11.王立忠5xiu---盆栽植物土壤水分监测及自动浇灌系统

专利名称：一种监测盆栽土壤水分含量的方法及系统专利类型：发明专利
发明人：宋文强,闫静
申请号：CN201510751351.0
申请日：20151104
公开号：CN105424877A
公开日：
20160323
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种监测盆栽土壤水分含量的方法及系统。

方法包括：检测器监测盆栽土壤水分含量，移动终端获取所述土壤水分含量数据，根据土壤水分含量数据判断盆栽土壤水分含量是否在预设范围内，在盆栽土壤水分含量未在预设范围内时，发出警报。

通过上述方式，本发明能够实时监测盆栽土壤水分含量，并在盆栽土壤水分含量不在预设范围内时，及时发出警告。

申请人：惠州TCL移动通信有限公司
地址：516006 广东省惠州市仲恺高新区和畅七路西86号
国籍：CN
代理机构：深圳市威世博知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：陈雪梅
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2015年2月吉林师范大学学报（自然科学版）ɴ．1第1期Journal of Jilin Normal University （Natural Science Edition ）Feb．2015收稿日期：2014-10-10基金项目：国家自然科学基金项目（61305082）；吉林师范大学第十二批大学科研基金项目（12234，12235）第一作者简介：王立忠（1970-），男，吉林省四平市人，现为吉林师范大学信息技术学院副教授，硕士，硕士生导师．研究方向：电子技术．盆栽植物土壤水分监测及自动浇灌系统设计王立忠，蒋宁，程礼邦，段佳敏（吉林师范大学信息技术学院，吉林四平136000）摘要：基于单片机设计了一种能够根据土壤湿度进行自动控制，并带显示功能的盆栽植物浇灌系统．单片机根据土壤湿度传感器采集的信号对湿度进行自动控制．根据植物的需要设定湿度的下限和上限，在湿度高于上限值时不进行浇灌．若湿度低于下限值，通过传感器发出缺水信号，根据不同的情况来驱动水泵进行适当的浇水．浇水装置采用滴灌方法，有助于土壤对于水分的吸收和浇灌的均匀．通过定时器定时自动检测土壤湿度，确保及时为植物提供充足的水分，从而为盆栽植物的生长提供一个良好的环境．关键词：盆栽植物；自动灌溉；单片机；湿度传感器中图分类号：TP342文献标识码：A 文章编号：1674-3873-（2015）01-0095-040引言目前，盆栽植物作为一种绿色、天然、健康的植物，就成了人们追求高品质生活的首选，但随着社会的高速发展和生活节奏的加快，人们的生活越来越忙碌，因加班、出差、早起及各种各样繁杂的事情经常会将“照顾”盆栽植物的事忘在脑后．该款装置将花土水分监测和浇灌实现自动化，提高了植物的科学浇灌的同时也减轻了人们的“负担”．克服了传统的人工给盆栽植物浇水带来的局限性［1-2］．装置不同于普通浇灌装置，根据不同植物对水分要求和灌溉时间的要求进行设定，可以在长时间“无人”情况下自动检测花土湿度，并根据花卉对湿度要求进行自动滴灌．盆栽植物土壤水分监测及自动浇灌系统基于单片机控制，再配合土壤湿度检测电路探测盆栽植物所在的土壤环境，由于传统的人工浇水具有不定时性和不均匀性，所以我们采用滴灌技术．本系统采用独立的节能电源设计，避免停电的问题．具有节水、节电、省时、环保等特点．1系统方案设计整个系统由土壤湿度传感器模块、单片机采集控制及信号输出电路模块（单片机、数据处理及显示模块）、水泵及供水模块、电源管理模块5个主要部分组成．系统构造框图如图1所示．图1系统框架图系统的工作原理：土壤湿度检测模块来完成对盆栽植物土壤湿度的采集，单片机采集控制模块将从湿度传感器模块得到的土壤湿度数据与设定的土壤湿度数据进行比较，当达到设定的开启条件时发出水泵开启信号进行实时滴灌，湿度达到设定值时停止滴灌．滴灌设备根据单片机分析数据后，实现滴灌或者停止滴灌，进而使土壤湿度处在适宜植物生长需求的最佳状态．1．1单片机选择此系统选用的是一款高性能、低成本、低功耗的STC89C52单片机．它具有功能更强，速度更快，寿命更长，价格更低的特点．单片机引脚功能说明表1所示．表1单片机引脚功能引脚功能引脚功能P0^0 P0^7LCD1602并行数据端P2^5LCD1602器件使能端P1^3模式切换P2^6LCD1602读写控制端P1^4时间调整P2^7LCD1602数据命令端P1^5定时设置P3^2PCF8591串行时钟端P1^6按键减P3^3PCF 8591串行数据端P1^7按键加P3^5DS1302串行时钟端P2^3继电器控制端P3^6DS1302串行数据端P2^4蜂鸣器控制端P3^7DS1302读写使能端1．