植物生长检测及营养液控制系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开一种植物生长检测及营养液控制系统及其控制方法，该系统包括用于检测植物的生长营养状态的植物根系水份检测传感器（１）、植物根系ＥＣ值检测传感器（２）及ＰＨ值检测传感器（３），用于检测植物生长外部环境的温度传感器（４）、湿度传感器（５）及光线传感器（６），用于对本系统核心进行管理和控制的单片机控制单元（７），负责实现整个植物生长区域相关数据通信的通信单元（９）及用于对执行单片机控制单元（７）控制信号的营养液控制单元（１０）。本发明专利技术极大程度上提高植物栽培技术检测精度与效率，通过网络化监测，植物生长状态显示和报警模块，以提供给管理人员更直观的对本植物生长环境的了解。

Plant growth detection and nutrient solution control system and control method thereof

Detection and nutrient solution control system and control method of the invention discloses a plant growth, the system includes a root moisture detection sensor state detection of plant growth (1), plant root EC value detection sensor (2) and pH sensor (3), a temperature sensor for detection of plant growth in the external environment (4), humidity sensor (5) and a light sensor (6), for the management and control of the system core of the SCM control unit (7), the communication unit is responsible for implementing the whole plant growth data communication area (9) and for the implementation of the SCM control unit (7) nutrient solution control unit control signal (10). The invention greatly improves the detection accuracy and efficiency of plant cultivation technology, through the network monitoring, plant growth status display and alarm module, to provide management personnel to the plant growth environment and more intuitive understanding.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及植物生长检测及营养控制领域，特别涉及一种由传感器检测植 物生长环境并自动控制营养液的植物生长检测及营养液控制系统及其控制方 法。
技术介绍
植物营养液栽培是一种人为创造植物根际生长环境的无土栽培技术，它可 代替天然土壤并通过向作物提供水份、养份、氧气、以及其它植物所需的生长 成份。植物营养液栽培已在世界范围内有一定的发展和应用，植物所需的水分 和营养可以在自动可控的条件下进^f亍。国外对于营养液的供给系统主要有两种方法， 一种方法是营养液供给系统 采用双罐的形式，在灌溉前先将营养液按照一定的比例配方配置好，通过控制PH值等方法来供给植物营养液，并定期取作物的叶片来进行分析，从而调整营 养液的配方比。这种方案也是我国较多应用的方案，在本方案中，对植物的生 长判断主要由人工的化学分析方法完成，营养液的配比主要由人工方式来完成， 这种方法对于植物的精细生长和自动控制存在一定不足。另一是将每种化合物单独装在一个营养液罐内，按照不同的比例在计算机 统一指挥下控制植物的营养配比，再输送到植物植床。在这种方式下，营养液 的调整方式是抽取回流的营养液进行分析，然后根据分析结果，计算机下达 新的营养液配比方法混合新的营养液。