專利名稱：一種實用的植物生長環境監測控制系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種控制系統，尤其是一種實用的植物生長環境監測控制系統，屬于環境監測的技術領域。
背景技術：
目前智能種植技術已日趨成熟，對于大規模的種植普遍采用系統化的管理方式，其成本是家庭及小型種植望塵莫及的，尤其對于土壤PH的檢測，其檢測技術復雜，檢測結果只有專業人員才能看懂，不利于推廣實施
發明內容

本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種實用的植物生長環境監測系統，其通過對植物主要生長環境參數的監測，提示種植者采取相應的處理方法，通用性好，操作簡單方便，提高種植的效果。按照本發明提供的技術方案，所述實用的植物生長環境監測控制系統，包括監測控制器，所述監測控制器的輸入端分別與PH值測量電路相連，且監測控制器還與觸摸屏相連；PH值測量電路向監測控制器內輸入對應植物生長土壤的PH值，監測控制器將所述輸入的PH值與監測控制器內的預設PH值比較，且當檢測輸入的PH值與預設PH值不匹配時，監測控制器通過觸摸屏輸出土壤酸堿性報警信息及處理方法，直至PH值測量電路檢測的PH值與監測控制器內的預設PH值匹配。所述監測控制器的電源端與電源模塊相連。所述監測控制器的輸入端還與土壤溫濕度檢測電路相連，監測控制器的輸出端與澆水控制電路相連；土壤溫濕度檢測電路向監測控制器內輸入對應植物生長土壤的溫度值及濕度值，當所述檢測的溫度值與監測控制器內的預設溫度值不匹配時，監測控制器通過觸摸屏輸出溫度報警信息及處理方法，直至土壤溫濕度檢測電路檢測的土壤溫度值與監測控制器內的預設溫度值匹配；且當所述檢測的濕度值與監測控制器內的預設濕度值不匹配時，監測控制器通過澆水控制電路控制對土壤的澆水，直至土壤溫濕度檢測電路檢測的土壤濕度與監測控制器內的預設濕度值匹配。所述監測控制器的輸入端還與光強檢測電路相連，監測控制器的輸出端與光控電路相連；所述光強檢測電路將檢測光照強度輸入監測控制器內，并由監測控制器統計對應的光照時間，當所述光照時間與監測控制器內的預設光照時間不匹配時，監測控制器通過光控電路開啟補光燈，直至光強檢測電路檢測的光照時間與預設光照時間匹配；當所述光照強度與監測控制器內的預設光照強度不匹配時，監測控制器通過光控電路關閉補光燈，并通過觸摸屏顯示光強報警信息及處理方法，直至光強檢測電路檢測的光照強度與預設光照強度匹配。所述監測控制器采用ARM9最小系統。所述土壤溫濕度傳感器包括SHTlO傳感器。
所述光強檢測電路包括第二運算放大器，所述第二運算放大器的輸出端與第二運算放大器的反相端相連，第二運算放大器的同相端與第四電阻的一端及光敏二極管的陽極端相連，光敏二極管的陰極端接地，第四電阻的另一端與電源VCC相連；且光敏二極管的陽極端與電容的正極端相連，電容的負極端接地。所述PH值測量電路包括第一運算放大器，所述第一運算放大器的同相端與鋁鋅電極相連，并通過第一電阻接地；第一運算放大器的輸出端通過第三電阻與第一運算放大器的反相端相連，第一運算放大器的反相端通過第二電阻接地。本發明的優點通過對植物主要生長環境參數的監測，并將監測的參數與預設的參數值比較判斷，來提示種植者采用相應的處理辦法，取代了傳統的只會為植物澆水的種植理念，以智能提示用戶采用合適的處理方法；采用觸摸屏，用戶界面友好，操作更簡單，通用性好。


圖I為本發明的結構框圖。圖2為本發明PH值測量電路的電路原理圖。圖3為本發明光強檢測電路的電路原理圖。圖4為本發明土壤溫濕度檢測電路的電路原理圖。圖5為本發明的工作流程圖。
