家庭阳台智能菜园系统

摘要

家庭阳台智能菜园系统，本发明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。

主权项

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、服务号、企业号；设备功能是为服务号提供的物联网解决方案，设备功能建立在微信硬件平台之上；设备功能允许硬件设备厂商通过服务号，将用户与其拥有的智能设备相连；通过申请阳台家庭阳台智能菜园的微信公众平台服务号，开通该服务号的设备功能，并通过WebAPI进行微信应用开发，能够实现以微信为入口控制智能菜园设备；家庭阳台智能菜园服务器采用第三方云服务器，通过部署该服务器，能够响应由微信服务器发起的http请求，并且能够与智能菜园的Wi‑Fi通信模块建立通信，从而作为中间服务器，实现微信和智能菜园设备的信息传递。