加環境濕度，利于植物生長。

進一步的，所述支撐板的上方設有蓄水海綿，所述蓄水海綿的上方設有支撐網格，支撐板的兩端設有溢流槽，支撐板的四周設有圍擋，蓄水海綿可對過量的水進行儲蓄，溢流槽可防止多余水分溢流污染地面，節省水資源。

一種智能化監控的冬季家用盆栽養護裝置的控制方法，包括以下步驟：

步驟一：用戶利用所述移動終端與所述wifi通信模塊建立通信信道，并向所述mcu主控模塊發送指令；

步驟二：所述土壤濕度監測探頭檢測盆栽土壤濕度狀態，并將土壤濕度狀態對應的參數發送到信號采集處理模塊；所述光照度傳感器檢測光照強度狀態，并將光照強度對應的參數發送到信號采集處理模塊；所述空氣濕度傳感器檢測溫室大棚內空氣濕度狀態，并將溫室大棚內空氣濕度對應的參數發送到信號采集處理模塊；所述環境溫度傳感器檢測溫室大棚內環境溫度狀態，并將溫室大棚內環境溫度對應的參數發送到信號采集處理模塊；

步驟三：信號采集處理模塊將土壤濕度狀態對應的參數與參數控制模塊設置預設的澆水閾值進行比較：當土壤濕度狀態對應的參數小于澆水閾值，通過土壤濕度狀態對應的參數獲取需要澆水花盆的位置，舵機轉動所述轉軸選擇需要澆水的所述盆栽澆水，并且實時的將土壤濕度狀態對應的參數通過wifi通信模塊發送到移動終端；當土壤濕度狀態對應的參數大于澆水閾值時，則繼續進行土壤濕度狀態檢測；

信號采集處理模塊將光照強度狀態對應的參數與參數控制模塊設置預設的補光閾值進行比較：當光照強度狀態對應的參數小于補光閾值，開啟所述補光燈進行補光，并且實時的將光照強度狀態對應的參數通過wifi通信模塊發送到移動終端；當光照強度狀態對應的參數大于光照閾值時，則繼續進行光照強度狀態檢測；

信號采集處理模塊將空氣濕度狀態對應的參數與參數控制模塊設置預設的加濕閾值進行比較：當空氣濕度狀態對應的參數小于加濕閾值，開啟所述噴霧電磁閥利用所述加濕噴嘴進行加濕補償，并且實時的將空氣濕度狀態對應的參數通過wifi通信模塊發送到移動終端；當空氣濕度狀態對應的參數大于加濕閾值時，則繼續進行空氣濕度狀態檢測；

信號采集處理模塊將環境溫度狀態對應的參數與參數控制模塊設置預設的通風閾值進行比較：當環境溫度狀態對應的參數大于通風閾值，開啟所述換氣扇進行通風換氣，并且實時的將環境溫度狀態對應的參數通過wifi通信模塊發送到移動終端；當環境溫度狀態對應的參數小于通風閾值時，則繼續進行環境溫度狀態檢測；

步驟四：將所述一號液位傳感器、二號液位傳感器和三號液位傳感器檢測到肥液狀態對應的參數與參數控制模塊設置預設的加液閾值進行比較：當肥液狀態對應的參數大于加液閾值，開啟所述一號微型電磁比例閥、二號微型電磁比例閥或三號微型電磁比例閥進行加液，并且實時的將肥液狀態對應的參數通過wifi通信模塊發送到移動終端，參數控制模塊的內部預設施肥參數通過wifi通信模塊向用戶的移動終端發送建議提醒消息，當用戶選擇“接受”時，用戶可利用移動終端通過wifi通信模塊對盆栽進行施肥；當用戶選擇“拒絕”時，則維持原狀；當肥液狀態對應的參數小于加液閾值時，則通過所述報警顯示模塊通過wifi通信模塊發送到移動終端提示補液。

