本發(fā)明屬于智能霧化栽培領(lǐng)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(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)：

在傳統(tǒng)土壤栽培中，尤其是設(shè)施栽培下，由于作物連作導(dǎo)致土壤中土傳病蟲害的大量發(fā)生，鹽分積聚，養(yǎng)分失衡等已成為農(nóng)業(yè)可持續(xù)生產(chǎn)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(nóng)業(yè)大國，人多地少，耕地面積逐年減少同時，隨著工業(yè)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(tǒng)的土壤栽培中，肥料平均利用率僅有30％-40％；而霧化栽培根據(jù)植物的生長特性，在相應(yīng)智能控制下可大幅提高養(yǎng)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(xiàn)霧化栽培，必須結(jié)合控制系統(tǒng)進行科學(xué)的栽培，在溫濕度傳感器、營養(yǎng)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(jù)與相應(yīng)植物的生長特性進行對比，合理地科學(xué)地進行調(diào)節(jié)植物生長環(huán)境，為了實現(xiàn)智能無土栽培，本發(fā)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(tǒng)，本發(fā)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(yīng)控制系統(tǒng)下，根據(jù)植物生長特性，智能自動地進行調(diào)節(jié)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)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(tǒng)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(shù)，經(jīng)濟有效地實現(xiàn)智能蔬菜霧化栽培。

為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采用的具體技術(shù)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(tǒng)，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(yǎng)液池、培養(yǎng)皿和定植杯，所述營養(yǎng)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(guān)連接，所述霧化室通過主管道與培養(yǎng)皿相通，所述培養(yǎng)皿中設(shè)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(nèi)設(shè)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(nèi)的側(cè)壁上、并與第二控制器相連；所述貯液室上設(shè)置進液管，所述進液管上設(shè)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(nèi)設(shè)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(shè)置分別與第一控制器相連的數(shù)字光強度傳感器、視覺傳感器，所述定植杯內(nèi)壁上設(shè)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(shù)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(nèi)的光強度、植株生長環(huán)境的溫度和濕度、環(huán)境光強、植株葉子的顏色、營養(yǎng)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(jù)收到的數(shù)據(jù)以及內(nèi)置的評判對比算法向液壓電磁閥發(fā)出工作指令，控制液壓電磁閥工作狀態(tài)，根據(jù)液位傳感器采集的霧化室內(nèi)的液位信號控制營養(yǎng)液的添加。

進一步地，所述各個培養(yǎng)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(yǎng)皿的數(shù)量為多個，多個培養(yǎng)皿上下層疊設(shè)置、且對稱分布。

進一步地，霧化室內(nèi)設(shè)置由電熱絲、風(fēng)扇構(gòu)成的送霧器，所述風(fēng)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(jù)判斷結(jié)果控制電熱絲和風(fēng)扇的工作。

進一步地，所述培養(yǎng)皿間及培養(yǎng)皿與貯液室之間設(shè)置有相互貫通的回流管。

進一步地，感光器貼在定植杯內(nèi)，一側(cè)為微型二極管光源，對面一側(cè)為感光片。

進一步地，第一控制器、第二控制器通過無線收發(fā)模塊相互收發(fā)數(shù)據(jù)。

進一步地，所述的第二控制器采用μC/OS-Ⅱ?qū)崟r多任務(wù)操作系統(tǒng)。

所述的無線傳輸控制的智能陽臺立柱式霧化栽培系統(tǒng)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(shù)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(nèi)的光強度、植株生長環(huán)境的溫度和濕度、環(huán)境光強、植株葉子的顏色、營養(yǎng)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(jù)收到的數(shù)據(jù)以及內(nèi)置的控制方法向液壓電磁閥發(fā)出工作指令，控制液壓電磁閥工作狀態(tài)，根據(jù)液位傳感器采集的霧化室內(nèi)的液位信號控制營養(yǎng)液的添加；所述第二控制器內(nèi)置的控制方法為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(shù)采用閾值函數(shù)分別為得出F₁＝w₁₁f₁(x)+w₁₂f₂(m)+w₁₃f₃(n)，光強度傳感器采用閾值函數(shù)由F₁函數(shù)和f₄(j)擬合得出判斷函數(shù)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(shù)權(quán)系數(shù)，w₂₁、w₂₂分別為F₁、f₄(j)擬合權(quán)系數(shù)。

