TRIZ理論在智能澆花控制系統研究中的應用

滕海坤，梁欣欣，蔣翊彬

（黑河學院 計算機與信息工程學院，黑龍江 黑河 164300）

無論是城市還是農村，人們都在家中種植一些自己喜愛的花草，擺放觀賞或凈化空氣的盆栽，但是由于長時間出門在外，家中這些花草或盆栽無人照顧，如果長時間沒有澆水就會面臨枯竭而亡。因此，為了解決這個問題，文章利用TIRZ理論設計了一款以單片機為核心，土壤傳感器為檢測器件，繼電器控制水泵的智能澆花系統，做到無需人工干預自動澆灌；同時，現在人們養植物都是比較隨性的，對花草或盆栽了解不夠，使植物的成活率不高，導致該問題的原因是植物生長需要適宜的土壤濕度，這會使植物不能正常健康生長，本系統也能夠解決相應問題，讓花草或盆栽得到及時適量的澆灌，節約了人力資源，有利于植物的健康生長。

1 工作原理

由于不同的花草或盆栽有不同的需水特性，澆水應做到適時適量，按需求澆灌。本設計使用單片機和模數轉換器為系統核心，根據土壤檢測探頭檢測盆栽土壤當前的濕度，與設定的適宜植物生長溫度范圍進行比較，如果檢測的土壤濕度值低于單片機設定范圍的下限值，單片機控制繼電器開關閉合，水泵進行工作；如果檢測土壤濕度的值高于單片機設定范圍的上限值，單片機控制繼電器開關斷開，水泵停止工作。同時，系統設計了四組澆灌裝置，通過單片機采用查表的方法來實現每組澆水量的模糊控制，也就是說單片機根據需要控制每組澆灌裝置的水量，使系統可以達到澆灌多種花草或盆栽的目的。在軟件設計時，將其土壤濕度值允許區間存入表格中，即模糊控制響應表，這些數據均是人們長期積累的經驗值，并將表格事先置入ROM存儲區的某一位置中供查表使用。例如：對仙人掌進行自動澆灌，單片機將采集到的濕度信號與表格中的仙人掌最小濕度值進行比較，當采集到的濕度值小于表格中的最小濕度值時，開始澆水；當采集到的濕度值大于表格中仙人掌的最大濕度值時，停止澆水，從而有針對性地控制澆灌的時機和水量。

2 應用TRIZ的解決思路

（1）系統完備性法則。一個完整的智能控制系統應具有執行功能、傳動功能、能源功能和控制功能等集中功能。文章利用TRIZ理論中的完備性法判斷整個系統都包含哪些執行裝置、傳動裝置、動力裝置、能量源、控制裝置和產品組成。系統完備性法則如圖1所示。

圖1 系統完備性法則

圖2 系統的九屏幕圖

（2）九屏幕圖。九屏幕圖法是TRIZ理論中提出的一種克服思維慣性的創新思維方法。同時也是技術創新過程中廣泛應用于解決工程問題的一種有效工具。文章利用九屏幕圖涉及到系統的現在、過去和未來等九個方面，使作者能夠從更廣的視角多方面、多層次和多維度系統地看待問題，從而更好地解決創新問題。我國現在身處大發展大變革時代，科技也在不斷地進步，從文章來講，澆花系統并不是只有這一種，所描述的澆花系統不過是對之前進行總結，并結合當今時代“取長補短”出來的結果。智能澆花系統的九屏幕圖如圖2所示。

（3）最終理想解。系統的最終理想解：①設計的最終目標——系統能夠自己澆花；于理想化最終結果——系統自己能夠利用技術澆花；③達到理想解的障礙是——系統進行澆花時需要外接水源；④出現這種障礙的結果是——無法提高水資源的利用率；⑤不出現這種障礙的條件是——實現蒸汽-＞水的充分轉化。

（4）方案生成。根據TRIZ理論中的系統完備性法則、組件分析、九屏幕圖和最終理想解，結合實際需求，最終確定本系統的設計方案，并得出試驗品，經操作人員實際使用，從組裝過程到使用各方面指標都滿足當前的用戶要求。

3 結語

智能澆灌是一項綠色環保、節約勞動力的實踐工程，其意義較為深遠，有廣闊的發展空間。文章所述的智能澆花系統，適用于家居、辦公室等場所，可以有效地解決現實生活中存在的問題，減少人力資源，科學澆灌。而TRIZ創新理論作為創新方法的一種，在解決實際問題、產品改進、新產品研發等方面起到了積極作用。文章利用這一創造性的思維方法，結合現有的解決方案存在的現實問題進行創新性的解決，并進一步對整個裝置進行創造研發，最終設計出一個具有創新性、實用性、智能化的設計方案。

參考文獻

［1］曹福全.創新思維與方法概論［M］.哈爾濱：黑龍江教育出版社，2009.