一种室内水培装置及控制方法

技术领域

本发明涉及无土栽培技术领域，尤其涉及一种室内水培装置及控制方法。

背景技术

无土栽培是指利用人工制造的作物根系环境取代土壤环境，以有效解决传统土壤培养中水分、空气和养分的供应难题，使作物根系处于最适宜的生长环境条件，从而充分发挥作物的增产潜力。

随着技术的发展，无土栽培设备的自动化程度越来越高，室内无土栽培技术受到越来越多都市人的欢迎，但室内空间、温度和适度的局限性给种菜带来了不小难度。对于家用的室内无土栽培装置，现有技术多是通过美学结构设计减小占地空间的同时增加其作为室内绿植设备的观赏性，或是提高其智能化或自动化程度降低种植难度提升用户种植体验。室内无土栽培装置通常需要设置植物生长所需的光照环境，以使得植物快速生长，因此在室内水培装置的使用过程中，在一定程度上存在用户生活作息与无土栽培装置的光照循环不同步的问题，在这种情况下，用户可以关掉照明单元以解决问题，但这又会对植物健康和生长速度造成影响，因此需要一种可以平衡用户生活作息和植物生长照明的室内水培装置。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本发明的目的在于，提供一种室内水培装置，所述水培装置增加遮光单元，以降低植物生长光照外泄对用户生活作息造成的影响，同时通过设置遮光罩的检测机制实现了所述装置在不同的工作模式间切换，达到平衡植物生长照明和用户作息需求的目的。本发明的具体技术方案如下：

一方面，本发明提供一种室内水培装置，包括：控制系统、水培生态系统和照明系统；

所述水培生态系统，用于提供植物生成所需的水培环境；

所述照明系统包括照明单元和遮光单元，用于提供所述水培装置的光照环境所述遮光单元可拆卸地连接在所述照明单元上；

所述控制系统用于检测和控制所述水培生态系统和所述照明系统的工作状态，以使所述水培装置正常运行；

所述控制系统包括控制器和感应器，所述感应器包括遮光罩检测器，所述遮光罩检测器用于检测所述遮光单元的安装状态并反馈给所述控制器，所述控制器基于所述安装状态对应输出不同的控制逻辑以实现所述装置在不同的工作模式间切换。

进一步地，所述遮光单元为遮光罩，所述遮光罩包括遮光部和设置于所述遮光部一端的安装部，所述照明单元对应设有所述安装部的安装结构，以使所述遮光罩可拆卸的悬挂于所述照明单元的外围。

可选地，所述照明单元包括灯板和灯罩，所述灯罩设置于所述灯板周围，从所述灯板的底部发光面和与之相对的另一面纵向接合于侧面，所述安装结构布置于所述侧面。

优选地，所述侧面上设有横向台阶，所述台阶下部凸出，所述安装结构为多个磁性件，多个所述磁性件均匀布置在所述侧面的台阶上部。

作为可选地，所述遮光罩检测器为磁效应传感器，所述遮光罩对应所述遮光罩检测器设置磁性部，用于触发所述遮光罩检测器对其安装状态的识别。

进一步地，所述控制系统还包括显示报警单元；所述显示报警单元用于指示所述水培装置的工作状态。

所述控制系统还包括控制单元，所述控制单元用于接收用户输入的控制信号。

优选地，所述水培生态系统包括水循环单元，所述水循环单元包括水箱，所述水箱包括设置于底部的箱体和顶部的水箱盖组件；其中，所述水箱盖组件包括水箱盖和设置于水箱盖底部的灌溉层；

