植物养护系统、植物养护工作站及植物养护方法技术方案

本发明专利技术涉及一种植物养护系统，包括：浇水装置、湿度检测装置、计算模块、控制器，控制器启动植物培养基质湿度检测并随后将所检测到的植物培养基质湿度与植物耐受最低湿度值相比较，并在所检测到的植物培养基质湿度高于植物耐受最低湿度值时，直接进入控制器的延时程序，经过一定延时间隔后重新启动植物培养基质湿度检测，而在所检测到的植物培养基质湿度低于植物耐受最低湿度值时进入浇水程序，在浇水程序中比较持续检测到的植物培养基质湿度与植物耐受最高湿度值，一旦植物培养基质湿度高于植物耐受最高湿度值，终止浇水程序进入延时程序，经过延时间隔后重新启动植物培养基质湿度检测。本发明专利技术还涉及一种植物养护工作站以及一种植物养护方法。

Plant Maintenance System, Plant Maintenance Workstation and Plant Maintenance Method

The invention relates to a plant maintenance system, which includes a watering device, a humidity detection device, a calculation module and a controller. The controller starts the humidity detection of plant culture medium and then compares the detected humidity of plant culture medium with the minimum tolerance humidity value of plant, and directly enters when the detected humidity of plant culture medium is higher than the minimum tolerance humidity value of plant. The delay program of the controller restarts the humidity detection of plant culture medium after a certain delay interval, and enters the watering program when the detected humidity of plant culture medium is lower than the minimum humidity value of plant tolerance. In the watering program, the humidity of plant culture medium continuously detected and the maximum humidity value of plant tolerance are compared, once the humidity of plant culture medium is higher than that of plant tolerance. Maximum humidity value, stop the watering process into the delay process, after the delay interval, restart the plant culture matrix humidity detection. The invention also relates to a plant maintenance workstation and a plant maintenance method.

