基于物联网技术的便携式智能浇水系统及采用该系统实现的浇水方法技术方案

基于物联网技术的便携式智能浇水系统及采用该系统实现的浇水方法，涉及环境感知和智能控制领域。本发明专利技术是为了解决现有的浇水系统的浇水量和浇水时间不能满足于植物生长的需求，并且不能实现多盆栽同时监控的问题。土壤湿度传感器采集土壤湿度传给单片机，如果该土壤湿度不高于单片机内的土壤湿度阈值，单片机根据盆栽数量，计算出舵机旋转角度，并控制舵机旋转到预定位置，单片机控制步进电机带动螺母座及其螺母座上的L型塑料接头下降，使L型塑料接头的一端与转接头入水口连接，单片机控制驱动电路驱动水泵抽水，水泵将水从L型塑料接头的入水口处导入，从转接头出水口处流至对应盆栽。适用于盆栽植物数量较多的家庭、公司、学校等场所。

Portable intelligent watering system based on Internet of things technology and watering method realized by using the system

The portable intelligent watering system based on the Internet of things technology and the watering method realized by the system relate to the environment perception and the intelligent control field. The present invention aims at solving the problem that the watering amount and the watering time of the existing watering system can not meet the requirement of the growth of the plant, and the problem of simultaneous monitoring of multiple potted plants can not be realized. The soil moisture sensor to collect soil moisture to the microcontroller, if the soil moisture is not higher than the threshold value of soil moisture in the microcontroller, microcontroller according to the number of potted plants, calculate the steering angle of rotation, and rotation servo control to a predetermined position, SCM control stepper motor drives the L type plastic joint nut seat and nut seat down to L the plastic joint is connected with the inlet adapter, SCM control drive circuit drives the pump, pump the water from the L type plastic joint inlet into the outlet flow from the adapter to the corresponding potted. The utility model is suitable for families, companies, schools and other places with a large number of potted plants.

【技术实现步骤摘要】
基于物联网技术的便携式智能浇水系统及采用该系统实现的浇水方法
本专利技术涉及基于物联网技术的便携式智能浇水系统。属于环境感知和智能控制领域。
技术介绍