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(jù)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(yǎng)液池的貯液室添加營養(yǎng)液，由于霧化室內(nèi)表面右側(cè)一個液位傳感器檢測到霧化室的水位，液位自動開關(guān)打開，貯液室向霧化室加入一定高度的營養(yǎng)液，霧化室內(nèi)底部的噴頭開始工作，使營養(yǎng)液霧化，通過右側(cè)電熱絲和風(fēng)扇的作用，使霧化的霧滴經(jīng)過主氣管，再經(jīng)過主氣管與培養(yǎng)皿連接的彌霧管進入培養(yǎng)皿，使植株在在定植杯的固定作用下充分吸收營養(yǎng)液，同時培養(yǎng)皿第一控制器上的溫濕度傳感器、主氣管外表面數(shù)字光強度傳感器、定植杯內(nèi)側(cè)的感光器、主氣管懸掛的視覺傳感器、貯液室內(nèi)表面左側(cè)PH傳感器和投入式液位變送器，開始檢測植株生長環(huán)境的溫度、濕度、光強，營養(yǎng)液的PH、水位等參數(shù)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(fā)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(shè)置四個鍵,通過選項鍵，加值鍵，減值鍵來修改相應(yīng)的設(shè)定值,經(jīng)過邏輯判斷，發(fā)送相應(yīng)的控制信息給第一控制器，控制相應(yīng)的繼電器動作，實現(xiàn)栽培器系統(tǒng)能自動打開風(fēng)扇調(diào)節(jié)溫濕度，打開后備光源進行光照，打開液壓閥添加營養(yǎng)液，控制噴頭噴霧，整個栽培系統(tǒng)在第一控制器和第二控制器相互傳輸信息間實現(xiàn)動態(tài)的調(diào)節(jié)。

本發(fā)明的無線傳輸控制的智能陽臺立柱式霧化栽培系統(tǒng)采用立柱式栽培器，考慮更方便地輸入營養(yǎng)液，檢測營養(yǎng)的pH和水位，而不干擾噴頭霧化，本栽培器采用雙層營養(yǎng)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(guān)連接，通過液位傳感器的檢測，在液位開關(guān)的控制下，自動調(diào)節(jié)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(fā)熱損壞。

考慮到盡可能在有限的空間內(nèi)，栽培跟多的植株，方便栽培器安置和擺放，所以本發(fā)明的栽培箱采用空間立柱式結(jié)構(gòu)，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(yǎng)皿采用定植杯。設(shè)計了相互貫通的回流管，不僅提高營養(yǎng)液的利用率，而且能使各個培養(yǎng)皿間的霧氣處于循環(huán)狀態(tài)，用于保證培養(yǎng)皿植株生長環(huán)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(fā)明的線傳輸控制的智能陽臺立柱式霧化栽培系統(tǒng)采取采用第一控制器，第二控制器通過無線模塊相互收發(fā)收據(jù)。是因為僅用一個控制器不僅導(dǎo)致整個控制器復(fù)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(dǎo)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(fā)明的無線傳輸控制的智能陽臺立柱式霧化栽培系統(tǒng)通過多個傳感器采集的信息與根據(jù)植株生長特性的參數(shù)進行模糊控制，進行自動地控制相應(yīng)的繼電器動作，實現(xiàn)栽培器系統(tǒng)能自動打開風(fēng)扇調(diào)節(jié)溫濕度，打開后備光源進行光照，打開液壓閥添加營養(yǎng)液，打開噴頭進行噴霧。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述智能陽臺立柱式霧化栽培系統(tǒng)原理圖；

