一種基于現(xiàn)場可編程門陣列的智能社區(qū)澆水系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于現(xiàn)場可編程門陣列的智能社區(qū)澆水系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)包括可編程邏輯陣列控制系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)、社區(qū)澆水系統(tǒng)，其中，所述可編程邏輯陣列控制系統(tǒng)用于接收所述監(jiān)測系統(tǒng)檢測獲取的環(huán)境數(shù)據(jù)，根據(jù)所述環(huán)境數(shù)據(jù)控制所述澆水系統(tǒng)進行澆水作業(yè)；所述監(jiān)測系統(tǒng)用于檢測外部環(huán)境的環(huán)境數(shù)據(jù)，將所述環(huán)境數(shù)據(jù)傳送至所述可編程邏輯陣列控制系統(tǒng)；所述社區(qū)澆水系統(tǒng)用于根據(jù)所述編程邏輯陣列控制系統(tǒng)發(fā)出的控制指令進行澆水作業(yè)。在本發(fā)明實施例中，根據(jù)社區(qū)內(nèi)的植物種類、光照、空氣干濕度和土壤濕度實時智能的獲得社區(qū)內(nèi)的植物需水量，并通過水泵對植物進行自動澆灌，簡單易操作。
【專利說明】
一種基于現(xiàn)場可編程門陣列的智能社區(qū)澆水系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及智能澆水技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于現(xiàn)場可編程門陣列的智能社區(qū) 饒水系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的自動澆花設(shè)備普遍采用預(yù)先設(shè)定固定澆水量方法，部分方法可以根據(jù)監(jiān)測 土壤的濕度自動開啟水栗進行澆水。預(yù)先設(shè)定固定澆水量的方法是通過單片機設(shè)定固定時 間長度進行澆水。監(jiān)測土壤濕度澆水方法是采用單片機進行控制，單片機連接土壤濕度傳 感器，監(jiān)測傳感器濕度變化值，通過外接水栗電機控制芯片驅(qū)動水栗電機進行澆水。單片機 接收傳感器探測的土壤濕度值，再根據(jù)預(yù)置的土壤濕度參考值和土壤溫度值，判斷是否需 要澆花，在判斷需要澆花時，驅(qū)動水栗澆花，實現(xiàn)了自動控制的澆花方法。例如，專利號為 ZL2012207068 00.1、專利號CN203226113 U、專利號CN 102960218 A的實用新型中公開的 自動澆水系統(tǒng)，根據(jù)預(yù)置固定的土壤濕度參考值和土壤溫度值，判斷是否需要澆花，在判斷 需要澆花時，驅(qū)動水栗啟動澆花，實現(xiàn)了自動控制的澆花方法。但是現(xiàn)有大量技術(shù)中，對于 澆水量的控制都是預(yù)先在自動澆花設(shè)備中設(shè)定的，每次澆水時并不進行調(diào)整。同時，已有的 偶有能調(diào)整澆水量的方法中，澆水量的設(shè)定都是基于土壤濕度的檢測。例如，專利號為CN 104012376 A的發(fā)明專利公開了根據(jù)花卉生長周期對澆水量進行調(diào)整的方法?；ɑ茉诓煌?的生長周期其需要的土壤濕度并不相同，根據(jù)生長周期對土壤的濕度進行調(diào)整，通過檢測 土壤濕度的變化控制澆水量。同時，該方法只能針對單一花卉進行澆花控制?，F(xiàn)有澆花設(shè)備 普遍缺乏根據(jù)花草品種對澆水量進行調(diào)整的方法，造成花卉需水量不同而枯萎，甚至死亡。 因此，現(xiàn)有澆花技術(shù)沒有綜合花卉種類、光照、空氣干濕度和土壤濕度性能指標(biāo)同時進行定 制澆水，澆灌過程具有盲目性及隨意性的特點?；ɑ苌L過程中，澆水量的多少影響花卉生 長速度，如果澆水量過多或過少都將引起花卉健康，甚至死亡。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于現(xiàn)場可編程門陣 列的智能澆水系統(tǒng)，根據(jù)外部環(huán)境因素實時智能的獲得社區(qū)內(nèi)的植物需水量，并通過水栗 對植物進行自動澆灌，簡單易操作。
[0004] 為了解決上述問題，本發(fā)明提出了一種基于現(xiàn)場可編程門陣列的智能社區(qū)澆水系 統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:可編程邏輯陣列控制系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)、社區(qū)澆水系統(tǒng)，其中：