智能家居作为一个新产业，已经逐渐进入千家万户，人们对家居环境的安全性、舒适性、效率性提出了更高的要求。同时越来越多的家庭要求家居产品不仅具备简单的智能，更要整个系统在功能拓展和服务方面能够做到简单、方便、轻松和安全。盆栽以其可作为装饰物和净化空气的特点，受到许多人的喜爱，但同时也面临了盆栽难于养活的问题。目前人们使用的浇水系统仍为非智能浇水系统，浇水量和浇水时间不能满足于植物生长的需求，其次是系统服务对象单一，不能满足多盆栽同时监控的需求。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有的浇水系统的浇水量和浇水时间不能满足于植物生长的需求，并且不能实现多盆栽同时监控的问题。现提供基于物联网技术的便携式智能浇水系统及采用该系统实现的浇水方法。基于物联网技术的便携式智能浇水系统，它包括壳体、单片机、土壤湿度传感器、驱动电路、水泵、步进电机驱动电路和分水系统，单片机、驱动电路和步进电机驱动电路均位于壳体内，分水系统包括L型塑料接头、固定块、步进电机、丝杆、固定座、舵机、螺母座、支撑底盘和多个转接头，土壤湿度传感器设置在盆栽中，土壤湿度传感器的湿度信号输出端连接单片机的湿度信号输入端，单片机的舵机驱动信号输出端连接舵机的驱动信号输入端，单片机的水泵驱动信号输出端连接驱动电路的驱动信号输入端，驱动电路的驱动信号输出端连接水泵，单片机的电机驱动信号输出端连接步进电机驱动电路的驱动信号输入端，步进电机驱动电路的驱动信号输出端连接步进电机，支撑底盘为由半圆柱和长方体组成的一体件结构，支撑底盘的半圆柱上开设有一弧形槽，多个转接头活动连接在弧形槽内，舵机固定在支撑底盘上的长方体处，舵机的摆臂用于接收单片机的旋转角度控制信号，旋转到预定位置，从而在该位置处进行浇水，步进电机放置在固定座上，舵机的摆臂通过固定座带动步进电机旋转，丝杆的一端穿过固定座的一端圆孔通过联轴器与步进电机连接，丝杆的另一端穿过螺母座上的螺纹孔与固定座另一端的圆孔连接，螺母座上开有凹槽，凹槽内用于放置L型塑料接头，通过固定块将L型塑料接头固定在凹槽中，步进电机，用于接收步进电机驱动电路的驱动信号从而带动丝杆进行转动，使丝杆带动螺母座及其螺母座上的L型塑料接头下降到预定位置，使L型塑料接头的一端与转接头的入水口对接，水泵将水源处的水从L型塑料接头的另一端导入，水沿着转接头的出水口连接的水管流至对应盆栽处。根据基于物联网技术的便携式智能浇水系统，它还包括环境温湿度传感器，环境湿度传感器的温湿度信号输出端连接单片机的温湿度信号输入端，环境湿度传感器用于采集环境中的光照强度，将该光照强度传给单片机，并与单片机内部设置的光照强度阈值进行比较，当该光照强度高于单片机内部设置的光照强度阈值时，不执行任何动作；当该光照强度不高于单片机内部设置的光照强度阈值时，控制补光模块对盆栽内植物进行补光。根据基于物联网技术的便携式智能浇水系统实现的浇水方法，它包括以下步骤：步骤一、当检测时间达到系统设定时间后，土壤湿度传感器检测盆栽内的土壤湿度，如果该检测的土壤湿度高于单片机内设置的土壤湿度阈值，则跳过对该盆栽内的土壤湿度监控；如果该检测的土壤湿度不高于单片机内设置的土壤湿度阈值，则单片机依据设置的盆栽数量，计算出舵机旋转角度，单片机控制舵机旋转到预定角度，完成动作后，单片机控制步进电机带动螺母座下降到预定高度，完成L型塑料接头与转接头的对接；步骤二、单片机采用PID算法和PWM控制技术控制水泵抽水，完成对该盆栽的浇水任务后，步进电机受单片机控制而反向旋转，直至L型塑料接头与转接头脱离；步骤三、步骤一至步骤二，对下一盆栽进行土壤湿度监控，直至所有盆栽的土壤湿度监控完成后，舵机复位，等待下一次执行命令。本专利技术的有益效果为：舵机接收来自单片机的旋转角度控制信号，旋转到预定位置，步进电机接收来自单片机的控制信号，带动螺母座及其螺母座上的L型塑料接头下降到预定位置，使L型塑料接头的一端与转接头入水口连接，驱动电路接收单片机的驱动信号而驱动水泵抽水，水泵将来自水源处的水导入到L型塑料接头的出水口处，而后被引到转接头的入水口处水将沿着转接头出水口处流至对应盆栽处。单片机采集土壤湿度信息，完成一盆盆栽的监控，循环可实现监控多盆盆栽的任务。单片机在控制水泵抽水量的过程中，采用PWM控制技术驱动水泵，同时单片机检测土壤湿度。土壤湿度为输入量，控制方波信号占空比为输出量，水泵为控制对象，使用PID算法，实现高精度控制浇水量。使用一个环境温湿度传感器或者光照强度传感器采集环境中的光照强度，将该光照强度传给单片机，并与单片机内部设置的光照强度阈值进行比较，当该光照强度高于单片机内部设置的光照强度阈值时，补光模块不工作，即不执行任何动作；当该光照强度不高于单片机内部设置的光照强度阈值时，控制补光模块对盆栽内植物进行补光。该系统能够周期性的监控盆栽湿度、储水装置，自动化程度高。