具體實施例方式下面結合具體附圖和實施例對本發明作進一步說明。如圖I所示為了能夠對種植植物生長的環境進行監測，本發明包括監測控制器，所述監測控制器的輸入端分別與PH值測量電路相連，且監測控制器還與觸摸屏相連；PH值測量電路向監測控制器內輸入對應植物生長土壤的PH值，監測控制器將所述輸入的PH值與監測控制器內的預設PH值比較，且當檢測輸入的PH值與預設PH值不匹配時，監測控制器通過觸摸屏輸出土壤酸堿性報警信息及處理方法，直至PH值測量電路檢測的PH值與監測控制器內的預設PH值匹配。本發明實施例中，所述檢測輸入的PH值與預設PH值不匹配時，是指檢測的PH值與預設PH值不同或不在預設PH值的范圍內，下述指代的含義均相同。同時，所述監測控制器的輸入端還與土壤溫濕度檢測電路相連，監測控制器的輸出端與澆水控制電路相連；土壤溫濕度檢測電路向監測控制器內輸入對應植物生長土壤的溫度值及濕度值，當所述檢測的溫度值與監測控制器內的預設溫度值不匹配時，監測控制器通過觸摸屏輸出溫度報警信息及處理方法，直至土壤溫濕度檢測電路檢測的土壤溫度值與監測控制器內的預設溫度值匹配；且當所述檢測的濕度值與監測控制器內的預設濕度值不匹配時，監測控制器通過澆水控制電路控制對土壤的澆水，直至土壤溫濕度檢測電路檢測的土壤濕度與監測控制器內的預設濕度值匹配。再者，所述監測控制器的輸入端還與光強檢測電路相連，監測控制器的輸出端與光控電路相連；所述光強檢測電路將檢測光照強度輸入監測控制器內，并由監測控制器統計對應的光照時間，當所述光照時間與監測控制器內的預設光照時間不匹配時，監測控制器通過光控電路開啟補光燈，直至光強檢測電路檢測的光照時間與預設光照時間匹配；當所述光照強度與監測控制器內的預設光照強度不匹配時，監測控制器通過光控電路關閉補光燈，并通過觸摸屏顯示光強報警信息及處理方法，直至光強檢測電路檢測的光照強度與預設光照強度匹配。本發明實施例中，監測控制器采用ARM9最小系統，當然，監測控制器也可以采用其他型號的微處理芯片。監測控制器的電源端與電源模塊相連，電源模塊也提供其他功能模塊的工作電源。如圖2所示本發明采用鋁鋅電極實時檢測土壤中的PH值，PH值測量電路包括第一運算放大器ICl，所述第一運算放大器ICl的同相端與鋁鋅電極相連，并通過第一電阻Rl接地；第一運算放大器ICl的輸出端通過第三電阻R3與第一運算放大器ICl的反相端相連，第一運算放大器ICl的反相端通過第二電阻R2接地。第一運算放大器ICl采用高輸入阻抗運放芯片AD8638，并構成方向放大電路。第二電阻R2與第三電阻R3構成了反相比例放大的比例系數，所述比例系數為R2/R3。當鋁鋅電極插入土壤時，由于電化學反應，電流經第一電阻Rl流過接地端，因此第一電阻Rl上產生電壓，再經過運放芯片AD8638構成的反 相比例運放電路，輸出放大的電壓信號AD0。監測控制器根據電壓信號ADO與預設PH值比較，以判斷對應土壤中的酸堿度，當土壤呈酸性或呈堿性時，監測控制器通過觸摸屏輸出酸堿性報警信息及相應的處理方法。如圖3所示所述光強檢測電路包括第二運算放大器IC2，所述第二運算放大器IC2的輸出端與第二運算放大器IC2的反相端相連，第二運算放大器IC2的同相端與第四電阻R4的一端及光敏二極管Dl的陽極端相連，光敏二極管Dl的陰極端接地，第四電阻R4的另一端與電源VCC相連；且光敏二極管Dl的陽極端與電容El的正極端相連，電容El的負極端接地。第二運算放大器IC2采用運放芯片LM393。工作時，當有不同光照強度照射光敏二極管Dl時，光敏二極管Dl的電阻特性發生相應變化，因此輸入到第二運算放大器IC2同相端的電壓也就不同，通過監測控制器的校正來獲得正確的光照強度，并通過對光照強度的統計來分析判斷對應的光照時間。