圖2為本發(fā)明的采光器原理圖；

圖3為本發(fā)明的第一控制器原理圖；

圖4為本發(fā)明的第二控制器原理圖；

圖5為本發(fā)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(guān)，4-營養(yǎng)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(yǎng)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(fēng)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(jié)合附圖以及具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但本發(fā)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(tǒng)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(yǎng)液池、培養(yǎng)皿11和定植杯10，所述營養(yǎng)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(guān)3連接，所述霧化室2通過主管道與培養(yǎng)皿11相通，所述立柱式栽培器中培養(yǎng)皿11的數(shù)量為多個，多個培養(yǎng)皿11上下層疊設(shè)置、且對稱分布。所述培養(yǎng)皿11間及培養(yǎng)皿11與貯液室6之間設(shè)置有相互貫通的回流管15，讓營養(yǎng)液4回流到貯液室6，使營養(yǎng)液4循環(huán)利用。所述培養(yǎng)皿11中設(shè)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(yǎng)皿11經(jīng)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(shè)置進液管，所述進液管上設(shè)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(nèi)設(shè)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(nèi)設(shè)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(nèi)的側(cè)壁上、并與第二控制器21相連。所述主氣管16外壁上設(shè)置分別與第一控制器相連的數(shù)字光強度傳感器14、視覺傳感器23，所述定植杯10內(nèi)壁上設(shè)置感光器和溫濕度傳感器8，感光器貼在定植杯10內(nèi)，一側(cè)為微型二極管光源24，對面一側(cè)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(yǎng)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(nèi)還有電熱絲19、風(fēng)扇18構(gòu)成的送霧器。所述風(fēng)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(jù)判斷結(jié)果控制電熱絲19和風(fēng)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(fā)模塊相互收發(fā)數(shù)據(jù)。所述第一控制器用于分別通過感光器、溫濕度傳感器8、數(shù)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(nèi)的光強度、植株9生長環(huán)境的溫度和濕度、環(huán)境光強、植株9葉子的顏色、營養(yǎng)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?qū)崟r多任務(wù)操作系統(tǒng)，用于根據(jù)收到的數(shù)據(jù)以及內(nèi)置的評判對比算法向液壓電磁閥17發(fā)出工作指令，控制液壓電磁閥17工作狀態(tài)，根據(jù)液位傳感器20采集的霧化室2內(nèi)的液位信號控制營養(yǎng)液4的添加。

所述第二控制器21內(nèi)置的控制方法為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(shù)采用閾值函數(shù)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(shù)由F₁函數(shù)和f₄(j)擬合得出判斷函數(shù)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(shù)權(quán)系數(shù)，w₂₁、w₂₂分別為F₁、f₄(j)擬合權(quán)系數(shù)。

第二控制器21還有按鍵及液晶顯示器。為了實現(xiàn)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(fā)器模塊。在第二控制器21根據(jù)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(yǎng)液池的貯液室6添加營養(yǎng)液4，由于霧化室2內(nèi)的液位傳感器20檢測到霧化室2的水位，液位自動開關(guān)3打開，貯液室6向霧化室2加入一定高度的營養(yǎng)液4，霧化室2內(nèi)底部的噴頭1開始工作，使營養(yǎng)液4霧化，通過電熱絲19和風(fēng)扇18的作用，使霧化的霧滴經(jīng)過主氣管16，再經(jīng)過主氣管16與培養(yǎng)皿11連接的彌霧管12進入培養(yǎng)皿11，使植株9在在定植杯10的固定作用下充分吸收營養(yǎng)液4，同時培養(yǎng)皿11第一控制器上的溫濕度傳感器8、主氣管16外表面數(shù)字光強度傳感器14、定植杯10內(nèi)側(cè)的感光器、主氣管16懸掛的視覺傳感器23、貯液室6內(nèi)表面左側(cè)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(huán)境的溫度、濕度、光強，營養(yǎng)液4的PH、水位等參數(shù)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(fā)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(shè)置四個鍵，通過選項鍵，加值鍵，減值鍵來修改相應(yīng)的設(shè)定值,經(jīng)過邏輯判斷，發(fā)送相應(yīng)的控制信息給第一控制器，控制相應(yīng)的繼電器動作，實現(xiàn)栽培器系統(tǒng)能自動打開風(fēng)扇18調(diào)節(jié)溫濕度，打開后備光源進行光照，打開液壓閥添加營養(yǎng)液4，控制噴頭1噴霧，整個栽培系統(tǒng)在第一控制器和第二控制器21相互傳輸信息間實現(xiàn)動態(tài)的調(diào)節(jié)。

所述實施例為本發(fā)明的優(yōu)選的實施方式，但本發(fā)明并不限于上述實施方式，在不背離本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)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(fā)明的保護范圍。