该系统结构简单，自动化程度高，功耗低，节约了资源和时间。附图说明图1为具体实施方式一所述的基于物联网技术的便携式智能浇水系统的原理示意图；图2为分水系统的结构示意图；图3为支撑底盘的结构示意图；图4为转接头的结构示意图；图5为舵机的结构示意图；图6为固定座的结构示意图；图7为螺母座的结构示意图；图8为步进电机和丝杆的连接结构图；图9为固定块的结构示意图；图10为L型塑料接头的结构示意图；图11为壳体前面板的界面图。具体实施方式具体实施方式一：参照图1至图10具体说明本实施方式，本实施方式所述的基于物联网技术的便携式智能浇水系统，它包括壳体、单片机1、土壤湿度传感器2、驱动电路5、水泵6、步进电机驱动电路和分水系统，单片机1、驱动电路5和步进电机驱动电路均位于壳体内，分水系统包括L型塑料接头7、固定块8、步进电机9、丝杆10、固定座11、舵机4、螺母座12、支撑底盘13和多个转接头14，土壤湿度传感器2设置在盆栽中，土壤湿度传感器2的湿度信号输出端连接单片机1的湿度信号输入端，单片机1的舵机驱动信号输出端连接舵机4的驱动信号输入端，单片机1的水泵驱动信号输出端连接驱动电路5的驱动信号输入端，驱动电路5的驱动信号输出端连接水泵6，单片机1的电机驱动信号输出端连接步进电机驱动电路的驱动信号输入端，步进电机驱动电路的驱动信号输出端连接步进电机9，支撑底盘13为由半圆柱和长方体13-1组成的一体件结构，支撑底盘13的半圆柱上开设有一弧形槽13-2，多个转接头14活动连接在弧形槽13-2内，舵机4固定在支撑底盘13上的长方体13-1处，舵机4的摆臂4-1用于接收单片机1的旋转角度控制信号，旋转到预定位置，从而在该位置处进行浇水，步进电机9放置在固定座11上，舵机4的摆臂4-1通过固定座11带动步进电机9旋转，丝杆10的一端穿过固定座11的一端圆孔11-3通过联轴器与步进电机9连接，丝杆10的另一端穿过螺母座12上的螺纹孔12-2与固定座11另一端的圆孔11-3连接，螺母座12上开有凹槽12-1，凹槽12-1内用于放置L型塑料接头7，通过固定块8将L型塑料接头7固定在凹槽12-1中，步进电机9，用于接收步进本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于物联网技术的便携式智能浇水系统，其特征在于，它包括壳体、单片机(1)、土壤湿度传感器(2)、驱动电路(5)、水泵(6)、步进电机驱动电路和分水系统，单片机(1)、驱动电路(5)和步进电机驱动电路均位于壳体内，分水系统包括L型塑料接头(7)、固定块(8)、步进电机(9)、丝杆(10)、固定座(11)、舵机(4)、螺母座(12)、支撑底盘(13)和多个转接头(14)，土壤湿度传感器(2)设置在盆栽中，土壤湿度传感器(2)的湿度信号输出端连接单片机(1)的湿度信号输入端，单片机(1)的旋转角度控制信号输出端连接舵机(4)的旋转角度控制信号输入端，单片机(1)的水泵驱动信号输出端连接驱动电路(5)的驱动信号输入端，驱动电路(5)的驱动信号输出端连接水泵(6)，单片机(1)的电机驱动信号输出端连接步进电机驱动电路的驱动信号输入端，步进电机驱动电路的驱动信号输出端连接步进电机(9)，支撑底盘(13)为由半圆柱和长方体(13‑1)组成的一体件结构，支撑底盘(13)的半圆柱上开设有一弧形槽(13‑2)，多个转接头(14)活动连接在弧形槽(13‑2)内，舵机(4)固定在支撑底盘(13)上的长方体(13‑1)处，舵机(4)的摆臂(4‑1)用于接收单片机(1)的旋转角度控制信号，旋转到预定位置，从而在该位置处进行浇水，步进电机(9)放置在固定座(11)上，舵机(4)的摆臂(4‑1)通过固定座(11)带动步进电机(9)旋转，丝杆(10)的一端穿过固定座(11)的一端圆孔(11‑3)通过联轴器与步进电机(9)连接，丝杆(10)的另一端穿过螺母座(12)上的螺纹孔(12‑2)与固定座(11)另一端的圆孔(11‑3)连接，螺母座(12)上开有凹槽(12‑1)，凹槽(12‑1)内用于放置L型塑料接头(7)，通过固定块(8)将L型塑料接头(7)固定在凹槽(12‑1)中，步进电机(9)，用于接收步进电机驱动电路的驱动信号从而带动丝杆(10)进行转动，使丝杆(10)带动螺母座(12)及其螺母座(12)上的L型塑料接头(7)下降到预定位置，使L型塑料接头(7)的一端(7‑1)与转接头(14)的入水口(14‑4)对接，水泵(6)将水源处的水从L型塑料接头(7)的另一端(7‑2)导入，水沿着转接头的出水口(14‑5)连接的水管流至对应盆栽处。...