这种方法主要原理是根据太阳辐射强度 而改变营养液的配比，在夜间时没有太阳辐射，则营养液的配比方案就不变了。在我国，也开发出一些植物生长营养控制系统，一般通过基于P菌原理或PID 算法，以单片机为核心，实现植物生长营养液的自动控制。从国内外对植物对营养液的控制检测来看，主要根据营养液的电导率(Ec 值)和酸碱度(PH值)进行营养液的管理。实际上由于植物对营养液的吸收，营养 液中的离子成份会随着时间的推移而发生变化，有必要进行动态的检测和调整； 同样，在营养液循环系统中，可能会导致营养液成分失去平tf，造成营养液中某些成份的不足或过剩，有必要对营养液的成份配比进行有效控制。无土栽培环境中，植物的生长受自然环境(如光照、温度、湿度、空气等) 的影响，植物的生长状况往往在一小片区域内具有相似性，如喜阳植物在阳光 充足的地方的植物往往都生长得比较好，而光线是一种区域性的.室内温度和湿 度对比较适应植物生长的地方多数植物生长的比较好，温度和湿度也是一种区 域性的参数，两个相临的植物的这些参数变化不大。这些外界参数在现有的植物 生长检测中没有很好地体现，而现有的植物生长检测主要集中于单根植物的生 长状况，而没有考虑到植物生长的区域性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种面向生长区域的植物生 长检测及营养液控制系统及其控制方法，并通过营养液控制器控制植物的营养 液的给送。本专利技术通过网络化区域的环境监测实现植物生长环境的检测，极大 程度上提高检测植物生长的检测有效性。本方案的目的通过下述技术方案来实现 一种植物生长^:测及营养液控制 系统，其包括植物根系水份检测传感器、植物根系EC值检测传感器、PH值检测 传感器、温度传感器、湿度传感器、光线传感器、单片机控制单元、网络通信 单元及营养液控制单元；所述植物根系水份检测传感器、植物根系EC值检测传感器、PH值检测传感 器分別用于检测植物的生长营养情况，并向营养液控制单元提供直接的植物营 养检测婦；所述温度传感器、湿度传感器、光线传感器用于4企测植物生长的外部环境， 并向单片机控制单元和营养液控制单元提供该外部环境数据，以利其进行外部 决策，进行植物营养程度推理和判断所述单片机控制单元用于营养检测数据及外部环境数据的计算、网络数据 的收发、植物生长状态的推理及营养液控制单元的控制；所述网络通信单元负责实现整个系统相关数据的通信，并将本植物位置和 生长状况的相关数据传输给其它植物的单片机控制单元；所述营养液控制单元用于对执行单片机控制单元的控制信号，实现植物营 养液的供给。所述系统还包括与单片机控制单元连接的显示单元，用于显示当前植物的 生长状况数据和环境数据，包括植物的EC值、PH值、水份值、当前的光线强度、5温度及湿度。所述系统还包括与单片机控制单元连接的报警电路单元，其根据植物生长 状况缺陷、营养液不足及网络不能连接的状况进行报警。系统将单个植物生长状况检测数据通过无线蓝牙方式传输给整个植物生长 环境中的其它植物控制系统，传送的数据包括本植物所处的环境数据及营养数据。所述单片机控制单元包括单片机，及与单片机连接的扩展闪存FLASH模块、 内存RAM模块、晶振模块、蓝牙通信模块。 所述单片机型号为AT89C2051。所述蓝牙通信模块型号为ROK101008,与单片机的UART1相连。 所述所述显示单元为自带汉字字库的KS0108控制芯片的液晶显示器。 所述温度传感器和湿度传感器为集成的OM287935,其与单片机控制单元的 UART2相连。本专利技术还提供了一种植物生长检测及营养液控制系统的控制方法，其包括 以下步骤a. 系统初始化，设定植物初始营养液配比、报警参数、网络参数、系统模 型参数、定时参数；b. 采集本节点及其它植物控制系统节点植物的水份、EC值、PH值，并采集 现场温度、湿度、光线强度值；c. 根据设定的水份、EC及PH参数与其它附近节点的环境参数，判断所需的 营养液配比；d. 通过营养液控制单元控制植物营养液供给开关时延，判断参数是否达到 警戒值，是则报警，并显示现场状况和采集值；否则返回步骤b。本专利技术方案与现有技术相比具有以下优点和有益效果首先，本专利技术通过检测植物生长环境，如光照、温度、湿度等，并通过对 植物区域的判断与推理，实现作物生物状况的检测。其次，通过网络化的监测，将离散的单个植物生长数据提供给其它植物控 制系统，以利对整个植物环境进行总体监控，并根据大环境的数据进行更有效 的植物生长状况的推导。第三，本系统设置了植物生长状态显示和报警模块，以提供给管理人员更 直观的对本生长环境的了解，以利更好的管理和对营养液配比的优化。