與現有技術相比，本發明的有益效果為：

（1）本發明的智能化監控的冬季家用盆栽養護裝置采用旋轉花架放置盆栽，空間利用率更高，其中，支撐板上設置的蓄水海綿可對過量的水進行儲蓄，溢流槽可防止多余水分溢流，污染地面，節省水資源；

（2）本發明采用溫室大棚，可有效的在冬季為盆栽提供適宜的環境溫度，避免植物凍傷，還可避免冬季暖氣帶來的空氣干燥影響；

（3）本發明通過設困水箱來解決自來水不宜直接澆花的問題，其中，困水箱通過自動進水閥和高壓自動進水水龍頭可實現自動進水補水，自動化程度高；

（4）本發明監控程度高，其中，包括土壤濕度、光照強度、環境溫度和空氣濕度等值的實時監測，且自動化管理程度較高，便于新手使用或外出時的遠程監控操作，可大大的提供盆栽植物的成活率。

附圖說明

圖1是本發明的整體結構及連接關系示意圖；

圖2是本發明的旋轉花架的立體示意圖；

圖3是本發明的溫室大棚的立體結構示意圖；

圖4是本發明的支撐板的立體結構分解圖；

圖5是本發明的整體系統框圖；

圖6是本發明的土壤濕度采集及調控流程圖；

圖7是本發明的光照強度采集及調控流程圖；

圖8是本發明的空氣濕度采集及調控流程圖；

圖9是本發明的環境溫度采集及調控流程圖；

圖10是本發明的肥液量采集及施肥調控流程圖。

其中，1-旋轉花架、2-舵機、3-總控器、4-補光裝置、5-左三角支撐架、6-右三角支撐架、7-供水箱、8-支撐板、9-轉軸、10-軸承盤、11-支撐桿、12-吊接構件、13-限位環、14-盆栽、15-土壤濕度監測探頭、16-噴淋管、17-微型電磁閥、18-氮肥液盒、19-磷肥液盒、20-鉀肥液盒、21-電源板、22-集成電路板、23-mcu主控模塊、24-信號采集處理模塊、25-參數控制模塊、26-報警顯示模塊、27-wifi通信模塊、28-電線、29-補光燈、30-燈桿架、31-光照度傳感器、32-空氣濕度傳感器、33-環境溫度傳感器、34-360度旋轉攝像頭、35-溫室大棚、36-輕質鋼管、37-長方體框架、38-門、39-換氣扇、40-塑料膜、41-一號導液管、42-二號導液管、43-三號導液管、44-一號微型電磁比例閥、45-二號微型電磁比例閥、46-三號微型電磁比例閥、47-一號液位傳感器、48-二號液位傳感器、49-三號液位傳感器、50-四號液位傳感器、51-彎頭進水管道、52-進水口、53-水管軸承、54-二段進水管、55-困水箱、56-五號液位傳感器、57-一段進水管、58-水龍頭、59-微型水泵、60-自動進水閥、61-蓄水海綿、62-支撐網格、63-溢流槽、64-圍擋、65-移動終端、66-加濕噴嘴、67-噴霧電磁閥。

具體實施方式

下面結合附圖1-10和具體實施例來對本發明進行更進一步詳細的說明，

如圖1-2所示，一種智能化監控的冬季家用盆栽養護裝置，包括旋轉花架1、舵機2、總控器3和補光裝置4，旋轉花架1包括左三角支撐架5、右三角支撐架6、供水箱7和支撐板8，供水箱7為臥式圓柱結構，供水箱7的橫軸中心位置貫穿有轉軸9，轉軸9的左右兩端分別與左三角支撐架5和右三角支撐架6的上部通過軸承連接，在靠近左三角支撐架5和右三角支撐架6方向的轉軸9上分別設有軸承盤10，軸承盤10上固定連接有六個支撐桿11，支撐桿11等間距環繞排列，支撐板8的兩端分別通過吊接構件12水平固定連接在相對應的兩個支撐桿11之間，每個支撐板8的正面上方設有3個限位環13，如圖4所示，支撐板8的上方設有蓄水海綿61，蓄水海綿61的上方設有支撐網格62，支撐板8的兩端設有溢流槽63，支撐板8的四周設有圍擋64，蓄水海綿61可對過量的水進行儲蓄，溢流槽63可防止多余水分溢流污染地面，節省水資源。限位環13內固定有盆栽14，限位環13上設有土壤濕度監測探頭15，土壤濕度監測探頭15插入盆栽14內；

