一种基于物联网的植物自动浇水系统

技术领域

本发明涉及自动浇水技术领域，尤其涉及一种基于物联网的植物自动浇水系统。

背景技术

物联网是指将互联网的概念扩展到物理设备和日常对象之间的连接中，这些设备嵌入了电子设备、网络连接和其他形式的硬件(如传感器)，可以通过网络与其他人通信和交互，并且可以远程监控。如今大棚种植越来越广泛，为了节省人力物力，通常大棚内设有自动浇水设备，这些自动浇水系统根据设定好的程序进行定时浇水，定时浇水容易导致浇水量过多或过少，因为不同植物需水量不同，同种植物的不同生产时间所需水量也不同，部分通过湿度检测的方式来延长浇水或者停止浇水，也存在着问题，因为水分渗入土层内需要一定时间，而根据实时的湿度进行浇水量的调整必然会导致单次浇水量过多，从而影响植物生长。

中国实用新型专利公告号为CN203538029U提出的一种植物自动浇水系统，通过单片机系统能够自动控制电磁流量阀和微型水泵，定时定量为栽培容器内的植物浇水喷灌，可以针对不同的植物采用不同的控制程序，适合于多种不同需水量的植物，适用范围广泛。但该专利中改变浇水量的方式是根据不同植物来手动选择不同的程序而实现的，并不能针对植物的不同时期来进行区别浇水，还是可能会导致浇水过量或过少，影响植物生长。

发明内容

(一)发明目的

为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种基于物联网的植物自动浇水系统，能进行自动浇水，省时省力；且能自动调整单次浇水的时间，即控制单次浇水的水量，使对植物的浇水量处于合适范围内，不会产生浇水过量或浇水过少的情况；同时设置顶部空气湿度检测单元，能保证植物生长环境的湿度处于在适宜的范围内，从而为植物生长提供更好的环境。

(二)技术方案

本发明提出了一种基于物联网的植物自动浇水系统，包括浇水模块、湿度检测模块、控制器和远程终端；

浇水模块用来对植物进行浇水，浇水模块的出水端设置喷头，采用雾状出水的方式进行浇水；

湿度检测模块包括顶部空气湿度检测单元和底部土壤湿度检测单元，顶部空气湿度检测单元用来检测植物顶部位置处的空气湿度，顶部空气湿度检测单元的检测位置位于植物顶部，底部土壤湿度检测单元用来检测植物生长的土壤内的土壤湿度；湿度检测模块与控制器数据传输连接；

控制器包括主控模块、定时模块、信号收发模块、数据抓取模块和数据比对模块；主控模块用来控制浇水模块进行浇水；定时模块内设有三组时间数据，第一组为标准时间间隔E，第二组为空气加湿时间A，第三组为土壤浇水时间B；信号收发模块用来与远程终端进行无线通信连接；数据抓取模块用来抓取浇水的十分钟后的土壤湿度数值C；数据比对模块用来将数据抓取模块抓取的土壤湿度数值C与标准土壤湿度范围D进行比对，当土壤湿度数值C小于标准土壤湿度范围D的下限值时，主控模块将土壤浇水时间B自动增加一秒，当土壤湿度数值C大于标准土壤湿度范围D的上限值时，主控模块将土壤浇水时间B自动减少一秒，当土壤湿度数值C位于标准土壤湿度范围D内时，土壤浇水时间B不变；控制器设有显示屏，显示屏上显示标准土壤湿度范围D、土壤浇水时间B、实时空气湿度和实时土壤湿度，其中标准土壤湿度范围D和土壤浇水时间B能进行手动修改。

优选的，植物自动浇水方法包括以下步骤：

S1、管理人员手动输入土壤浇水之间B、标准土壤湿度范围D和标准时间间隔E，标准时间间隔E大于十分钟；

S2、当顶部空气湿度检测单元检测到的空气湿度小于其设定范围的下限值时，浇水模块进行浇水，直到空气湿度位于顶部空气湿度检测单元的湿度设定范围内时停止，完成空气加湿；

S3、当底部土壤湿度检测单元检测到的湿度数据小于标准土壤湿度范围D的下限值时，浇水模块启动进行浇水，浇水时间为土壤浇水时间B，然后浇水模块停止工作，计时模块对标准时间间隔E进行倒计时，保证在单次浇水的十分钟内不会再次进行浇水；