如圖4所示所述土壤溫濕度傳感器采用SHTlO傳感器，所述SHTlO傳感器包括一個電容性聚合體測濕敏感元件、一個用能隙材料制成的測溫元件，并集成一個14位的A/D轉換器一級串口接口電路實現無縫連接。土壤溫濕度傳感器SHTlO的GND腳接地，DATA腳接ARM9芯片的GPIOl，并通過第五電阻R5接到電源VCC，SCK腳接ARM9芯片的GPI02，VCC腳接電源VCC相連。通過SHTlO傳感器能夠將土壤中對應的溫度值及濕度值輸入監測控制器內，以方便監測控制器進行相應的控制信息。如圖5所示，為本發明的主程序流程圖；其中，本發明實施例中預設PH值、預設溫度值、預設濕度值、預設光照強度值及預設光照時間值都是根據所選定種植植物的類型來確定的，不同的植物應當設置不同的預設參數，以滿足相應植物生長環境參數，達到提高植物生長環境的目的。當系統上電后，首先進入設備初始化，此步驟完成ARM9芯片及其他芯片功能引腳及觸摸屏的配置。初始化后進入種植植物選擇，此步驟完成選擇種植植物，并自動生成對應的參數匹配，如預設PH值中的PH上限值、PH下限值，預設光照強度值的光照強度上限值、光照強度下限值，預設溫濕度值的溫濕度上限值、溫濕度下限值，然后進入各監測參數的判斷。
工作時，PH值測量電路向監測控制器內輸入檢測的土壤PH值，光照檢測電路向監測控制器內輸入植物的光照強度值，土壤溫濕度傳感器向監測控制器內輸入土壤溫度值及濕度值。監測控制器首先判讀檢測的PH值是否超過預設PH值，如果超過預設PH值，則判斷是否超過預設PH下限值，如果超過預設PH下限值，則通過觸摸屏進入顯示酸性報警和處理程序，如果沒有超過PH下限值，則進入顯示堿性報警和處理程序。觸摸屏上能夠一直顯示酸性報警信息或堿性報警信息，直至種植人通過相應的處理程序處理后使得土壤的PH值與預設PH值匹配為止。如果檢測的PH值與預設PH值匹配時，則進入判斷光照時間是否超過預設光照時間上限值，如果光照時間超過預設上限值，則進入判斷檢測的光強度是否超過預設光強上限值，如果檢測的光強度超過預設光強上限值，則通過觸摸屏進入顯示光強報警和處理程序，然后通過光控電路關閉補光燈，如果光強度沒有超過預設光強上限值，則進入關閉補光燈。當光照時間未超過預設光照時間的下限值時，通過光控電路打開補光燈，通過補光燈的光照來延長植物的光照時間。
當判斷完光照時間則進入判斷土壤溫度是否超過預設溫度上限值、預設溫度下限值，如果檢測的溫度超過預設溫度上限值、溫度下限值，則通過觸摸屏進入顯示溫度報警和處理程序。如果土壤溫度沒有超過預設溫度上限值、下限值，則進入土壤濕度判斷步驟。如果土壤濕度超過預設濕度值，則判斷土壤濕度是否超過預設濕度上限值，如果土壤濕度超過預設濕度上限值，則通過澆水控制電路關閉澆水程序，如果土壤濕度沒有超過預設濕度上限值，則通過澆水控制電路開啟澆水程序。一般地，澆水控制電路與用于澆水的水泵相連，通過控制水泵的工作狀態來開啟澆水程序或關閉澆水程序。本發明通過對植物主要生長環境參數的監測，并將監測的參數與預設的參數值比較判斷，來提示種植者采用相應的處理辦法，取代了傳統的只會為植物澆水的種植理念，以智能提示用戶采用合適的處理方法；采用觸摸屏，用戶界面友好，操作更簡單，通用性好。
權利要求
1.一種實用的植物生長環境監測控制系統，其特征是包括監測控制器，所述監測控制器的輸入端分別與PH值測量電路相連，且監測控制器還與觸摸屏相連；PH值測量電路向監測控制器內輸入對應植物生長土壤的PH值，監測控制器將所述輸入的PH值與監測控制器內的預設PH值比較，且當檢測輸入的PH值與預設PH值不匹配時，監測控制器通過觸摸屏輸出土壤酸堿性報警信息及處理方法，直至PH值測量電路檢測的PH值與監測控制器內的預設PH值匹配。