所述水箱盖上设有水箱口盖和种植槽；

所述箱体内部形成箱体空间用于储存水或营养液，其内部还设有潜水泵，所述潜水泵的出水口通过水管连接所述灌溉层，用于向所述灌溉层输送水或营养液。

进一步地，所述感应器还包括液位传感器，所述液位传感器设置于所述箱体内，用于检测水箱内的液位高度。

优选地，所述控制系统还包括计时器，所述计时器用于监控所述水培生态系统的水和/或营养液的循环状态。

具体地，所述感应器还包括温度传感器和湿度传感器，所述温度传感器用于检测种植槽上部植物生长环境的温度状态，所述湿度传感器用于检测种植槽上部植物生长环境的湿度状态。

作为可选地，所述水培生态系统还包括喷淋管路，所述喷淋管辂包括水泵，所述控制系统基于所述温度状态和湿度状态控制所述喷淋管路的工作状态。

第二方面，本发明进一步提供一种室内水培装置的控制方法，所述控制方法基于上述的室内水培装置，包括如下步骤：

在水培装置通电后，检测遮光罩的安装状态：

当检测到遮光罩为安装状态时，控制所述水培生态系统和所述照明系统进入自动循环工作模式；

当检测到遮光罩为未安装状态时，控制所述水培生态系统和所述照明系统进入人工干预工作模式。

具体地，所述自动循环工作模式包括：

开启所述水培生态系统的自供应模式和所述照明系统的自动照明模式，同时关闭显示报警单元的指示功能和控制单元的输入功能。

所述人工干预工作模式包括：开启所述显示报警单元的指示功能和控制单元的输入功能。

进一步地，所述开启所述水培生态系统的自供应模式包括：开启所述控制系统根据所述计时器的反馈信号控制所述水循环单元自动加水或加营养液的工作模式。

可选地，所述开启所述水培生态系统的自供应模式还包括：开启所述控制系统根据所述温度传感器和湿度传感器的反馈信号控制所述水循环单元自动喷淋的工作模式。

采用上述技术方案，本发明所述的一种室内水培装置及控制方法具有如下有益效果：

1.本发明提供的室内水培装置设有遮光单元，能够物理上遮挡水培装置照明光源的外泄，降低植物生长光对用户生活环境光照的影响。

2.本发明提供的室内水培装置的控制方法，能够控制所述水培装置基于遮光单元的安装状态切换工作模式，在不影响植物健康和生长速度的前提下解决其光照环境对用户生活作息带来的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为本发明提供的一个实施例的水培装置的系统框图；

图2为本发明提供的一个实施例的水培装置的结构图；

图3为本发明提供的一个实施例的遮光罩的结构图；

图4为图1所示的水培装置的照明单元的分解图；

图5为图1所示的水培装置的水箱的分解图；

图6为本发明提供的一种水培装置的控制方法的流程图；

图中：1-控制系统，2-水培生态系统，3-照明系统，10-支撑架，11-防护罩，21-水箱，22-水箱口盖，23-潜水泵，24-液位视窗，25-显示报警单元，26-计时器，27-种植槽，28-液位传感器，29-箱体，30-遮光罩，31-照明单元，32-遮光部，33-安装部，34-灯罩，35-安装结构，36-灯板，37-螺钉，40-底座组件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

本实施例提供一种室内水培装置，设有遮光单元，能够降低植物生长光对用户生活作息的影响。结合图1，具体说明本实施例的水培装置，包括控制系统1、水培生态系统2和照明系统3；水培生态系统2包括水循环单元，用于提供植物生成所需的水培环境；

照明系统3包括照明单元31和遮光单元，用于提供所述水培装置的光照环境；控制系统1包括控制器和感应器，用于检测和控制水培生态系统2和照明系统3的工作状态，以使所述水培装置正常运行。其中，感应器包括多种传感器，用于采集水培生态系统2和照明系统3的工作状态信息，所述采集的工作状态信息通过电信号传递给控制器，控制器对所述电信号处理后通过显示报警单元25指示相关工作状态。

本实施例的室内水培装置还设有控制单元，用于向所述控制器传递用户输入的控制信号，例如可以包括光照模式的切换和/或水培生态系统2的循环记录的重置等用户操作。

本实施例中，遮光单元遮光单元可拆卸地连接在照明单元31上。

感应器包括遮光罩检测器，遮光罩检测器用于检测遮光罩30的安装状态并反馈给控制器，控制器基于遮光单元的安装状态对应输出不同的控制逻辑以实现本实施例的装置在不同的工作模式间切换。

结合图2和图3，本实施例进一步提供一种室内水培装置的结构图，在该示例中，水培生态系统2为由水箱21构成的水循环单元，用于提供植物生成所需的水培环境；照明系统3包括照明单元31和遮光单元，用于提供植物生长所需的光照环境；在照明单元31和水箱21之间通过支撑架10连接。

遮光单元为遮光罩30由遮光部32和安装部33构成，安装部33设置于遮光部32一端，照明单元31对应设有安装部33的安装结构35，以使所述遮光罩30可拆卸的悬挂于照明单元31的外围。

具体地，结合图4，照明单元31包括灯罩34和灯板36，灯板36通过螺钉37固定与灯罩34内。需要说明的是螺钉37只是一种可选的紧固件，还可以设置为卡扣结构或者卡扣加螺钉等紧固形式。