【技术特征摘要】
1.基于物联网技术的便携式智能浇水系统，其特征在于，它包括壳体、单片机(1)、土壤湿度传感器(2)、驱动电路(5)、水泵(6)、步进电机驱动电路和分水系统，单片机(1)、驱动电路(5)和步进电机驱动电路均位于壳体内，分水系统包括L型塑料接头(7)、固定块(8)、步进电机(9)、丝杆(10)、固定座(11)、舵机(4)、螺母座(12)、支撑底盘(13)和多个转接头(14)，土壤湿度传感器(2)设置在盆栽中，土壤湿度传感器(2)的湿度信号输出端连接单片机(1)的湿度信号输入端，单片机(1)的旋转角度控制信号输出端连接舵机(4)的旋转角度控制信号输入端，单片机(1)的水泵驱动信号输出端连接驱动电路(5)的驱动信号输入端，驱动电路(5)的驱动信号输出端连接水泵(6)，单片机(1)的电机驱动信号输出端连接步进电机驱动电路的驱动信号输入端，步进电机驱动电路的驱动信号输出端连接步进电机(9)，支撑底盘(13)为由半圆柱和长方体(13-1)组成的一体件结构，支撑底盘(13)的半圆柱上开设有一弧形槽(13-2)，多个转接头(14)活动连接在弧形槽(13-2)内，舵机(4)固定在支撑底盘(13)上的长方体(13-1)处，舵机(4)的摆臂(4-1)用于接收单片机(1)的旋转角度控制信号，旋转到预定位置，从而在该位置处进行浇水，步进电机(9)放置在固定座(11)上，舵机(4)的摆臂(4-1)通过固定座(11)带动步进电机(9)旋转，丝杆(10)的一端穿过固定座(11)的一端圆孔(11-3)通过联轴器与步进电机(9)连接，丝杆(10)的另一端穿过螺母座(12)上的螺纹孔(12-2)与固定座(11)另一端的圆孔(11-3)连接，螺母座(12)上开有凹槽(12-1)，凹槽(12-1)内用于放置L型塑料接头(7)，通过固定块(8)将L型塑料接头(7)固定在凹槽(12-1)中，步进电机(9)，用于接收步进电机驱动电路的驱动信号从而带动丝杆(10)进行转动，使丝杆(10)带动螺母座(12)及其螺母座(12)上的L型塑料接头(7)下降到预定位置，使L型塑料接头(7)的一端(7-1)与转接头(14)的入水口(14-4)对接，水泵(6)将水源处的水从L型塑料接头(7)的另一端(7-2)导入，水沿着转接头的出水口(14-5)连接的水管流至对应盆栽处。2.根据权利要求1所述的基于物联网技术的便携式智能浇水系统，其特征在于，转接头(14)包括两个圆盘(14-1)、两个等径螺丝(14-2)、通管(14-3)和L型导管(14-5)，两个圆盘(14-1)上均开有一个通孔(14-4)，两个圆盘(14-1)上的通孔(14-4)通过通管(14-3)连接，通管(14-3)活动连接在在弧形槽(13-2)内，底部的圆盘(14-1)固定连接L型导管(14-5)的一端，L型导管(14-5)的另一端为转接头(14)的出水口，两个等径螺丝(14-2)穿在两个圆盘(14-1)之间，两个等径螺丝(14-2)，用于将转接头(14)固定在弧形槽(13-2)内。3.根据权利要求1所述的基于物联网技术的便携式智能浇水系统，其特征在于，固定座(11)为由U型板(11-1)和卡槽(11-2)连接成的一体件结构，步进电机(9)放置在U型板(11-1)上，舵机(4)的摆臂(4-1)插入到卡槽(11-2)内，U型板(11-1)的两个侧壁上设置有相对称的圆孔(11-3)，丝杆(10)的一端穿过U型板(11-1)上的一个圆孔(11-3...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗毅，杨昆，梁明科，董兴华，商春雪，
申请(专利权)人：云南师范大学，
类型：发明
国别省市：云南,53