家庭阳台智能菜园系统技术方案

家庭阳台智能菜园系统，本发明专利技术属于物联网及垂直种植领域，涉及交互设计、绿色设计和物联网远程控制，尤其涉及通过手机微信公众帐号对家庭阳台智能菜园的远程控制及菜园的垂直种植方式的设计。该菜园由垂直种植装置和内部电路组成，是一套智能的阳台垂直种植装置，能够更好的利用阳台的空间，内置水泵及温湿度传感器等，能够检测土壤温湿度，并通过物联网技术，将数据上传到云端，可以实现远程控制进行浇水等操作。同时将该智能菜园接入微信的硬件平台，可以通过微信的公众账号对菜园进行智能管理以及与好朋友分享种菜的乐趣。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于物联网及垂直种植领域，涉及交互设计、绿色设计和物联网远程控制，尤其涉及通过手机微信公众帐号对家庭阳台智能菜园的远程控制及菜园的垂直种植方式的设计。
技术介绍
物联网技术和新能源技术的迅猛发展，使未来的生产方式面临着巨大的机遇和挑战，而每个家庭作为一个最基本的生产单位，将会根据自身的需求进行资源的重组、利用和创造。社会将向着更加智能化和多元化的方向发展。在衣食住行等各个方面，绿色设计和可持续发展的观念逐渐深入人内心。绿色无公害食品受到人民大众的追捧，尽管价格比较高，但是需求却一直在不停的增长。与此同时，各种农家乐、采摘园、生态观光等休闲方式，也得到了人民的普遍认同和喜爱。城市家庭种植逐渐兴起。阳台菜园在国外以及我国的台湾和香港发展迅猛，已经非常普遍。而在大陆地区，“阳台菜园”、“空中农场”、“屋顶菜园”等新闻报道也频繁出现在公众的面前。而随着各种互联网社交的工具的出现，越来越多的人热衷在社交平台上晒出自己的种植成果，使阳台种植的理念广泛传播。阳台种菜逐渐成为了一种时尚，不仅仅是年纪大的人爱在家里面搞种植，越来越多的年轻人，也爱上了阳台种菜。但是阳台种菜也存在着很多的问题:1、缺乏种植知识，不能正确照料植物。经过调研发现，城市居民虽然喜爱植物带来的益处，但是普遍缺乏种植知识。植物的品种不同对生长环境、水分和养分需求不同，这对于非专业人士来说，难度较大。2、家庭环境与种植的相互影响。房屋的面积、光照、通风、干湿度等都会影响到人们种植的情况。虽然植物能给人带来愉悦，但是阳台种菜带来的清洁打扫、空间利用、整洁度等问题给人们的生活带来不便，影响到人居环境的和谐。3、没有时间照料植物。工作和家务的繁忙，让城市居民的闲暇时间减少，人们往往没有时间集中照料植物。快节奏的城市生活是人们经常忘记浇水、施肥、修枝剪叶等，日积月累，植物不能得到很好的看护，生长状况自然会变差。尤其是出差、旅行时，家中植物缺乏照料，对植物生长极为不利。在这种背景下，人们对于一款智能家用的阳台菜园的需求越来越强烈。
技术实现思路
本专利技术针对目前种菜的现状，设计出家庭阳台智能菜园，来改善现有的问题。本专利技术为一种智能的阳台垂直种植装置，内置水栗及温湿度传感器等，能够检测土壤温湿度，并通过物联网技术，将数据上传到云端，可以实现远程控制进行浇水等操作。同时将该智能菜园接入微信的硬件平台，可以通过微信的公众账号对菜园进行智能管理以及与好朋友分享种菜的乐趣。本专利技术采用的技术方案为家庭阳台智能菜园系统，家庭阳台智能菜园系统由种植装置、内部电路及基于微信的远程控制云服务构成。种植装置由菜园装置外壳(I)、翻斗式种植槽(2)、集水槽(3)、水栗(4)、导水管(5)及菜园装置底座(6)组成。内部电路由物联网控制板、传感器、继电器、RGB全彩LED灯及电源组成。物联网控制板为核心控制器，通过板载串口连接到W1-Fi模块；传感器包括土壤湿度传感器、雨滴传感器；继电器为控制种植装置中的水栗(4)开关。基于微信的远程控制云服务由微信客户端、微信公众平台服务号、智能菜园服务器组成。种植装置采用灵活的翻斗式垂直种植方式，在装置外壳⑴的同一垂直面上分布着四行两列共计八个翻斗式种植槽(2);翻斗式种植槽(2)由旋转轴(7)、外层种植槽(8)、限位凹槽(9)、限位块(10)、内层种植槽(11)、RGB全彩LED灯条(12)组成。