2土壤湿度信号采集及处理由于土壤中含有矿物质离子，这些矿物质离子都溶解在土壤中的水中．如果将两个电极插入土壤中，电极之间就可以通过这些离子导电．通过测量两电极之间的电阻值来表征土壤湿度的大小［3-5］．由于两级间的电阻与电压成正比，所以通过计算两级的电压来表征土壤湿度．在测量电压之前，需将传感器得到的模拟电压信号经过A /D 转换成数字信号以便单片机处理．图2土壤湿度信号采集及处理电路选择YL-69土壤湿度传感器模块．传感器得到的模拟电压通过精密半波整流电路进行整流，再经过滤波电路滤波，之后通过A /D 转换送给单片机处理．为了方便精确测量，我们选择用交流电源给土壤湿度传感器供电，因为如果使用直流电源，两电极间会发生极化现象，会影响电压的测量．交流电源取自所用单片机的模拟输出端，该端出来有正弦波分量和直流分量，经过电容隔直后给传感器供正弦交流电压．土壤湿度信号采集及处理电路如图2所示．YL-69土壤湿度传感器工作电压3．3 5V ，测量范围为0 100%ＲH ，且误差在ʃ3%之间．除了水生花卉和旱生花卉外，中性花卉需要土壤湿润，耐湿程度不同，高湿度的要求相对湿度不超过80%，YL-69完全满足盆栽植物（如兰花、龟背竹、含笑等）的生长要求．1．3数据处理及显示模块数据处理及显示模块是由A /D 转换电路、STC89C52单片机和继电器控制电路组成，单片机处理模块是系统的核心．此系统滴灌方式分为定时和自动两个模式．自动模式就是通过采集土壤湿度检测模块传递的实时土壤湿度信号，与设定的湿度数据进行对比，然后输出信号使继电器控制电路控制水泵的开关，从而进行对盆栽植物的实时灌水．定时模式是通过设定浇灌时间和浇灌的时长来进行浇灌设定．两种模式的数据变化信息可通过液晶器进行显示．显示器采用液晶LCD1602模块，可以显示16*2共32个7*7点阵字符，显示界面丰富直观［6-8］．定时和自动两个模式两种显示界面是通过切换实现的．自动模式显示界面分为上下两部分：上方为浇灌的湿度下限；下方为当前湿度值．定时模式为T 和S 两段：T 代表的是浇灌时长（0 59s ）；S 代表的是浇灌定时的时间，如图3所示．图3自动模式（左）与定时模式（右）1．4水泵及供水模块水泵及供水模块中的采用滴灌管有助于节水和均与浇灌，低音水泵不影响正常生活，并且自带储水罐．水泵开始工作后，通过滴灌管进行系统的供水工作，在供水的过程中每30s（根据滴管口径调节）会由土壤湿度检测模块进行湿度的实时监测．当达到合适的湿度值的时候电磁阀和水泵停止工作．1．5电源管理系统盆栽植物土壤水分监测及自动浇灌模块的电源特别重要．水泵采用12V电源供电，通过市电经过降压、稳压和滤波处理的直流稳压电源．独立电源方面采用的是基于LM2576-5．0的开关电源模块，将大容量锂电池的11．1V电压转换到稳定的5．0V电源，供给整个系统使用．电源管理模块如图4所示．1．6电路原理说明系统的控制电路由A/D转换电路、STC89C52单片机和相应的振荡、复位电路、继电器控制电路组成单片机采集控制及信号输出模块是整个测控系统的核心［9］．通过采集土壤湿度检测模块传递的实时土壤湿度信号，与设定的土壤湿度数据进行对比，然后输出信号使继电器控制电路控制电磁阀门的开关，从而进行对盆栽植物的实时灌水．2软件设计盆栽植物土壤水分监测及自动浇灌模块的程序结构是主程序以及按键扫描处理、时间、土壤湿度数据采集、数据处理、显示、电机驱动等子程序组成，如图5所示．图4电源管理系统图5程序结构图在设计中，整个程序采用C语言在Keil uVision4种进行编写调试．系统采用模块化设计，模块化设计可以使程序结构清晰，易读，稳定性好，便于调试［10-11］．整个系统操作操作方法为当开启系统后进入主函数，初始化化函数变量及初始化传感器模块，进入按键扫描函数，通过按键选择系统的工作模式，在自动控制模式下，调用土壤湿度数据采集函数，采集当前土壤湿度值，并通过数据处理程序对湿度值进行分析，当湿度值小于预设值时，进入水泵电机驱动函数，开启灌溉功能，直到达到湿度预设值，停止灌溉；在定时模式下，可通过按键扫描函数，对定时时间进行设置，在该模式下，调用时间程序，当达到定时时间时，进入电机驱动函数，开启灌溉功能，当灌溉时间到时停止灌溉，整个操作过程均可实现液晶显示．具体流程图如图6所示．图6程序流程图3总结随着智能生活智能家居业务的不断拓展，盆栽植物土壤水分测控系统及灌溉系统因较低的设备投入，且不需要专门维护、检修，并且克服了传统的人工浇水的不定时性和不准确性，又避免了传统水分控制系统因不准确性而造成的过涝等不足．加上整个设计全程都是智能化、自动化、节能化设计．使其既符合现在都市人智能生活的主题，也响应国家建设绿色环保节能的号召．此系统必将是一款适合都市人生活的家居必备产品．