附图说明图l是本专利技术植物生长检测及营养液控制系统原理框图； 图2是本专利技术中单片机控制单元的原理图； 图3是本专利技术的采集与控制执行流程图。 具体实施例方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方 式不限于此。如图1所示， 一种植物生长检测及营养液控制装置与系统，系统包括植物根系水份检测传感器i、植物根系EC值检测传感器2、 ra值检测传感器3、温度传感器4、湿度传感器5、光线传感器6、单片才几控制单元7，显示单元8、网 络通信单元9、营养液控制单元IO、报警电路单元ll。植物根系水份检测传感器1、植物根系EC值检测传感器2、 PH值冲全测传感 器3分别用于检测植物的生长营养，用于向营养液控制单元10提供直接的植物 营养检测数据；温度传感器4、湿度传感器5、光线传感器6用于植物生长的外部环境，用 于向单片机控制单元7和营养液控制单元IO提供区域性的外部数据，以利其进 行外部决策；单片机控制单元7用于对本系统核心进行管理和控制，包括数据的计算、 网络数据的收发、植物生长状态的推理、控制营养液单元、显示的控制、报警 的控制等；显示单元8用于显示当前的生长状况数据和环境数据，如植物的EC值、PH 值、水份值、当前的光线强度、温度、湿度、以及所给的营养液值等；系统中网络通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种植物生长检测及营养液控制系统，其特征在于，其包括植物根系水份检测传感器（１）、植物根系ＥＣ值检测传感器（２）、ＰＨ值检测传感器（３）、温度传感器（４）、湿度传感器（５）、光线传感器（６）、单片机控制单元（７）、网络通信单元（９）及营养液控制单元（１０）；　　　　所述植物根系水份检测传感器（１）、植物根系ＥＣ值检测传感器（２）、ＰＨ值检测传感器（３）分别用于检测植物的生长营养情况，并向营养液控制单元（１０）提供直接的植物营养检测数据；　　　　所述温度传感器（４）、湿度传感器（５）、光线传感器（６）用于检测植物生长的外部环境，并向单片机控制单元（７）和营养液控制单元（１０）提供该外部环境数据，以利其进行外部决策，进行植物营养程度推理和判断；　　　　所述单片机控制单元（７）用于营养检测数据及外部环境数据的计算、网络数据的收发、植物生长状态的推理及营养液控制单元（１０）的控制；　　　　所述网络通信单元（９）负责实现整个系统相关数据的通信，并将本植物位置和生长状况的相关数据传输给其它植物的单片机控制单元；　　　　所述营养液控制单元（１０）用于对执行单片机控制单元（７）的控制信号，实现植物营养液的供给。...

【技术特征摘要】
1、一种植物生长检测及营养液控制系统，其特征在于，其包括植物根系水份检测传感器(1)、植物根系EC值检测传感器(2)、PH值检测传感器(3)、温度传感器(4)、湿度传感器(5)、光线传感器(6)、单片机控制单元(7)、网络通信单元(9)及营养液控制单元(10)；所述植物根系水份检测传感器(1)、植物根系EC值检测传感器(2)、PH值检测传感器(3)分别用于检测植物的生长营养情况，并向营养液控制单元(10)提供直接的植物营养检测数据；所述温度传感器(4)、湿度传感器(5)、光线传感器(6)用于检测植物生长的外部环境，并向单片机控制单元(7)和营养液控制单元(10)提供该外部环境数据，以利其进行外部决策，进行植物营养程度推理和判断；所述单片机控制单元(7)用于营养检测数据及外部环境数据的计算、网络数据的收发、植物生长状态的推理及营养液控制单元(10)的控制；所述网络通信单元(9)负责实现整个系统相关数据的通信，并将本植物位置和生长状况的相关数据传输给其它植物的单片机控制单元；所述营养液控制单元(10)用于对执行单片机控制单元(7)的控制信号，实现植物营养液的供给。2、 根据权利要求l所述的植物生长检测及营养液控制系统，其特征在于， 所述系统还包括与单片机控制单元(7)连接的显示单元(8),用于显示当前植 物的生长状况数据和环境数据，包括植物的EC值、PH值、水份值、当前的光线 强度、温度及湿度。3、 根据权利要求2所述的植物生长检测及营养液控制系统，其特征在于， 所述系统还包括与单片机控制单元(7)连接的报警电路单元(11)，其根据植 物生长状况缺陷、营养液不足及网络不能连接的状况进行报警。4、 根据权利要求3所述的植物生长检测及营养液控制系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明武，杨波，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]