如圖1所示，供水箱7的正下方設有與限位環13一一對應的噴淋管16，噴淋管16上分別設有微型電磁閥17，如圖1所示，供水箱7的內底部設有四號液位傳感器50，可及時反饋供水箱內部蓄水情況，若低于最低水位線則通過微型水泵59從困水箱55中抽水進行補充。供水箱7的上方從左至右依次設有氮肥液盒18、磷肥液盒19和鉀肥液盒20，如圖1所示，氮肥液盒18、磷肥液盒19和鉀肥液盒20分別通過一號導液管41、二號導液管42和三號導液管43與供水箱7相連，一號導液管41、二號導液管42和三號導液管43上分別設有一號微型電磁比例閥44、二號微型電磁比例閥45和三號微型電磁比例閥46，可對盆栽植物進行定時定量的施肥，施肥量控制度更加精準。其中，氮肥液盒18、磷肥液盒19和鉀肥液盒20內底部還設有一號液位傳感器47、二號液位傳感器48和三號液位傳感器49，可及時反饋肥液盒內部肥液量的情況。

如圖3所示，盆栽養護裝置還設有溫室大棚35，溫室大棚35是由輕質鋼管36拼接而成長方體框架37，長方體框架37的正面設有門38，長方體框架37的側面設有換氣扇39，換氣扇39與總控器3相連，長方體框架37四周包覆有塑料膜40，溫室大棚可有效的在冬季為盆栽提供適宜的環境溫度，避免植物凍傷，還可避免冬季暖氣帶來的空氣干燥影響。

如圖1-2所示，舵機2與轉軸9的左端頭相連，如圖1所示，轉軸9的右半段內部設有彎頭進水管道51，彎頭進水管道上設有兩個夾角為180度的進水口52，進水口52與轉軸9側壁相通，彎頭進水管道51通過水管軸承53連接有二段進水管54，二段進水管54的右端連接有困水箱55，困水箱55位于溫室大棚35內，困水箱55內部設有五號液位傳感器56，當困水箱內部水位線低于最低值時，則自動進水閥60開啟，困水箱55的另一端通過一段進水管57連接有水龍頭58，水龍頭58為高壓自動進水水龍頭。其中，二段進水管54為塑料波紋管，二段進水管54上設有微型水泵59，一段進水管57為高壓水管，保證自動進水，高壓水管可承受自來水壓力，如圖1所示，一段進水管57靠近困水箱55方向上設有加濕噴嘴66，加濕噴嘴66位于溫室大棚35內，加濕噴嘴66上設有噴霧電磁閥67，加濕噴嘴66與困水箱55之間的一段進水管57上設有自動進水閥60，加濕噴嘴66可為溫室大棚內部增加環境濕度，利于植物生長。

如圖1所示，總控器3位于左三角支撐架5的底邊上，總控器3內部包括電源板21及與電源板21相連的集成電路板22，集成電路板22包括mcu主控模塊23、信號采集處理模塊24、參數控制模塊25、報警顯示模塊26和wifi通信模塊27，wifi通信模塊27通過無線信號連有移動終端65，電源板21通過電線28與外部電源相連，補光裝置4包括補光燈29和燈桿架30，燈桿架30為矩形半框結構，燈桿架30的豎段分別連接在左三角支撐架5和右三角支撐架6的頂端上，燈桿架30靠近總控器3方向的豎段上部，從上至下依次設有光照度傳感器31、空氣濕度傳感器32和環境溫度傳感器33，補光燈29連接在燈桿架30橫段的下方，補光燈29的左側設有360度旋轉攝像頭34，補光燈29、光照度傳感器31、空氣濕度傳感器32、環境溫度傳感器33和360度旋轉攝像頭34分別通過導線與總控器3相連。