【技术实现步骤摘要】
植物养护系统、植物养护工作站及植物养护方法
本专利技术涉及一种植物养护系统，用于对种植在一定质量和体积的植物培养基质内的植物进行养护。本专利技术还涉及一种植物养护工作站。
技术介绍
花卉植物品种繁多，其野生来源十分广泛，对水分的要求从极耐干旱到极为喜湿；对日光的要求从喜炽烈阳光到阴生；对土壤的要求从喜爱酸性腐殖质土壤到喜爱砂质偏碱性土壤。这些特性决定了植物养护应从构建适宜植物生长的微生态系统入手。目前市场上尚无与本专利技术完全一致的产品，但是有一些类似的专利技术/产品，能够实现自动浇水功能，或者植物培养功能。这些产品/专利技术大致可以分为四类：1、家用的定时自动浇水系统；2、基于湿度控制的农业自动化技术(有时附加农业物联网功能)；3、可与移动设备交互的自动浇水花盆；4、植物培养箱。家用定时自动浇水系统家用定时自动浇水系统的原理是利用定时器在一周之内任意固定时间启动执行机构(水泵、或者连接了电磁阀的自来水管)，保持电源接通规定的时间(分钟)，完成浇水过程。该浇水装置由于原理过于简单，无法排除季节、空气温湿度、植物种类的干扰，因此不能真正支持自动运行的微型生态花园。基于湿度控制的农业自动化技术(有时附加农业物联网功能)基于湿度控制的农业自动化技术的基本原理是，用湿度传感器探测土壤湿度，根据作物种植者的经验设定需要浇水的土壤湿度下限和上限。当土壤湿度达到下限时，打开电磁阀开始浇水，当土壤湿度达到上限时，关闭电磁阀停止浇水。该项技术是农业自动化的核心技术，但是由于大田、大棚中的农作物种植条件与家用植物种植系统有巨大不同，因此该技术不能直接适用于家庭环境。具体表现是：第一、大田土壤缓冲能力巨大，基本不必考虑浇水过多导致植物根部缺氧烂根的问题；第二、大田种植的作物与家庭种植的绿植相比，其适合生存的范围比较类似，不会象家养绿植对土壤湿度、温度、日照等要求有巨大的差异，因此不需要特别考虑植物种类的影响；第三、自动化农业技术面向的使用人群是具有相当种植经验的专业人员，灌溉系统的控制参数可以依赖使用者的调整，达到较好的种植效果，而家庭种植则很少有专业人员参与，即便使用这种灌溉系统也难以针对植物的种类做出调整。可与移动设备交互的自动浇水花盆这是一项随着物联网发展而新兴起的技术，它通过网络云端数据库搜索某种花卉对土壤湿度、日照、肥料的要求，置入移动设备的应用程序；由移动设备与花盆通过蓝牙相连，探测花盆中土壤湿度，并向花盆发出指令实施浇水过程。这项技术考虑到不同种类植物的特点，满足家庭养殖植物的需求。但是存在以下问题：1、这项技术并未对土壤参数进行控制，土壤作为决定植物生长的关键因素首先会对植物适宜生长的湿度范围产生决定性影响，其次还可能由于透气性、持水性的差异导致植株死亡。2、植物浇水过程依赖于移动设备的干预，增加了人与盆栽之间的互动，但同时增加了对移动设备和人为因素的依赖，并不适合工作忙碌无暇照顾植物的人群。尤其会导致一些非常喜欢湿润的植物死亡。植物培养箱这项产品是在封闭系统内为植物提供合适的光照、土壤(或水培)、恒定湿度。但由于是封闭系统，不能与家居环境进行有效的交流，不能对室内空气环境起到调节作用，由于系统对所有植物生长参数均采用人工调控，空间、能源占用较多，不符合家用的需求。本申请人认为，实现智能植物养护的关键技术问题在于以下三个方面：一、植物对土壤的需求是多样化的，要求土壤具有足够的有机质、多种微量元素，除了土壤的化学性质之外，土壤的物理性质如孔隙率、持水性能、透气性能等均对植物生长具有关键影响。此外，上述理化特性会对智能养护系统的控制参数产生重要影响。二、植物对水分的需求具有见干见湿的特征，即土壤湿度的控制目标不应是一个恒定值，而是需要在一定范围内进行周期性调控。三、无论是土壤湿度的检测，还是智能植物养护工作站的控制目标，都需要水分在土壤中呈大致均匀的分布，才有可能保证检测和控制系统的稳定运行。但值得注意的是，土壤中水分的扩散速度相对较慢，通常一盆花浇灌后需要一个小时以上方能使水分在土壤中分布均匀。另一方面执行机构的浇水速度非常快，通常可以在数分钟内完成整个浇水过程。因此，在该反馈控制系统中，目标系统的时间常数t1与控制执行机构的时间常数t2有非常大的差异(数十倍的差异)。上述2、3项特点对经典PID控制提出了很大挑战。四、市场上的花卉花盆及景观盆景，常见的都为一种植物为主，相对单一，而多种植物搭配的系统往往只从美观角度考虑，忽略不同植物对土壤湿度的耐受性不同。因此，希望能够得到一种能够在无人照料的情况下自主运行的、适合家用的植物养护系统。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题包括提供一种植物养护系统，该植物养护系统能够对所述植物培养基质进行有效湿度检测和对所养护植物进行针对性浇水。上述技术问题通过一种根据本专利技术的植物养护系统加以解决，该植物养护系统用于对种植在一定质量和体积的植物培养基质内的植物进行养护。该植物养护系统包括浇水装置，所述浇水装置用于对植物培养基质进行浇水；该植物养护系统还包括湿度检测装置，该湿度检测装置被设置为适于以一定的检测时间间隔，例如10秒钟之内，持续地对所述植物培养基质的湿度进行检测。一定的浇水时间间隔，为水分在植物培养基质中均匀扩散提供了时间，水分在植物培养基中的均匀分布促进所养护植物的根系对水分的吸收；湿度检测装置实现对植物培养基质的瞬时湿度监测与瞬时反馈，所述瞬时湿度监测与所述瞬时反馈有利于所述植物养护系统对所养护植物的精细化控制。所述植物养护系统还包括计算模块，所述计算模块根据所述植物培养基质的体积和质量以及预先设定的、特定于所养护植物的植物耐受最高湿度值和植物耐受最低湿度值计算出将植物培养基质湿度从植物耐受最低湿度值提升到植物耐受最高湿度值所需的期望浇水量Q1。考虑到植物浇水应在植物生长未受到缺水影响以前就进行，不要等到植物已从形态上显露出缺水时才进行。比如，在果园中，当果园土壤含水量降低到田间持水量的50％时，必须及时进行灌水。一般果园土壤的田间持水量60％～80％最为适宜。维持这样的湿度，就不需要灌水。因此，实际浇水量Q2与期望浇水量Q1之间存在的符合所养护植物需求的经验百分比关系。因此，可以根据期望浇水量Q1计算出适合于每个浇水程序的实际浇水量Q2。由于不同种类植物的习性不同，导致不同种类植物的植物耐受最高湿度值和植物耐受最低湿度值差别很大，精准的确定所养护植物的植物耐受最高湿度值和植物耐受最低湿度值是所述计算模块能够有效工作的先决条件。在本专利技术中，对于所养护的一种特定的植物，所述植物养护系统的实际浇水量Q2是一定的，这样可以避免因为环境因素变化导致所述实际浇水量发生变化，从而危害所述植物养护系统的稳定运行。所述植物养护系统还包括控制器，所述控制器启动植物培养基质湿度检测并随后将所检测到的植物培养基质湿度与所述植物耐受最低湿度值相比较，并在所检测到的植物培养基质湿度高于所述植物耐受最低湿度值时，直接进入该控制器的延时程序，在所述延时程序中经过一定的延时间隔，例如4～48小时，后重新启动植物培养基质湿度检测，而在所检测到的植物培养基质湿度低于所述植物耐受最低湿度值时进入浇水程序。其中，在所述浇水程序中以所述浇水装置按照所述计算模块计算出的所述实际浇水量Q2对植物培养基质进行浇水，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种植物养护系统，用于对种植在一定质量和体积的植物培养基质内的植物进行养护，该植物养护系统包括：浇水装置，所述浇水装置用于对植物培养基质进行浇水；其特征在于，该植物养护系统还包括：用于种植主要植物的所述植物培养基质的主要植物培养基质区域；用于种植一种或多种辅助植物的所述植物培养基质的辅助植物培养基质区域，其中，所述主要植物与所述辅助植物各自的植物耐受最高湿度值和植物耐受最低湿度值之间的范围具有重叠的公共值域，并且该公共值域占所述主要植物的植物耐受最高湿度值和植物耐受最低湿度值之间的范围的比例比该公共值域占所述辅助植物的植物耐受最高湿度值和植物耐受最低湿度值之间的范围的比例更大；以及湿度检测装置，该湿度检测装置布置为适于检测所述主要植物培养基质区域的湿度。