特别是它的拓展潜力巨大，可以加装温度传感器，空气湿度传感器，烟雾探测装置．只需加装单片机的数量和控制程序来实现更多实用功能．参考文献［1］陈晓楠，张慧．基于单片机的温湿度控制系统的设计［J］．电子制作，2014，（6）：1 2．［2］王武礼，杨华．基于SHT11的粮仓温湿度测控系统的设计［J］．仪表技术与传感器，2010，（9）：50 51．［3］吴湘剑，王慧，蔡进科．家用小范围环境控制系统［J］．现代电子技术，2010，（18）：38 41．［4］赵鸿图．基于单片机的温度控制系统设计与实现［J］．微计算机信息，2008，24（9）：54 56．［5］易顺明，赵海兰，袁然．基于单片机的大棚温湿度控制系统设计［J］．现代电子技术，2011，34（7）：7 15．［6］王立忠，孙汉林，张为家，等．可视无线搜救机器人控制系统研制［J］．吉林师范大学学报（自然科学版），2013，34（4）：101 103．［7］夏晓南．基于单片机的温箱温度和湿度的控制［J］．现代电子技术，2008，24（5）：117 119．［8］王慧．基于AT89S51的蔬菜大棚温控系统设计［J］．农业科技与装备，2011，（8）：25 27．［9］杨庆．蔬菜大棚多点温度测控系统的设计与实现［J］．湖北民族学院学报（自然科学版），2008，26（2）：187 189．［10］王春武，刘春玲，秦政坤，等．基于MPC82G516单片机智能小车教学实验设计实例［J］．吉林师范大学学报（自然科学版），2012，33（1）：135 136，140．［11］张新荣．基于单片机的多路温度监测系统设计［J］．工业控制计算机，2010，23（7）：95 98．The Design of Pot Plants Soil Moisture Monitoringand Automatic Watering SystemWANG Li-zhong，JIANG Ning，CHENG Li-bang，DUAN Jia-min（College of Information＆Technology，Jilin Normal University，Siping136000，China）Abstract：A pot plants watering system which was automatically controlled in accordance with soil humidity and provided with an LCD display was designed based on single chip microcomputer．According to the signal collected by the humidity sensor，the humidity of the soil was automatically controlled by single chip microcomputer．The lower and upper limits were set based on the moisture required by plants．No watering was needed when the humidity was higher than the upper limit．If the humidity was lower than the lower limit，a water lack would be signaled by the humidity sensor，and then the water pump would be driven to properly water the plants under different conditions．Dripping irrigation method was used in the watering equipment，which was helpful for the moisture absorbing by soil and the uniformity of watering．A timer was used to automatically detect the humidity at regulate time，so as to ensure the plants timely provided with adequate water，and thus provided a good environment for the growth of pot plants．Key words：pot plants；automatic watering；single chip microcomputer；humidity sensor（责任编辑：郎集会）。