本實施例的的控制方法，包括以下步驟：

步驟一：用戶利用移動終端57與wifi通信模塊27建立通信信道，并向mcu主控模塊23發送指令；

步驟二：土壤濕度監測探頭15檢測盆栽土壤濕度狀態，并將土壤濕度狀態對應的參數發送到信號采集處理模塊24；光照度傳感器31檢測光照強度狀態，并將光照強度對應的參數發送到信號采集處理模塊24；空氣濕度傳感器32檢測溫室大棚內空氣濕度狀態，并將溫室大棚內空氣濕度對應的參數發送到信號采集處理模塊24；環境溫度傳感器33檢測溫室大棚內環境溫度狀態，并將溫室大棚內環境溫度對應的參數發送到信號采集處理模塊24；

步驟三：如圖6所示，信號采集處理模塊24將土壤濕度狀態對應的參數與參數控制模塊25設置預設的澆水閾值進行比較：當土壤濕度狀態對應的參數小于澆水閾值，通過土壤濕度狀態對應的參數獲取需要澆水花盆的位置，舵機2轉動轉軸9選擇需要澆水的盆栽14澆水，并且實時的將土壤濕度狀態對應的參數通過wifi通信模塊27發送到移動終端65；當土壤濕度狀態對應的參數大于澆水閾值時，則繼續進行土壤濕度狀態檢測；

如圖7所示，信號采集處理模塊24將光照強度狀態對應的參數與參數控制模塊25設置預設的補光閾值進行比較：當光照強度狀態對應的參數小于補光閾值及光照最低時長時，其中具體體現為電壓小于0.7v，表示光照強，光照時長大于10小時，開啟補光燈29進行補光，并且實時的將光照強度狀態對應的參數通過wifi通信模塊27發送到移動終端65；當光照強度狀態對應的參數大于光照閾值時，則繼續進行光照強度狀態檢測；

如圖8所示，信號采集處理模塊24將空氣濕度狀態對應的參數與參數控制模塊25設置預設的加濕閾值進行比較：當空氣濕度狀態對應的參數小于加濕閾值，開啟噴霧電磁閥67利用加濕噴嘴66進行加濕補償，并且實時的將空氣濕度狀態對應的參數通過wifi通信模塊27發送到移動終端65；當空氣濕度狀態對應的參數大于加濕閾值時，則繼續進行空氣濕度狀態檢測；

如圖9所示，信號采集處理模塊24將環境溫度狀態對應的參數與參數控制模塊25設置預設的通風閾值進行比較：當環境溫度狀態對應的參數大于通風閾值，開啟換氣扇39進行通風換氣，并且實時的將環境溫度狀態對應的參數通過wifi通信模塊27發送到移動終端65；當環境溫度狀態對應的參數小于通風閾值時，則繼續進行環境溫度狀態檢測；

步驟四：如圖10所示，將一號液位傳感器47、二號液位傳感器48和三號液位傳感器49檢測到肥液狀態對應的參數與參數控制模塊25設置預設的加液閾值進行比較：當肥液狀態對應的參數大于加液閾值，開啟一號微型電磁比例閥44、二號微型電磁比例閥45或三號微型電磁比例閥46進行加液，并且實時的將肥液狀態對應的參數通過wifi通信模塊27發送到移動終端65，參數控制模塊25的內部預設施肥參數通過wifi通信模塊27向用戶的移動終端57發送建議提醒消息，當用戶選擇“接受”時，用戶可利用移動終端57通過wifi通信模塊27對盆栽14進行施肥；當用戶選擇“拒絕”時，則維持原狀；當肥液狀態對應的參數小于加液閾值時，則通過報警顯示模塊26通過wifi通信模塊27發送到移動終端65提示補液。

最后應說明的是：以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明實施例技術方案的精神和范圍。