2.根據權利要求I所述的實用的植物生長環境監測控制系統，其特征是所述監測控制器的電源端與電源模塊相連。
3.根據權利要求I所述的實用的植物生長環境監測控制系統，其特征是所述監測控制器的輸入端還與土壤溫濕度檢測電路相連，監測控制器的輸出端與澆水控制電路相連；土壤溫濕度檢測電路向監測控制器內輸入對應植物生長土壤的溫度值及濕度值，當所述檢測的溫度值與監測控制器內的預設溫度值不匹配時，監測控制器通過觸摸屏輸出溫度報警信息及處理方法，直至土壤溫濕度檢測電路檢測的土壤溫度值與監測控制器內的預設溫度 值匹配；且當所述檢測的濕度值與監測控制器內的預設濕度值不匹配時，監測控制器通過澆水控制電路控制對土壤的澆水，直至土壤溫濕度檢測電路檢測的土壤濕度與監測控制器內的預設濕度值匹配。
4.根據權利要求I或3所述的實用的植物生長環境監測控制系統，其特征是所述監測控制器的輸入端還與光強檢測電路相連，監測控制器的輸出端與光控電路相連；所述光強檢測電路將檢測光照強度輸入監測控制器內，并由監測控制器統計對應的光照時間，當所述光照時間與監測控制器內的預設光照時間不匹配時，監測控制器通過光控電路開啟補光燈，直至光強檢測電路檢測的光照時間與預設光照時間匹配；當所述光照強度與監測控制器內的預設光照強度不匹配時，監測控制器通過光控電路關閉補光燈，并通過觸摸屏顯示光強報警信息及處理方法，直至光強檢測電路檢測的光照強度與預設光照強度匹配。
5.根據權利要求I或3所述的實用的植物生長環境監測控制系統，其特征是所述監測控制器采用ARM9最小系統。
6.根據權利要求3所述的實用的植物生長環境監測控制系統，其特征是所述土壤溫濕度傳感器包括SHTlO傳感器。
7.根據權利要求4所述的實用的植物生長環境監測控制系統，其特征是所述光強檢測電路包括第二運算放大器(IC2)，所述第二運算放大器(IC2)的輸出端與第二運算放大器(IC2)的反相端相連，第二運算放大器(IC2)的同相端與第四電阻(R4)的一端及光敏二極管(Dl)的陽極端相連，光敏二極管(Dl)的陰極端接地，第四電阻(R4)的另一端與電源VCC相連；且光敏二極管(Dl)的陽極端與電容(El)的正極端相連，電容(El)的負極端接地。
8.根據權利要求I所述的實用的植物生長環境監測控制系統，其特征是所述PH值測量電路包括第一運算放大器(ICl )，所述第一運算放大器(ICl)的同相端與鋁鋅電極相連，并通過第一電阻(Rl)接地；第一運算放大器(ICl)的輸出端通過第三電阻(R3)與第一運算放大器(ICl)的反相端相連，第一運算放大器(ICl)的反相端通過第二電阻(R2)接地。
全文摘要
本發明涉及一種實用的植物生長環境監測控制系統，屬于環境監測的技術領域。按照本發明提供的技術方案，所述實用的植物生長環境監測控制系統，包括監測控制器，所述監測控制器的輸入端分別與pH值測量電路相連，且監測控制器還與觸摸屏相連；pH值測量電路向監測控制器內輸入對應植物生長土壤的pH值，監測控制器將所述輸入的pH值與監測控制器內的預設pH值比較，且當檢測輸入的pH值與預設pH值不匹配時，監測控制器通過觸摸屏輸出土壤酸堿性報警信息及處理方法，直至pH值測量電路檢測的pH值與監測控制器內的預設pH值匹配。本發明通過對植物主要生長環境參數的監測，提示種植者采取相應的處理方法，通用性好，操作簡單方便，提高種植的效果。
文檔編號G05B19/418GK102830684SQ20121034142
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月14日 優先權日2012年9月14日
發明者高揚, 徐高松, 張瑞清 申請人:江蘇物聯網研究發展中心