S4、十分钟后，数据抓取模块抓取此时的土壤湿度数值C；

S5、数据比对模块将土壤湿度数值C与标准土壤湿度范围D进行比对，当土壤湿度数值C小于标准土壤湿度范围D的下限值时，主控模块将土壤浇水时间B增加一秒，当土壤湿度数值C大于标准土壤湿度范围D的上限值时，主控模块将土壤浇水时间B减少一秒，当土壤湿度数值C位于标准土壤湿度范围D内时，土壤浇水时间B不变；

S6、循环执行S2-S5步骤。

优选的，还包括摄像模块，摄像模块与控制器数据传输连接，摄像模块为多组摄像头，摄像头位于植物上方，显示屏上显示摄像模块传输至控制器的图像。

优选的，还包括报警模块，控制器与报警模块控制连接，浇水模块内设有流量计，当浇水模块工作且流量计数值不增加状态下，报警模块工作。

优选的，远程终端优选为手机、平板或笔记本电脑。

优选的，浇水模块包括水源接入管、电磁阀、横管和竖管；水源接入管一端与外部水管连通，水源接入管另一端与横管连通；电磁阀设置在水源接入管上，控制器与电磁阀控制连接；横管水平设置，横管两端封闭；竖管设置多组，多组竖管在横管上并列且均布设置，竖管位于横管上方，竖管与横管连通，竖管底部设置喷头，喷头位于植物上方。

优选的，底部土壤湿度检测单元的检测位置位于地面以下5-10mm。

优选的，水源接入管内设有过滤网。

本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：能进行自动浇水，省时省力；且能自动调整单次浇水的时间，即控制单次浇水的水量，使对植物的浇水量处于合适范围内，不会产生浇水过量或浇水过少的情况；同时设置顶部空气湿度检测单元，能保证植物生长环境的湿度处于在适宜的范围内，从而为植物生长提供更好的环境。

附图说明

图1为本发明提出的基于物联网的植物自动浇水系统的结构示意图。

图2为本发明提出的植物自动浇水方法的流程图。

图3为本发明提出的基于物联网的植物自动浇水系统中浇水模块的结构示意图。

附图标记：1、水源接入管；2、电磁阀；3、横管；4、竖管；5、喷头。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

如图1-3所示，本发明提出的一种基于物联网的植物自动浇水系统，包括浇水模块、湿度检测模块、控制器和远程终端；

浇水模块用来对植物进行浇水，浇水模块的出水端设置喷头，采用雾状出水的方式进行浇水；

湿度检测模块包括顶部空气湿度检测单元和底部土壤湿度检测单元，顶部空气湿度检测单元用来检测植物顶部位置处的空气湿度，顶部空气湿度检测单元的检测位置位于植物顶部，底部土壤湿度检测单元用来检测植物生长的土壤内的土壤湿度；湿度检测模块与控制器数据传输连接；

控制器包括主控模块、定时模块、信号收发模块、数据抓取模块和数据比对模块；主控模块用来控制浇水模块进行浇水；定时模块内设有三组时间数据，第一组为标准时间间隔E，第二组为空气加湿时间A，第三组为土壤浇水时间B；信号收发模块用来与远程终端进行无线通信连接；数据抓取模块用来抓取浇水的十分钟后的土壤湿度数值C；数据比对模块用来将数据抓取模块抓取的土壤湿度数值C与标准土壤湿度范围D进行比对，当土壤湿度数值C小于标准土壤湿度范围D的下限值时，主控模块将土壤浇水时间B自动增加一秒，当土壤湿度数值C大于标准土壤湿度范围D的上限值时，主控模块将土壤浇水时间B自动减少一秒，当土壤湿度数值C位于标准土壤湿度范围D内时，土壤浇水时间B不变；控制器设有显示屏，显示屏上显示标准土壤湿度范围D、土壤浇水时间B、实时空气湿度和实时土壤湿度，其中标准土壤湿度范围D和土壤浇水时间B能进行手动修改。