[0005] 所述可編程邏輯陣列控制系統(tǒng)用于接收所述監(jiān)測系統(tǒng)檢測獲取的環(huán)境數(shù)據(jù)，根據(jù) 所述環(huán)境數(shù)據(jù)控制所述澆水系統(tǒng)進行澆水作業(yè)；
[0006] 所述監(jiān)測系統(tǒng)用于檢測外部環(huán)境的環(huán)境數(shù)據(jù)，將所述環(huán)境數(shù)據(jù)傳送至所述可編程 邏輯陣列控制系統(tǒng)；
[0007] 所述社區(qū)澆水系統(tǒng)用于根據(jù)所述編程邏輯陣列控制系統(tǒng)發(fā)出的控制指令進行澆 水作業(yè)。
[0008] 優(yōu)選地，所述可編程邏輯陣列控制系統(tǒng)包括:信息接收單元、存儲單元、數(shù)據(jù)處理 單元、控制指令發(fā)送單元，其中：
[0009] 所述信息接收單元用于接收所述監(jiān)測系統(tǒng)檢測獲取的外部環(huán)境數(shù)據(jù)，并將所述環(huán) 境數(shù)據(jù)傳送至所述數(shù)據(jù)處理單元；
[0010] 所述存儲單元用于存儲樣本植物特性，所述樣本植物特性至少包括植物名稱、喜 光性和最佳種植濕度；
[0011] 所述數(shù)據(jù)處理單元用于根據(jù)所述存儲單元存儲的植物樣本特性和所述信息接收 單元獲取的環(huán)境數(shù)據(jù)進行處理，獲取處理結(jié)果，將所述處理結(jié)果發(fā)送至所述控制指令發(fā)送 單元；
[0012] 所述控制指令發(fā)送單元用于根據(jù)所述處理結(jié)果向所述澆水系統(tǒng)發(fā)出澆水作業(yè)指 令。
[0013] 優(yōu)選地，所述監(jiān)測系統(tǒng)包括光探測單元、空氣濕度探測單元、土壤濕度探測單元的 一種或多種組合，用于監(jiān)測植物外部環(huán)境的環(huán)境數(shù)據(jù)。
[0014] 優(yōu)選地，所述社區(qū)澆水系統(tǒng)包括水栗單元和IXD顯示單元；
[0015] 所述水栗單元用于根據(jù)所述編程邏輯陣列控制系統(tǒng)發(fā)出的控制指令進行澆水作 業(yè)；
[0016] 所述IXD顯示單元用于顯示智能澆水系統(tǒng)的目錄設(shè)置及輸出。
[0017]在本發(fā)明實施例中，根據(jù)社區(qū)內(nèi)的植物種類、光照、空氣干濕度和土壤濕度實時智 能的獲得社區(qū)內(nèi)的植物需水量，并通過水栗對植物進行自動澆灌，簡單易操作。
【附圖說明】
[0018] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0019] 圖1是本發(fā)明實施例中的智能社區(qū)澆水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成示意圖；
[0020]圖2是本發(fā)明實施例中的智能社區(qū)澆水系統(tǒng)的又一結(jié)構(gòu)組成示意圖。
【具體實施方式】
[0021] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0022] 圖1是本發(fā)明實施例中的智能社區(qū)澆水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成示意圖，如圖1所示，該系 統(tǒng)包括:可編程邏輯陣列控制系統(tǒng)12、監(jiān)測系統(tǒng)11、澆水系統(tǒng)13，其中：
[0023] 可編程邏輯陣列控制系統(tǒng)12用于接收監(jiān)測系統(tǒng)11檢測獲取的環(huán)境數(shù)據(jù)，根據(jù)環(huán)境 數(shù)據(jù)控制澆水系統(tǒng)13進行澆水作業(yè)；
[0024] 監(jiān)測系統(tǒng)11用于監(jiān)測外部環(huán)境的環(huán)境數(shù)據(jù)，將環(huán)境數(shù)據(jù)傳送至可編程邏輯陣列控 制系統(tǒng)12;
[0025] 社區(qū)澆水系統(tǒng)13用于根據(jù)編程邏輯陣列控制系統(tǒng)12發(fā)出的控制指令進行澆水作 業(yè)。
[0026] 圖2是本發(fā)明實施例中的智能社區(qū)澆水系統(tǒng)的又一結(jié)構(gòu)組成示意圖，如圖2所示， 該可編程邏輯陣列控制系統(tǒng)12包括:信息接收單元121、存儲單元122、數(shù)據(jù)處理單元123、控 制指令發(fā)送單元124,其中：