旋转轴(7)设置在外层种植槽(8)底部两侧，用以连接菜园装置外壳(I)和外层种植槽(8);外层种植槽(8)以旋转轴(7)为中心，外层种植槽⑶能够绕旋转轴(7)自由旋转翻出。限位凹槽(9)为弧形凹槽并设置在外层种植槽(8)顶部两侧，限位块(10)固定在装置外壳(I)上且与限位凹槽(9)相配合并起到限制外层种植槽⑶的旋转翻出角度作用；内层种植槽(11)通过键槽配合嵌入在外层种植槽(8)内部，并且能够自由更换或者取出，方便换栽植土移栽。内层种植槽(11)内填充有栽植土，栽植土的高度取决于栽植植物株高；当种植植物是低矮蔬菜时，八个外层种植槽(8)能够全部翻出使用，当种植植物是较高的蔬菜，蔬菜上方的外层种植槽(8)能够收起，为蔬菜提供更多的生长空间；RGB全彩LED灯条(12)设置在外层种植槽(8)的外侧，RGB全彩LED灯条(12)内置有RGB全彩LED灯，RGB全彩LED灯通过电线与物联网控制板相连。导水管(5)分层安装在装置外壳(I)上，导水管(5)的分层位置与各内层种植槽(11)的顶部对应；菜园装置底座(4)设置在装置外壳(I)的底部，集水槽(3)设置在菜园装置底座(4)上，集水槽(3)与水源连接，集水槽(3)还能够收集内层种植槽(11)内的栽植土浇水过程中由于翻斗式种植槽(2)溅出来的水滴；集水槽(3)与水栗￠)的入水口相连，能够实现浇灌储水的目的。导水管(5) —端与水栗⑷的出水口相连，当水栗(6)电路接通后，水栗(6)开始工作，水栗(6)将集水槽(3)中的水流抽出，通过导水管(5)将水流输送至各个内层种植槽(11)，实现浇水的目的。内部电路由物联网中的物联网控制板由AVR单片机作为核心控制器，通过I2C通道连接到RGB全彩LED驱动芯片；通过GP1连接到继电器；通过板载模数转换器连接到土壤湿度传感器；通过板载模数转换器连接到雨滴传感器；通过板载串口连接到W1-Fi模块；继电器连接到水栗(6)和水栗(6)的供电电源；RGB全彩LED驱动芯片连接到RGB全彩LED灯。土壤湿度传感器，埋在内层种植槽(11)内的栽植土中，以实时监测土壤的水分含量。该土壤湿度传感器经检测电路，实时将当前栽植土中的植物根部湿度情况通过模拟量发送给物联网控制板，物联网控制板通过模数转换器将模拟量转换成数字量，以判断当前湿度状态，状态包括“湿度过高”和“湿度过低”。当作物“湿度过低”时，物联网控制板会将当前湿度数据上传至菜园服务器，通过微信客户端推送浇水提醒，同时核心控制器通过I2C接口控制RGB全彩LED灯由绿色变为红色。用户通过微信界面点击浇水，此命令会通过服务器传送至菜园W1-Fi通信模块，物联网控制板在接收到W1-Fi传送的浇水命令后，会通过GP1打开继电器，从而打开水栗开始浇水。用户能够通过判断RGB全彩LED灯的变色进行手动浇水。雨滴传感器位于翻斗式种植槽(2)底部，它可时刻监测当前环境的水滴情况，即浇水情况。该传感器经监测电路，可将当前种植槽底部的水分情况通过模拟量发送给主控制器，当有水渗透到传感器表面时，雨滴传感器输出的模拟量值会增大，主控制器通过模数转换器将模拟量转换成数字量，以判断是否仍需浇水。当控制器发现种植槽底部水分充足时，主控制器将控制断开继电器，水栗的浇水电路开路，浇水停止。同时主控制器通过I2C接口控制RGB全彩LED灯由红色变为绿色以表示浇水结束。基于微信的远程控制云服务由微信客户端、微信公众平台服务号、家庭阳台智能菜园服务器组成。其中，微信客户端是一款跨平台的移动社交App。目前具有1s，android，wp, mac等多个版本。微信公众平台允许第三方向微信用户发送视频、语音、文字等消息，并接受来自微信用户的消息，还允许第三方获取地理位置，语音文字互转等。通过调用公众平台服务器API的方式，能够收发来自用户的信息，获取微信本文档来自技高网...

