智能立體種植園設(shè)計(jì)與研究

沈陸洋 徐丹

摘 要：基于對陽臺種植園的深入研究，研制出“智能立體種植園”模型。此款智能種植園內(nèi)置智能光照系統(tǒng)和智能驅(qū)鳥器。智能光照系統(tǒng)在垂直空間上進(jìn)行了拓展，并利用智能控制照明電路系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對各種植區(qū)的補(bǔ)光，使植物達(dá)到最佳的生長狀態(tài)。此文詳細(xì)介紹了此款智能立體種植園地設(shè)計(jì)與制作。

關(guān)鍵詞：智能補(bǔ)光；超聲波傳感器；環(huán)保；自動化控制

我國國土面積居世界第三，但是人口卻居世界第一，導(dǎo)致我們?nèi)司孛娣e不足世界人均耕地面積地三分之一。加上我國山地多，土地資源分布不平衡等種種原因?qū)е赂孛娣e越來越緊缺。此款智能立體種植園通過垂直空間的拓展實(shí)現(xiàn)種植空間的最大利用，考慮到多層設(shè)計(jì)會導(dǎo)致植物生長過程中光照不足，設(shè)計(jì)了智能光照系統(tǒng)。智能光照系統(tǒng)利用太陽能蓄電系統(tǒng)自然儲存能量，并將其轉(zhuǎn)化為電能，借助智能控制系統(tǒng)對植物進(jìn)行人工補(bǔ)光。

智能光照系統(tǒng)

1 功能簡介

“智能光照系統(tǒng)”通過并聯(lián)電路的特點(diǎn)，借助數(shù)字邏輯電路將各路支路串聯(lián)在控制電路上，并利用數(shù)個開關(guān)分別控制每一支路，從而達(dá)到可監(jiān)控并且控制燈泡開關(guān)的目的。即解決了各層植物生長過程中關(guān)照不足的問題。

2 “智能光照系統(tǒng)”的主要結(jié)構(gòu)（圖1、圖2）

3 “智能光照系統(tǒng)”的物理原理

智能光照系統(tǒng)借助arduino和數(shù)字邏輯器來完成控制。其中開關(guān)內(nèi)部為二進(jìn)位加法器電路和移位寄存器。當(dāng)未按下按鈕時其二進(jìn)位加法器各位部分顯示為“0”，表示燈暗；當(dāng)按下按鈕時，其相應(yīng)加“1”，表示燈亮；再次按下時，內(nèi)部表示為“2”，又因?yàn)樵诙M(jìn)制中“2”表示為“10”，而系統(tǒng)設(shè)定只顯示個位則又表示為“0”此時燈暗。如此反復(fù)個位的數(shù)字量寄存在移位寄存器中，對外展示為高低電平的變化，輸出通過arduino來控制燈的滅和亮。

4 “智能光照系統(tǒng)”的制作方法

第一部分：電源接入系統(tǒng)。利用太陽能蓄電池通過變壓器轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷簽?20v、50hz的交流電。在接入的干路上安裝防過載裝置和變壓器，防止電路過載和引出控制電路的供電。再將各支路并聯(lián)接入干路中，再將智能控制開關(guān)的總控制開關(guān)與各支路開關(guān)連接，方便利用總開關(guān)進(jìn)行控制。

第二部分：并聯(lián)支路上安裝寄存器和加法器。相應(yīng)的開關(guān)和用電設(shè)備。通過讀取寄存器上的值來判斷用電設(shè)備的值。利用mos管來控制燈的暗滅（實(shí)際大功率電器用繼電器控制）。

第三部分：連接支路用電設(shè)備和控制器以及用接入干路，調(diào)試設(shè)備至可準(zhǔn)確控制燈的亮暗。

第四部分：調(diào)試總控開關(guān)防止，將主控面板上顯示的各個支路與實(shí)際支路相對應(yīng)。

第五部分：美化及裝飾。

5 “智能光照系統(tǒng)”的使用說明

在未按按鈕之前，開關(guān)對個種植園電路并無多大影響，只需在離開時觀察主控面板上各個電路的情況，根據(jù)實(shí)際情況方便快捷地對各個電路進(jìn)行斷開，以達(dá)到節(jié)約資源的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]程晨.Arduino開發(fā)實(shí)戰(zhàn)指南.機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

[2]楊芳春.電機(jī)傳動》.高等教育出版社，1995.

[3]謝作敏，等.智能窗的設(shè)計(jì)與研究.科技資訊，2010.

作者簡介：沈陸洋（2002-），男，浙江湖州人，湖州中學(xué)學(xué)生。

指導(dǎo)老師：徐丹，男，湖州中學(xué)教師。