智能农业灌溉系统专利随着科技的不断发展和大数据技术的应用，智能农业灌溉系统在农业生产中起着日益重要的作用。

本文将介绍一项关于智能农业灌溉系统的专利，该专利的设计和技术将有效地提高农业生产效率，并降低农业生产中的资源浪费。

一、专利简介该专利涉及一种智能农业灌溉系统，其核心是运用先进的传感器技术和自动化控制系统，将水资源合理利用于农田灌溉。

本系统能够准确监测土壤湿度、气象因素和植物生长状况，并根据实时数据自动调节灌溉量和灌溉时间，实现精确浇水，以最大程度地满足农作物所需的水分。

二、系统组成智能农业灌溉系统包括以下几个核心组成部分：1. 传感器节点：通过埋设在土壤中的传感器节点，实时监测土壤湿度、温度和植物生长情况。

传感器节点采集的数据将会通过通信模块传输到控制中心。

2. 控制中心：控制中心是系统的数据处理和决策中心，它采用先进的算法和人工智能技术，根据传感器节点上传的数据分析当前土壤情况和环境因素，并通过内置的灌溉策略，制定最佳的灌溉方案。

3. 自动灌溉系统：自动灌溉系统是智能农业灌溉系统的重要组成部分。

根据控制中心的指令和灌溉方案，自动灌溉系统会自动开启或关闭灌溉设备，实现对农田的准确灌溉。

4. 数据采集和存储设备：智能农业灌溉系统还包括数据采集和存储设备，用于存储传感器节点收集的数据，并提供给控制中心进行数据分析。

三、系统工作原理智能农业灌溉系统的工作原理如下：1. 数据采集：传感器节点通过监测土壤湿度、温度和植物生长情况等数据，并将采集的数据传输到控制中心。

2. 数据分析：控制中心对传感器节点上传的数据进行分析和处理，结合预设的灌溉策略，制定最佳的灌溉方案。

3. 灌溉执行：控制中心将灌溉方案传输给自动灌溉系统，自动灌溉系统根据指令和方案控制灌溉设备，实现对农田的精确灌溉。

4. 数据存储和反馈：系统将采集的数据存储在数据采集和存储设备中，以备后续分析和查阅。

同时，系统还可以向农户提供实时的灌溉情况和农田的生长趋势反馈，帮助农户了解农田状况。

“盆栽植物土壤水分监测及自动浇灌系统”可行性报告“盆栽植物土壤水分监测及自动浇灌系统”项目组盆栽植物越来越受到城市居民的喜爱，由于现在城市的生活节奏紧张，人们经常由于工作忙碌而忽略了养殖的盆栽植物，经常忘记给盆栽植物浇水而使植物枯死，或者由于一次浇水过多而使一些喜干的植物涝死，盆栽植物土壤水分监测及自动浇灌系统使土壤湿度控制在有利于植物生长的湿度范围内，有效避免了因过涝或过干而给植物造成的影响，确保植物能够正常生长、开花、结果。