[0027] 信息接收單元121用于接收監(jiān)測系統(tǒng)11檢測獲取的外部環(huán)境數(shù)據(jù)，并將環(huán)境數(shù)據(jù) 傳送至所述數(shù)據(jù)處理單元123;在接收到監(jiān)測的外部環(huán)境數(shù)據(jù)時，對這些數(shù)據(jù)進行一個初步 處理，如出去這些數(shù)據(jù)的雜質(zhì)等。
[0028] 存儲單元122用于存儲樣本植物特性，樣本植物特性至少包括植物名稱、喜光性和 最佳種植濕度;在該存儲單元122中存儲著一定數(shù)量的植物樣本，其中包括這些植物樣本的 植物名稱、種類、喜光性、最佳生長溫度和最佳生長濕度等，這些樣本的數(shù)量不少于50種。
[0029] 數(shù)據(jù)處理單元123用于根據(jù)存儲單元122存儲的植物樣本特性和信息接收單元獲 取121的環(huán)境數(shù)據(jù)進行處理，獲取處理結(jié)果，將處理結(jié)果發(fā)送至控制指令發(fā)送單元124;首先 定義理想澆水因子m和實際澆水因子r，當(dāng)r>m時，表明植物需要澆水，反之，則不需要澆水。 在澆水過程中動態(tài)更新實際澆水因子，并與理想澆水因子比較，當(dāng)理想澆水因子大于實際 澆水因子時，停止?jié)菜?。將存儲模塊中樣本植物分類為非常喜光、喜光、正常、喜陰、非常喜 陰五類，并分另丨」設(shè)探測光權(quán)值為91、92、93、94和95(91>92>93>94>95>0)，光強數(shù)值為0，空氣干 濕度相對數(shù)值為t，土壤濕度為s。則實際澆花因子r的表達(dá)式為：
其中i = 1，···，5〇
[0030] 控制指令發(fā)送單元124用于根據(jù)處理結(jié)果向澆水系統(tǒng)13發(fā)出澆水作業(yè)指令。
[0031] 該監(jiān)測系統(tǒng)11包括光探測單元111、空氣濕度探測單元112、土壤濕度探測單元113 的一種或多種組合，用于監(jiān)測植物外部環(huán)境的環(huán)境數(shù)據(jù)。通過這些監(jiān)測單元實時監(jiān)測該植 物所在的位置的環(huán)境數(shù)據(jù)的變化，并實時傳送至可編程邏輯陣列控制系統(tǒng)12中，讓可編程 邏輯陣列控制系統(tǒng)12根據(jù)這些環(huán)境數(shù)據(jù)進行決策處理。
[0032] 該社區(qū)澆水系統(tǒng)13包括水栗單元131和IXD顯示單元132;
[0033]水栗單元131用于根據(jù)編程邏輯陣列控制系統(tǒng)12發(fā)出的控制指令進行澆水作業(yè)； 在接到澆水指令之后，該水栗單元131開始進行工作，并根據(jù)澆水指令工作時間控制在指令 規(guī)定時間內(nèi)。
[0034] IXD顯示單元132用于顯示智能澆水系統(tǒng)的目錄設(shè)置及輸出；在LCD顯示器上輸入 需要澆水的對象植物，在輸入該植物之后，在可編程邏輯陣列控制系統(tǒng)12中的存儲單元122 內(nèi)進行匹配，獲取到植物的基本信息，并顯示在IXD顯示器上。
[0035]具體實施過程中的該系統(tǒng)的工作具體步驟如下：
[0036] (1)根據(jù)植物種類和生長規(guī)律確定理想澆花因子m;
[0037] (2)初始化光探測傳感器、空氣干濕度探測傳感器、土壤濕度探測傳感器和現(xiàn)場可 編程邏輯門陣列控制器；
[0038] (3)設(shè)定采樣時間間隔為ΛΤ，初始時間為T0，則第j次采樣的時間為T0+j ΛΤ，其中 j = l,2,3···, js；
[0039] (4)將第j次采樣的光探測傳感器、空氣干濕度探測傳感器和土壤濕度探測傳感器 數(shù)值反饋到可編程邏輯陣列控制器；
[0040] (5)在可編程邏輯陣列中計算第j次采樣的實際澆水因子4+的數(shù)值，并把該數(shù) 值存儲到可編程邏輯陣列內(nèi)部的片內(nèi)可讀寫存儲器，固定采樣時間間隔ΛΤ定向動態(tài)刷新。 具體來說實際澆水因子為：
[0041]
[0042] (6)比較m和的大小，若wbm表明植物需要澆水，反之，則不需要澆水；
[0043] (7)可編程邏輯陣列接收植物澆水的指令驅(qū)動水栗澆水，并將輸出結(jié)果顯示在LCD 屏幕，實現(xiàn)自動控制的澆水方法。
[0044] 在本發(fā)明實施例中，根據(jù)社區(qū)內(nèi)的植物種類、光照、空氣干濕度和土壤濕度實時智 能的獲得社區(qū)內(nèi)的植物需水量，并通過水栗對植物進行自動澆灌，簡單易操作。