【技术特征摘要】
2017.09.06 CN 20171079736741.一种植物养护系统，用于对种植在一定质量和体积的植物培养基质内的植物进行养护，该植物养护系统包括：浇水装置，所述浇水装置用于对植物培养基质进行浇水；其特征在于，该植物养护系统还包括：用于种植主要植物的所述植物培养基质的主要植物培养基质区域；用于种植一种或多种辅助植物的所述植物培养基质的辅助植物培养基质区域，其中，所述主要植物与所述辅助植物各自的植物耐受最高湿度值和植物耐受最低湿度值之间的范围具有重叠的公共值域，并且该公共值域占所述主要植物的植物耐受最高湿度值和植物耐受最低湿度值之间的范围的比例比该公共值域占所述辅助植物的植物耐受最高湿度值和植物耐受最低湿度值之间的范围的比例更大；以及湿度检测装置，该湿度检测装置布置为适于检测所述主要植物培养基质区域的湿度。2.根据权利要求1所述的植物养护系统，其特征在于，所述浇水装置被设置为参考所检测到的所述主要植物培养基质区域的湿度进行浇水。3.根据权利要求2所述的植物养护系统，其特征在于，所述湿度检测装置被设置为适于以一定的检测时间间隔持续地对所述主要植物培养基质的湿度进行检测；并且，该植物养护系统还包括：计算模块，所述计算模块根据所述植物培养基质的体积和质量以及预先设定的、特定于所养护植物的植物耐受最高湿度值和植物耐受最低湿度值计算出将主要植物培养基质区域湿度从植物耐受最低湿度值提升到植物耐受最高湿度值所需的期望浇水量(Q1)，并据此得出每个浇水程序的实际浇水量(Q2)；控制器，所述控制器启动植物培养基质湿度检测并随后将所检测到的主要植物培养基质区域湿度与所述植物耐受最低湿度值相比较，并在所检测到的主要植物培养基质区域湿度高于所述植物耐受最低湿度值时，直接进入该控制器的延时程序，在所述延时程序中经过一定的延时间隔后重新启动植物培养基质湿度检测，而在所检测到的主要植物培养基质区域湿度低于所述植物耐受最低湿度值时进入浇水程序，其中，在所述浇水程序中以所述浇水装置按照所述计算模块计算出的所述实际浇水量(Q2)对植物培养基质进行浇水，并且，其中，在浇水程序中将所述湿度检测装置持续检测到的主要植物培养基质区域湿度与所述植物耐受最高湿度值进行比较，一旦所述主要植物培养基质区域湿度高于所述植物耐受最高湿度值，则终止浇水程序进入该控制器的延时程序，经过所述延时间隔后重新启动植物培养基质湿度检测。4.根据权利要求1至3中任一项所述的植物养护系统，其特征在于，所述主要植物培养基质区域有若干个，分别用于种植相同或不同的主要植物，所述辅助植物培养基质区域有若干个，分别用于种植相同或不同的辅助植物。5.根据权利要求4所述的植物养护系统，其特征在于，所述主要植物培养基质区域和所述辅助植物培养基质区域分布在不同的水平高度层内。6.根据权利要求4所述的植物养护系统，其特征在于，所述主要植物培养基质区域和所述辅助植物培养基质区域以相互内外包围的方式布置。7.根据权利要求4所述的植物养护系统，其特征在于，所述主要植物培养基质区域和所述辅助植物培养基质区域并排竖立在所述植物培养基质内。8.一种植物养护系统，用于对种植在一定质量和体积的植物培养基质内的植物进行养护，该植物养护系统包括：浇水装置，所述浇水装置用于对植物培养基质进行浇水；其特征在于，该植物养护系统还包括：湿度检测装置，该湿度检测装置被设置为适于以一定的检测时间间隔持续地对所述植物培养基质的湿度进行检测；计算模块，所述计算模块根据所述植物培养基质的体积和质量以及预先设定的、特定于所养护植物的植物耐受最高湿度值和植物耐受最低湿度值计算出将植物培养基质湿度从植物耐受最低湿度值提升到植物耐受最高湿度值所需的期望浇水量(Q1)，并据此得出每个浇水程序的实际浇水量(Q2)；控制器，所述控制器启动植物培养基质湿度检测并随后将所检测到的植物培养基质湿度与所述植物耐受最低湿度值相比较，并在所检测到的植物...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨正毅，
申请(专利权)人：杨正毅，
类型：发明
国别省市：北京,11