灯罩34设置于灯板36周围，从灯板36的底部发光面和与之相对的另一面纵向接合于侧面，安装结构35布置于侧面。在该实例中，安装结构35为设置于所述侧面上的多个均匀分布的磁性片，相应地，为了能够固定遮光罩30，在遮光罩30的安装部33对应设置多个与所述多个磁性片一一对应的金属片，在安装时，金属片与磁性片形成固定点，用于将遮光罩30悬挂于灯罩34的侧面，相应地，遮光部32能够在灯板36工作情况下，遮挡其对外部环境的光照影响。作为优选地实施方式，所述遮光部32为涤纶布。

在本发明的一个实施例中还可以设置所述安装结构35为魔术贴，相应地，遮光罩30的安装部33对应调整为与安装结构35的魔术贴匹配的设置。

为了加强遮光罩30的安装部33与安装结构35的连接可靠度，作为一个优选的实施方式，在本发明的实施例中还可以设置所述灯罩34的侧面设置横向台阶，所述台阶下部凸出，安装结构35布置于所述台阶上部。该结构设计通过台阶，能够进阻止遮光罩30向下滑落，起到限位作用。

作为可选的，进一步在安装部33处设置多个磁性片取代金属片，以加强磁吸固定强度，防止遮光罩30在使用过程中出现滑落现象。

在本发明的实施例中，控制系统1的感应器包括遮光罩30的遮光罩检测器，遮光罩检测器与控制器电连接，用于检测遮光罩30是否安装，并反馈给控制器实现水培装置在不同的工作模式间切换。具体为，遮光罩检测器检测遮光罩30的安装状态并反馈给控制系统1的控制器，控制器基于所述安装状态对应输出不同的控制逻辑以实现所述装置在不同的工作模式间切换。

在本发明的一个实施例中，可以设置遮光罩检测器为磁效应传感器，遮光罩30对应遮光罩检测器设置磁性部，用于触发所述遮光罩检测器对其安装状态的识别。

作为一个可选的实施方式，在本发明的一个实施例中可以在支撑架10上设置霍尔元件或干簧管，相应地，在遮光罩30上对应设置磁性部，所述磁性部在遮光罩30上的设置位置需满足在遮光罩30与灯罩34拆装时能够触发霍尔元件或干簧管的感应功能，以对遮光罩30的安装状态做出识别。

所述遮光罩检测器还可以设置为光效应的距离传感器或光强传感器，遮光罩30对应遮光罩检测器设置挡光区域。一个可选的实施方式为在照明单元31的侧面设置该光效应的距离传感器或光强传感器，当遮光罩30安装时，所述挡光区域对应遮挡传感器的感应光线，以触发其对遮光罩30安装状态的检测。

在本发明的实施例中，控制系统1还设有显示报警单元25，显示报警单元25用于指示所述水培装置的工作状态。

作为一个优选的实施方式，显示报警单元25包括水位指示灯、营养液指示灯和照明指示灯，其指示功能可以通过切换灯的颜色实现。

在本发明的实施例中，控制系统1还包括控制单元，控制单元用于接收用户输入的控制信号。

作为一个优选的实施方式，控制单元至少包括光照模式的切换输入、对营养液循环的重置输入，所述控制单元的输入功能可以通过按键或者触摸板按键实现。如图2所示，控制单元可以与显示报警单元25共用，设置于水培装置的底座组件40上，通过在按键上设置指示灯以同时实现所述控制单元和显示报警单元25的功能。底座组件40还包括水培装置的供电单元，所述供电单元为水培装置接入所需的工作电源。

结合图5，本实施例进一步提供一种水箱21的优选实施方式，该示例中水箱21作为水循环单元包括设置于底部的箱体29和顶部的水箱盖组件；其中，水箱盖组件包括水箱盖和设置于水箱盖底部的灌溉层；

所述水箱盖上设有水箱口盖22和种植槽27；

箱体29内部形成箱体空间用于储存水或营养液，其内部还设有潜水泵23，潜水泵23的出水口通过水管连接所述灌溉层，用于向所述灌溉层输送水或营养液。

箱体29内还设有液位传感器28，液位传感器28与控制器电连接用于检测水箱21内的液位高度。在箱体29上还设有液位视窗24，其上设有刻度，用于显示液位箱体29内的液位高度。

作为可选地，可以在水箱盖上设置多个通气孔及孔塞，多个通气孔用于进行水箱内外的空气流通，为植物根系呼吸提供充足的空气。

本实施例的控制系统1还包括计时器26，计时器26设置于底座组件40上，用于记录营养液的循环周期。

作为优选的一个实施方式，本实施例的水培生态系统2还包括营养液自供应管路，包括预先配置的高浓度营养液和由电磁阀控制的加水管路，所述控制系统1通过控制电磁阀进行营养液的自动配置。通过与水循环单元共用水箱21设计可以实现营养液向灌溉层的传送。