【技术保护点】
家庭阳台智能菜园系统，其特征在于：家庭阳台智能菜园系统由种植装置、内部电路及基于微信的远程控制云服务构成；种植装置由菜园装置外壳(1)、翻斗式种植槽(2)、集水槽(3)、水泵(4)、导水管(5)及菜园装置底座(6)组成；内部电路由物联网控制板、传感器、继电器、RGB全彩LED灯及电源组成；物联网控制板为核心控制器，通过板载串口连接到Wi‑Fi模块；传感器包括土壤湿度传感器、雨滴传感器；继电器为控制种植装置中的水泵(4)开关；基于微信的远程控制云服务由微信客户端、微信公众平台服务号、智能菜园服务器组成；种植装置采用灵活的翻斗式垂直种植方式，在装置外壳(1)的同一垂直面上分布着四行两列共计八个翻斗式种植槽(2)；翻斗式种植槽(2)由旋转轴(7)、外层种植槽(8)、限位凹槽(9)、限位块(10)、内层种植槽(11)、RGB全彩LED灯条(12)组成；旋转轴(7)设置在外层种植槽(8)底部两侧，用以连接菜园装置外壳(1)和外层种植槽(8)；外层种植槽(8)以旋转轴(7)为中心，外层种植槽(8)能够绕旋转轴(7)自由旋转翻出；限位凹槽(9)为弧形凹槽并设置在外层种植槽(8)顶部两侧，限位块(10)固定在装置外壳(1)上且与限位凹槽(9)相配合并起到限制外层种植槽(8)的旋转翻出角度作用；内层种植槽(11)通过键槽配合嵌入在外层种植槽(8)内部，并且能够自由更换或者取出，方便换栽植土移栽；内层种植槽(11)内填充有栽植土，栽植土的高度取决于栽植植物株高；当种植植物是低矮蔬菜时，八个外层种植槽(8)能够全部翻出使用，当种植植物是较高的蔬菜，蔬菜上方的外层种植槽(8)能够收起，为蔬菜提供更多的生长空间；RGB全彩LED灯条(12)设置在外层种植槽(8)的外侧，RGB全彩LED灯条(12)内置有RGB全彩LED灯，RGB全彩LED灯通过电线与物联网控制板相连；导水管(5)分层安装在装置外壳(1)上，导水管(5)的分层位置与各内层种植槽(11)的顶部对应；菜园装置底座(4)设置在装置外壳(1)的底部，集水槽(3)设置在菜园装置底座(4)上，集水槽(3)与水源连接，集水槽(3)还能够收集内层种植槽(11)内的栽植土浇水过程中由于翻斗式种植槽(2)溅出来的水滴；集水槽(3)与水泵(6)的入水口相连，能够实现浇灌储水的目的；导水管(5)一端与水泵(4)的出水口相连，当水泵(6)电路接通后，水泵(6)开始工作，水泵(6)将集水槽(3)中的水流抽出，通过导水管(5)将水流输送至各个内层种植槽(11)，实现浇水的目的；内部电路由物联网中的物联网控制板由AVR单片机作为核心控制器，通过I2C通道连接到RGB全彩LED驱动芯片；通过GPIO连接到继电器；通过板载模数转换器连接到土壤湿度传感器；通过板载模数转换器连接到雨滴传感器；通过板载串口连接到Wi‑Fi模块；继电器连接到水泵(6)和水泵(6)的供电电源；RGB全彩LED驱动芯片连接到RGB全彩LED灯；土壤湿度传感器，埋在内层种植槽(11)内的栽植土中，以实时监测土壤的水分含量；该土壤湿度传感器经检测电路，实时将当前栽植土中的植物根部湿度情况通过模拟量发送给物联网控制板，物联网控制板通过模数转换器将模拟量转换成数字量，以判断当前湿度状态，状态包括“湿度过高”和“湿度过低”；当作物“湿度过低”时，物联网控制板会将当前湿度数据上传至菜园服务器，通过微信客户端推送浇水提醒，同时核心控制器通过I2C接口控制RGB全彩LED灯由绿色变为红色；用户通过微信界面点击浇水，此命令会通过服务器传送至菜园Wi‑Fi通信模块，物联网控制板在接收到Wi‑Fi传送的浇水命令后，会通过GPIO打开继电器，从而打开水泵开始浇水；用户能够通过判断RGB全彩LED灯的变色进行手动浇水；雨滴传感器位于翻斗式种植槽(2)底部，它可时刻监测当前环境的水滴情况，即浇水情况；该传感器经监测电路，可将当前种植槽底部的水分情况通过模拟量发送给主控制器，当有水渗透到传感器表面时，雨滴传感器输出的模拟量值会增大，主控制器通过模数转换器将模拟量转换成数字量，以判断是否仍需浇水；当控制器发现种植槽底部水分充足时，主控制器将控制断开继电器，水泵的浇水电路开路，浇水停止；同时主控制器通过I2C接口控制RGB全彩LED灯由红色变为绿色以表示浇水结束；基于微信的远程控制云服务由微信客户端、微信公众平台服务号、家庭阳台智能菜园服务器组成；其中，微信客户端是一款跨平台的移动社交App；目前具有ios，android，wp，mac多个版本；微信公众平台允许第三方向微信用户发送视频、语音、文字消息，并接受来自微信用户的消息，还允许第三方获取地理位置，语音文字互转等；通过调用公众平台服务器API的方式，能够收发来自用户的信息，获取微信用户的地理位置等；微信公众平台又分为订阅号、服务...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡鸿，贾艳红，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11