本发明中，管理人员手动输入土壤浇水之间B、标准土壤湿度范围D和标准时间间隔E，当顶部空气湿度检测单元检测到的空气湿度小于其设定范围的下限值时，浇水模块进行浇水，直到空气湿度位于顶部空气湿度检测单元的湿度设定范围内时停止，完成空气加湿，当底部土壤湿度检测单元检测到的湿度数据小于标准土壤湿度范围D的下限值时，浇水模块启动进行浇水，浇水时间为土壤浇水时间B，然后浇水模块停止工作，计时模块对标准时间间隔E进行倒计时，保证在单次浇水的十分钟内不会再次进行浇水，十分钟后，数据抓取模块抓取此时的土壤湿度数值C，数据比对模块将土壤湿度数值C与标准土壤湿度范围D进行比对，当土壤湿度数值C小于标准土壤湿度范围D的下限值时，主控模块将土壤浇水时间B增加一秒，当土壤湿度数值C大于标准土壤湿度范围D的上限值时，主控模块将土壤浇水时间B减少一秒，当土壤湿度数值C位于标准土壤湿度范围D内时，土壤浇水时间B不变。本发明中，能进行自动浇水，省时省力；且能自动调整单次浇水的时间，即控制单次浇水的水量，使对植物的浇水量处于合适范围内，不会产生浇水过量或浇水过少的情况；同时设置顶部空气湿度检测单元，能保证植物生长环境的湿度处于在适宜的范围内，从而为植物生长提供更好的环境。

在一个可选的实施例中，植物自动浇水方法包括以下步骤：

S1、管理人员手动输入土壤浇水之间B、标准土壤湿度范围D和标准时间间隔E，标准时间间隔E大于十分钟；

S2、当顶部空气湿度检测单元检测到的空气湿度小于其设定范围的下限值时，浇水模块进行浇水，直到空气湿度位于顶部空气湿度检测单元的湿度设定范围内时停止，完成空气加湿；

S3、当底部土壤湿度检测单元检测到的湿度数据小于标准土壤湿度范围D的下限值时，浇水模块启动进行浇水，浇水时间为土壤浇水时间B，然后浇水模块停止工作，计时模块对标准时间间隔E进行倒计时，保证在单次浇水的十分钟内不会再次进行浇水；

S4、十分钟后，数据抓取模块抓取此时的土壤湿度数值C；

S5、数据比对模块将土壤湿度数值C与标准土壤湿度范围D进行比对，当土壤湿度数值C小于标准土壤湿度范围D的下限值时，主控模块将土壤浇水时间B增加一秒，当土壤湿度数值C大于标准土壤湿度范围D的上限值时，主控模块将土壤浇水时间B减少一秒，当土壤湿度数值C位于标准土壤湿度范围D内时，土壤浇水时间B不变；

S6、循环执行S2-S5步骤；通过土壤湿度数值C与标准土壤湿度范围D进行比对，再对土壤浇水时间B进行逐次调整，使单词的土壤浇水时间维持在适宜的范围内，防止浇水过量或浇水过少。

在一个可选的实施例中，还包括摄像模块，摄像模块与控制器数据传输连接，摄像模块为多组摄像头，摄像头位于植物上方，显示屏上显示摄像模块传输至控制器的图像；管理者能在显示屏或者远程终端上随时查看植物的生长状况。

在一个可选的实施例中，还包括报警模块，控制器与报警模块控制连接，浇水模块内设有流量计，当浇水模块工作且流量计数值不增加状态下，报警模块工作；防止停水或浇水模块故障导致不能正常对植物进行浇水，提醒管理者及时解决故障。

在一个可选的实施例中，远程终端优选为手机、平板或笔记本电脑；便携性能好，便于使用。

在一个可选的实施例中，浇水模块包括水源接入管1、电磁阀2、横管3和竖管4；水源接入管1一端与外部水管连通，水源接入管1另一端与横管3连通；电磁阀2设置在水源接入管1上，控制器与电磁阀2控制连接；横管3水平设置，横管3两端封闭；竖管4设置多组，多组竖管4在横管3上并列且均布设置，竖管4位于横管3上方，竖管4与横管3连通，竖管4底部设置喷头5，喷头5位于植物上方；并列设置多组竖管4，能对植物进行均匀的浇水。

在一个可选的实施例中，底部土壤湿度检测单元的检测位置位于地面以下5-10mm；靠近植物根部位置处，能更加准确检测植物生长环境的土壤湿度。

在一个可选的实施例中，水源接入管1内设有过滤网；防止异物堵塞喷头5。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。