一種太陽能戶外自動花架電氣系統簡介

劉富海++張定俊++金奕歆++韓成勇++黃璐瀅

摘 要：為解決目前高樓住戶養花占用空間、無法很好打理、花盆容易掉落等問題，特設計了一套不占用空間、智能養花、不易掉落的太陽能戶外自動花架系統，用于對高樓家庭用戶中養花的有效管理。本系統主要包括機械結構和控制系統兩大部分，文章主要是從控制系統對本裝置進行介紹。

關鍵詞：主控制器；太陽能板；用戶端；服務器端

分類號：TP23 文獻標識碼：A 文章編號：2095-2945（2017）27-0089-02

引言

隨著城鎮化的發展，城市人口越來越多，導致高樓越來越高，也越來越多。跟農村相比，種花成了城市中一大難題，但花花草草在人們的生活中扮演著重要的角色。陽臺上種花是大部分人的首選，原本就不大的陽臺空間，就顯得擁擠雜亂。于是陽臺外空間就成為大多數人的選擇，但大部分就是在陽臺外面弄一個架子，把花盆放在外面，進而可以節省陽臺的空間。

但由于大部分植物的生長過程中對環境的要求較高，不能接受高溫的暴曬和雨淋，經常會出現過一段時間花被養死的現象；再者，主人工作太忙，對花草管理時間太少，同樣會導致缺水死亡；重要的是，花盆在無防護的花架上很容易掉落對行人造成一定危險[1]。

針對以上問題，特設計一款太陽能戶外自動花架，旨在解決都市高樓人群種花養花難的問題，提高高層建筑中戶外種植的安全性；增加高層戶型的戶外空間利用率；減少主人對種植綠色植物的時間支出，增加種花的樂趣，進而滿足現代都市人對綠色生活的追求。

本系統主要有兩大部分組成，本文主要從電氣方面對系統進行介紹。

1 系統簡介

太陽能戶外自動花架以矩形伸縮拉桿為主體框架，外側以鋁板為底板放置花盆，為增加花架的安全性，使用奧氏體不銹鋼作為擋板護欄，護欄上安裝包有光線傳感器，濕度傳感器，溫度傳感器，以及太陽能板。鋁板下部安裝了雨水導向管，可將雨水收集儲存到水箱中作為滴灌的主水源。

主控制器（PLC）會根據光線感應器和溫度傳感器反饋的數據[2]，控制推桿電機的運動，讓植物盡可能的得到更多的陽光；而檢測到室外溫度過高時，主控制器會發出指令控制推桿電機收縮，帶動伸縮拉桿做回縮動作，同時控制遮陽網電機，帶動遮陽網做弧線運動，減少陽光對植物的直接照射，遭遇天氣突變時，防水遮陽網會啟動進入第二行程，避免植物直接淋雨；根據濕度傳感器反饋的數據，控制器會在清晨（7：30-8：30），傍晚（16：30-17：30）兩個時間段內控制水泵工作對植物進行滴灌補水[3]。

系統具有記憶學習功能，將感應器收集到的數據上傳到服務器進行比對，終端再發出指令控制各部件的運動，以實現智能化的自動“養”花的功能。系統具有遠程控制、監控功能，可通過APP軟件觀看當前和歷史狀態，并可控制花架實現伸縮放收、澆水、遮陽等功能；亦可人工控制，通過按鈕式操作，實現用戶為主體，機械部分為輔助的手動養花功能。三種模式可以自由切換[4]。

2 系統的電氣系統設計

系統包括主體端、控制端、服務器端和用戶端四部分，其中主體端包括放置花盆的花架，驅動花架進行伸縮的執行模塊，對溫度、濕度和光線進行檢測的傳感器模塊，對花瓶進行澆水的澆水模塊。服務器端包括根據用戶設定和傳感器模塊信息控制主體端各模塊運動的處理模塊，控制模塊通過網絡與處理模塊相連，用戶端通過網絡與控制模塊相連。

通過傳感器模塊對花架所處環境的溫度、濕度、光線進行檢測，并上傳至服務器端，由處理模塊進行數據對比，發送控制命令給控制模塊，控制各模塊進行運動，實現了智能化自動養花的功能。將處理模塊設置在服務器端上，減少了主體端硬件要求，降低了成本。用戶端能夠對主體端進行設定和控制，設定參數發送給控制模塊。控制模塊根據用戶設定控制澆水模塊對花架進行澆水。

系統的電源部分為設置在花架上的太陽能電池板和蓄電池組成，太陽能電池板與蓄電池模塊相連，太陽能電池板，在對花盆進行光照的時同也進行太陽能發電，生成的電能在蓄電池模塊進行存儲，用于對各模塊提供用電[5]。

系統框圖如圖1所示，包括主體端1、服務器端2和用戶端3。其中主體端包括放置花盆的花架，驅動花架進行伸縮的執行模塊4，對溫度、濕度和光線進行檢測的傳感器模塊6，對花瓶進行澆水的澆水模塊5、手動控制的按鍵模塊15。執行模塊、傳感器模塊、澆水模塊、按鍵模塊分別與控制模塊相連。傳感器模塊包括溫度檢查模塊11、濕度檢測模塊12和光線檢測模塊13。

3 結束語

本文主要介紹了一種太陽能戶外自動花架電氣系統，詳細的介紹了系統的功能，根據功能要求對電氣系統進行闡述，可以為花草愛好者提供一定的便利以及裝置制作者提供一定的借鑒。

參考文獻：

[1]陳福鵬.高樓陽臺盆花度夏避弊就利法[J].花木盆景：花卉園藝，2006（7）：21-21.

[2]李雪.數據化養花系統產品開發實踐[D].湖北工業大學，2016.

[3]姜娓娓，劉巧平.一種盆花自動澆水系統的設計[J].電子測試，2014（20）：4-6.

[4]許發翔，覃煥昌，潘大勝，等.一種基于物聯網的智能養花系統，CN106034803A[P].2016.

[5]馬榮朝，趙自強，陳開華，等.一種太陽能戶外自動洗浴設備，CN203

885397U[P].2014.endprint