引言目前，盆栽植物越来越受到城市居民的喜爱，为了克服传统的人工给盆栽植物浇水带来的局限性，盆栽植物土壤水分监测及自动浇灌系统基于单片机控制，再配合土壤湿度检测电路设备探测盆栽植物所在的土壤环境，电磁阀门和可以根据不同植物进行滴灌灌溉方式的灌头，既克服了传统的人工浇水的不定时性和不准确性，又避免了以往水分控制系统的不准确性而造成的过涝等，因此采用土壤湿度监测模块，单片机控制模块，电磁阀门灌水模块、灌溉及供水系统所构成的盆栽植物土壤水分测控系统及灌溉装置以降低设备投入，同时也不用自己去专门维护、检修，是比较理想的选择。

一、系统方案设计整个系统有土壤湿度检测模块、单片机采集控制及信号输出电路模块、电磁阀滴灌模块、水泵及供水系统四个主要部分组成整个系统的工作原理为:土壤湿度检测模块来完成对盆栽植物土壤湿度的采集；单片机采集控制系统将采集到的土壤湿度数据与设定的土壤湿度数据进行比较，进行实时灌水，达到设定值时停止灌水；电磁阀及滴灌设备用来实现根据单片机经过分析数据后，实现灌水或者停止灌水；进而使土壤湿度处在适宜植物生长需求的最佳状态。

二、系统硬件电路设计由A/D转换电路、STC89C52单片机和相应的振荡、复位电路、继电器控制电路组成单片机采集控制及信号输出模块是整个测控系统的核心。

通过采集土壤湿度检测模块传递的实时土壤湿度信号，与设定的土壤湿度数据进行对比，然后输出信号使继电器控制电路控制电磁阀门的开关，从而进行对盆栽植物的实时灌水。

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010665904.1(22)申请日 2020.07.12(71)申请人 深圳市富世特智能科技有限公司地址 518000 广东省深圳市宝安区沙井街道马安山社区南环路南边友通汽修办公楼302(72)发明人 李德棵　(74)专利代理机构 北京久维律师事务所 11582代理人 邢江峰(51)Int.Cl.G05D 27/02(2006.01)G08C 17/02(2006.01)A01G 25/16(2006.01)A01G 7/04(2006.01)A01C 23/00(2006.01)(54)发明名称一种植物自动检测土壤湿度营养施肥浇水施肥光照系统(57)摘要本发明公开了一种植物自动检测土壤湿度营养施肥浇水施肥光照系统，包括MCU单片机、显示模块、按键输入模块、WIFI/BLE模块、浇水泵控制模块、营养液泵控制模块、植物灯模块，MCU单片机分别与显示模块、按键输入模块、WIFI/BLE模块信号连接，MCU单片机设有数个信号输入口以及数个信号输出口，MCU单片机通过信号输入口与土壤湿度检测模块相连接。

本发明用户可以自己通过按键输入模块设置输入检测到的土壤的湿度，土壤的矿物质，土壤的酸碱性的阀值来实现通过信号输出口自动控制浇水泵控制模块去启动抽水泵机来喷水，或控制营养液泵控制模块去启动抽水泵机P11来营养液，也可以控制植物灯模块定时开启植物灯让植物进行适当的光合作用，实现智能的浇水施肥光照的目的。

权利要求书1页 说明书4页 附图2页CN 111708396 A 2020.09.25C N 111708396A1.一种植物自动检测土壤湿度营养施肥浇水施肥光照系统，其特征在于：包括MCU单片机、显示模块、按键输入模块、WIFI/BLE模块、浇水泵控制模块、营养液泵控制模块、植物灯模块，所述的MCU单片机分别与显示模块、按键输入模块、WIFI/BLE模块信号连接，所述的MCU单片机设有数个信号输入口以及数个信号输出口，其中MCU单片机通过信号输入口与土壤湿度检测模块相连接，且MCU单片机通过信号输出口分别与浇水泵控制模块、营养液泵控制模块、植物灯模块相连接。