[0045] 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解上述實施例的各種方法中的全部或部分步驟是可 以通過程序來指令相關(guān)的硬件來完成，該程序可以存儲于一計算機可讀存儲介質(zhì)中，存儲 介質(zhì)可以包括：只讀存儲器（R〇M，Read Only Memory)、隨機存取存儲器（RAM，Random Access Memory)、磁盤或光盤等。
[0046] 另外，以上對本發(fā)明實施例所提供的一種基于現(xiàn)場可編程門陣列的智能社區(qū)澆水 系統(tǒng)進行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以 上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般 技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在【具體實施方式】及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述， 本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
【主權(quán)項】
1. 一種基于現(xiàn)場可編程門陣列的智能社區(qū)澆水系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括:可編 程邏輯陣列控制系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)、社區(qū)澆水系統(tǒng)，其中： 所述可編程邏輯陣列控制系統(tǒng)用于接收所述監(jiān)測系統(tǒng)檢測獲取的環(huán)境數(shù)據(jù)，根據(jù)所述 環(huán)境數(shù)據(jù)控制所述澆水系統(tǒng)進行澆水作業(yè)； 所述監(jiān)測系統(tǒng)用于監(jiān)測外部環(huán)境的環(huán)境數(shù)據(jù)，將所述環(huán)境數(shù)據(jù)傳送至所述可編程邏輯 陣列控制系統(tǒng)； 所述社區(qū)澆水系統(tǒng)用于根據(jù)所述編程邏輯陣列控制系統(tǒng)發(fā)出的控制指令進行澆水作 業(yè)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能社區(qū)澆水系統(tǒng)，其特征在于，所述可編程邏輯陣列控制系 統(tǒng)包括:信息接收單元、存儲單元、數(shù)據(jù)處理單元、控制指令發(fā)送單元，其中： 所述信息接收單元用于接收所述監(jiān)測系統(tǒng)檢測獲取的外部環(huán)境數(shù)據(jù)，并將所述環(huán)境數(shù) 據(jù)傳送至所述數(shù)據(jù)處理單元； 所述存儲單元用于存儲樣本植物特性，所述樣本植物特性至少包括植物名稱、喜光性 和最佳種植濕度； 所述數(shù)據(jù)處理單元用于根據(jù)所述存儲單元存儲的植物樣本特性和所述信息接收單元 獲取的環(huán)境數(shù)據(jù)進行處理，獲取處理結(jié)果，將所述處理結(jié)果發(fā)送至所述控制指令發(fā)送單元； 所述控制指令發(fā)送單元用于根據(jù)所述處理結(jié)果向所述澆水系統(tǒng)發(fā)出澆水作業(yè)指令。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能社區(qū)澆水系統(tǒng)，其特征在于，所述監(jiān)測系統(tǒng)包括光探測單 元、空氣濕度探測單元、土壤濕度探測單元的一種或多種組合，用于監(jiān)測植物外部環(huán)境的環(huán) 境數(shù)據(jù)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能社區(qū)澆水系統(tǒng)，其特征在于，所述社區(qū)澆水系統(tǒng)包括水栗 單元和LCD顯示單元； 所述水栗單元用于根據(jù)所述編程邏輯陣列控制系統(tǒng)發(fā)出的控制指令進行澆水作業(yè)； 所述LCD顯示單元用于顯示智能澆水系統(tǒng)的目錄設(shè)置及輸出。
【文檔編號】A01G25/00GK105993838SQ201610325893
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月17日
【發(fā)明人】陳湘萍, 傅文淵, 林格
【申請人】中山大學(xué)