作为优选的一个实施方式，在本发明的实施例中还可以进一步设置温度传感器和湿度传感器，温度传感器用于检测种植槽27上部植物生长环境的温度状态，湿度传感器用于检测种植槽27上部植物生长环境的湿度状态。

作为优选的一个实施方式，在本发明的实施例中还可以进一步设置防护罩11，防护罩11对应种植槽的设置，用于在种子发芽阶段安装于种植槽27上方，对种植槽内的种子进行保温和保湿。

作为优选的一个实施方式，水培生态系统还可以设置喷淋管路，所述喷淋管辂包括水泵，控制系统1基于温度状态和湿度状态控制喷淋管路的工作状态。

作为可选的一个实施方式，支撑架10设置为伸缩杆，还可以进一步在伸缩杆上布置高度探测器，用于探测植物高度。高度探测器的一个可选的设置为红外距离感应器。

作为一个可选的实施方式，所述控制系统1还可以包括声音报警单元，用于在遮光罩30安装状态下通过声音提醒用户处理异常情况。例如用于在植物高度高于预设值时发出声音报警提醒，以提醒用户调整支撑架10的高度，避免因植物过高导致的照明单元31灼伤植物的问题。

实施例2

本实施例在实施例1提供的室内水培装置的基础上进一步提供一种水培装置的控制方法，结合图6，包括：

在水培装置通电后，检测遮光罩的安装状态：

当检测到遮光罩为安装状态时，控制所述水培生态系统和所述照明系统进入自动循环工作模式；

当检测到遮光罩为未安装状态时，控制所述水培生态系统和所述照明系统进入人工干预工作模式。

作为优选的实施方式，本发明的实施例中所述自动循环工作模式可以设置为包括：

开启所述水培生态系统的自供应模式和照明系统的自动照明模式，同时关闭显示报警单元的指示功能和控制单元的输入功能。

其中，所述开启所述水培生态系统的自供应模式包括：开启所述控制系统根据所述计时器的反馈信号控制所述水循环单元自动加水或加营养液的工作模式；

还可以包括开启所述控制系统根据所述温度传感器和湿度传感器的反馈信号控制所述水循环单元自动喷淋的工作模式。

人工干预工作模式可以设置为包括：开启所述显示报警单元的指示功能和控制单元的输入功能。

为了更清楚的说明上述方法的人工干预工作模式实施过程，如下以一个非限制性显示报警单元和控制单元的设置为例具体说明如下：在该非限制性示例中，所述的显示报警单元设置为包括水位指示灯和/或营养液指示灯以及照明模式指示灯，所述的控制输入设置为包括：光照模式切换控制和计时器复位控制。

当水箱内的液位低于预设高度时，控制系统控制水位指示灯和/或营养液指示灯作出报警指示；当照明单元工作在自动照明模式时显示自动工作状态，当照明单元工作在手动照明模式时，显示手动工作状态。用户基于显示报警单元的指示信息可以通过输入单元控制装置进入不同的照明模式，还可以在完成营养液或水的添加后重启计时器的计时过程。

相应地，当安装遮光罩时，遮光罩检测器识别到遮光罩的安装状态，进入自动循环工作模式，控制系统控制水培装置的水培生态系统和照明系统进入自动工作模式，同时关闭显示报警单元水位指示灯和/或营养液指示灯的指示功能和照明指示灯的指示功能；在取下遮光罩时，遮光罩检测器识别到遮光罩的未安装状态，进入干预工作模式，开启显示报警单元水位指示灯和/或营养液指示灯的指示功能和照明指示灯的指示功能，用户可以根据指示灯的报警状态补充水或营养液，并可以通过控制单元在完成营养液的补充后重置营养液循环的计时显示，以及可以根据需要切换照明单元的自动照明模式和手动照明模式。

作为可选地，本实施例的控制方法还包括当检测到遮光罩为安装状态时，启动声音报警单元。一个典型的应用场景为，当植物高度高于预设高度时，由于遮光罩遮挡，用户难以发现，此时开启声音报警可以提醒用户及时调整支撑架的高度。

需要说明的是，本实施例中还可以进一步设置其他声音报警信息，用于在遮光罩遮挡情况下提醒用户装置运行中的异常工作状态，以及时处理异常。

另外，在本实施例中的各方法步骤可以通过指令集成在一个处理单元中，也可以通过两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元可以采用软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台电子装置(可以是个人计算机，服务器，或者网络装置等)或处理器(Processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。