专利名称：一种室内盆栽自动浇水系统专利类型：发明专利
发明人：李祖明,褚丽丽,袁正辉
申请号：CN201910410123.5
申请日：20190516
公开号：CN110122288A
公开日：
20190816
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供了一种室内盆栽自动浇水系统，包括浇水模块，所述浇水模块包括进水管、分管接头、小水管、电控开关和喷淋头；所述分管接头与小水管设置有多个，所述小水管通过分管接头与进水管连接，所述电控开关设置在小水管上，所述小水管的另一端设置有喷淋头；感应模块，包括温度感应器和湿度感应器，所述温度感应器和湿度感应器设置在盆栽的土壤里，对土壤的温度和湿度进行监控；提供人们手动，自动和智能等多种浇花模式，保证科学种植的同时也能提高人机交互，设置了记录模块可以对盆栽的生长情况进行记录，并通过简明易懂的曲线通过通信模块反馈发送给使用者。

申请人：清远职业技术学院
地址：511500 广东省清远市清城区东城街道蟠龙
国籍：CN
代理机构：深圳中一联合知识产权代理有限公司
代理人：蔡鹏娟
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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201820770767.6(22)申请日 2018.05.14(73)专利权人 青岛滨海学院地址 266555 山东省青岛市经济技术开发区嘉陵江路425号(72)发明人 赵建　郑立楠　张亮　(51)Int.Cl.A01G 27/00(2006.01)A01G 7/04(2006.01)(54)实用新型名称可自动检测土壤湿度的智能浇花器(57)摘要本实用新型涉及一种可自动检测土壤湿度的智能浇花器，其包括水箱、花盆座、多功能浇花组件、电源和基座，所述多功能浇花组件包括导水管、雾化喷淋器、注入润土管、松土震荡器和伸缩光源，两导水管呈对称式设置在水箱上，两雾化喷淋器分别设置在两导水管端部，两个注入润土管分别设置在两导水管中段，两松土震荡器分别固定在两注入润土管末端，所述伸缩光源设置在两雾化喷淋器之间；所述花盆座包括承托盘和连接在该承托盘下方的电机。

本实用新型能够对盆栽植物根部土壤和茎叶花果进行全面彻底的喷洒浇灌，同时具有光照、松土等辅助功能，配合多种感应器和GPRS模块控制器，兼具远程检测土壤状况和控制浇花、光照、松土等功能。

权利要求书2页 说明书4页 附图5页CN 208273808 U 2018.12.25C N 208273808U1.一种可自动检测土壤湿度的智能浇花器，其特征是：包括水箱(1)、花盆座(2)、多功能浇花组件、电源(3)和基座(4)，所述水箱(1)呈圆柱状，所述花盆座(2)设置在水箱(1)上方中央，所述多功能浇花组件设置在水箱(1)上部两侧，所述电源(3)设置在水箱(1)一侧，所述基座(4)设置在水箱(1)下底面上，其中，所述多功能浇花组件包括两个导水管(5)、两个雾化喷淋器(6)、两个注入润土管(7)、两个松土震荡器(8)和一个伸缩光源(9)，两个所述导水管(5)呈对称式设置在水箱(1)上，两个所述雾化喷淋器(6)分别设置在两导水管(5)端部，两个注入润土管(7)分别设置在两导水管(5)中段，注入润土管(7)末端插入花盆土壤中，两个松土震荡器(8)分别固定在两注入润土管(7)末端，所述伸缩光源(9)设置在两雾化喷淋器(6)之间；所述花盆座(2)包括承托盘(201)和连接在该承托盘(201)下方的电机(202)，所述电机(202)下部固定在所述水箱(1)上表面的中央，电机(202)上部的输出轴(203)与所述承托盘(201)下表面固定连接。

专利名称：一种基于土壤-植物系统关键水分信息的节水灌溉方法
专利类型：发明专利
发明人：员玉良,张健,白仕文
申请号：CN201610245606.0
申请日：20160420
公开号：CN107302875A
公开日：
20171031
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及基于土壤‑植物系统关键水分信息的节水灌溉方法。

所述方法主要是通过一种多深度土壤水分传感器测得作物根区内外不同深度剖面的土壤水分含量，并利用植物茎直径传感器无创伤获取作物的茎直径微变，然后结合作物不同生长阶段的需水特点，选取合理灌溉指标并制订灌溉决策，进而实现节水灌溉。

申请人：青岛农业大学
地址：266109 山东省青岛市城阳区长城路700号青岛农业大学机电工程学院
国籍：CN
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