室內植物智能養護系統的研發

吳國娟+高默雷+劉秀+張潤久+劉佳文

摘 要：針對現有植物養護機存在的不適宜陽臺農業的問題，研發了新型室內植物生態養護系統，介紹了生態保室內植物智能養護系統的功能和特點。

關鍵詞：陽臺農業；環境；智能養護系統

中圖分類號：S220.39 文獻標識碼：A DOI編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2014.02.026

Research and Development of Maintenance Systems of Indoor Plant

WU Guo-juan1， GAO Mo-lei1， LIU Xiu1， ZHANG Run-jiu1， LIU Jia-wen2

（1.Tianjin Aimin Network Technology Company Limited， Tianjin 300090，China；2.Tianjin Agricultural University，Tianjin 300384，China）

Abstract： Aimed to the problems that existing maintenance machine was not suitable for the balcony agriculture， we researched and developed new maintenance systems of indoor plant， introduced the function and characteristics of Shentaibao maintenance systems of indoor plant.

Key words： balcony agriculture；environment；intelligent maintenance system

陽臺農業具有發展的可持續性，陽臺農業是建立在陽臺生態學、植物生理學、植物栽培學、植物營養學等基礎上的一門科學，它具有比傳統農業更大的發展空間與前景。傳統農業在生產中常因土壤板結，鹽堿化的加劇，或者污染后重茬病的出現等問題，使它的生產力越來越低，而陽臺農業不存在上述的這些問題，而且陽臺農業在設計管理上是一種完全無污染的可循環持續發展的農業模式。栽培后殘留的養液可用氣霧培實現重復利用，收獲后的秸稈垃圾可以通過箱式或桶式發酵提取液肥重新返還至水培或氣培的養液中，真正實現物種間生態間的平衡，是可持續無污染循環經濟農業的一種。

隨著陽臺農業的興起與發展，人們對生活品質的要求不斷提高，傳統的簡單種植和隨機管理已不能滿足人們的觀賞和食用需要。家居種植畢竟需要專業護養，因此人們急需一種能夠自動進行種植養護和能夠進行近程和遠程控制的室內植物智能養護系統。

1 現有植物養護機存在的問題

目前，已有部分商家推出了植物養護機的業務，但是現有的植物養護機存在以下一些問題。

（1）現有植物養護機多采用先進行大棚培育后移植到花盆中進行培養的方式，雖然在一定程度上解決了存活率的問題，但是后期的科學培養以及因材澆液等得不到有效的指導。

（2）一般不具備由用戶或監護中心遠程實時遙控的能力，即使植物出現了緊急情況，在用戶沒有到達家之前，全無遙控處理植物的手段，只能聽任植物自身成長。

（3）現有產品大多只是設計為一種植物服務，資源共享率低。

（4）大多數產品不具備自動緊急處理能力，均為人工處理，速度慢、效率低并且容易出錯。

（5）現有植物養護機大多依照用戶自主判斷，缺乏有效的理論指導，存活率降低。

（6）現有植物養護機對植物種植完全依靠用戶經驗，無論植物的情況出現何種變化，用戶也只能根據經驗進行處理，缺乏智能化自動檢測管理能力。

（7）現有植物養護機大多不具備系統與用戶直接聯系的功能，如果植物出現緊急情況，不能及時通知用戶進行快速處理。

綜上所述，現有的植物養護機主要采用人工處理方式，存在存活率低、實時監控能力差、處理速度慢、自動化處理程度低等問題。

2 生態保室內植物智能養護系統的功能

生態保室內植物智能養護系統是針對市場所需開發的一種室內植物智能養護系統。系統能夠通過傳感裝置檢測植物狀態，根據不同植株的生長需求量身制定生長解決方案，并由電腦自動控制進行澆水、施肥、補光、加濕等操作，以保證植物健康生長。系統具備遠程控制功能，支持網頁、智能手機瀏覽控制。

其優點和功能主要有：

（1）本養護系統由植物養護機、植株管理后臺和遠程控制網站3部分組成。養護機以不同的外觀形態配合專業的種植容器和營養基質滿足植物的栽培需要；管理后臺根據不同的品種設置相應的養護策略；遠程控制網站可以讓用戶隨時登陸遙控養護操作，感受人機互動的完美體驗。

（2）能夠實現智能補光、補水、施肥、加濕等控制，克服了室內環境制約的光照不足、養護經驗不足等問題。為“城市農夫”提供科學、簡單的種植指導和協助，讓不會種菜的人無需學習即可成為種植高手。

（3）本養護系統的遠程控制網站可以方便地遙控后臺控制處理設備的工作，無論用戶離后臺控制處理設備距離有多遠，只要連接到因特網或移動互聯網都可以得到后臺控制處理設備的服務，使用戶無論身在何處都能及時準確地對植物進行“照顧”。

（4）本養護系統的后臺控制處理設備為用戶提供一個遠程設置平臺，用戶可以方便地為每一個植物遠程隨機設置多種檢測方案和危急處理預案，并儲存在后臺控制處理設備中，由該設備自動控制執行。

（5）本養護系統的后臺控制處理設備采用高性能計算機對植物的生理數據進行分析和處理工作，減小了客戶端數據采集和控制設備的工作壓力，具有速度快、存儲量大、數據處理能力強以及自動危急處理的能力，可以自行完成植物的緊急事務處理，提高緊急事件的處理速度和效率，減少人為失誤的發生。

（6）本養護系統采用移動互聯網、因特網、GPRS無線網等現代數字數據通訊技術，保證了數據傳輸的可靠性、安全性和多樣性，增加了系統的抗干擾能力和通信能力。

（7）本養護系統采用電路交換與分組交換技術，具有大容量服務能力，一個后臺控制處理設備可以同時為多個相同品種的植物提供實時監控和緊急處理以及數據傳輸的功能，可同時為多個數據采集控制系統提供監控功能。

（8）本養護系統的后臺控制處理設備可以短信方式及時通知遠程客戶端，在植物出現緊急情況時，用戶可以及時了解到植物的相關情況，便于迅速做出處理。

（9）本養護系統的后臺控制處理設備在植物生長指標不正常的時候，能夠及時向遠程客戶端用戶發出聲音報警，用以提示用戶。

（10）本實用新型能夠對盆栽植物的生長參數進行實時檢測，養護機機體配有溫濕度傳感裝置，可將測量的數據準確無誤地傳送至后臺控制處理設備，對植物的生長數據進行快速自動分析處理，提高了植物的存活率，具有實時監控能力強、處理速度快、自動化程度高等特點，對于個性化種植、健康植物及物聯網的應用具有深遠的影響。

3 生態保室內植物智能養護系統的特點

由于陽臺農業的應用受室內格局和裝修風格的影響較大，因此用一款產品滿足所有用戶需求的目標是不切合實際的，這需要產品的外形及組件要有較強的靈活性和廣泛的適應性。

生態保室內植物智能養護系統其產品核心部分為智能控制盒，它小巧、輕便，可隨意擺放。其他輔助產品的配件有滴管設備、補光設備、種植容器、傳感設備。這些部分都可自成一體，并可共同與智能控制盒搭配使用。將以上系統配件靈活搭配即可根據用戶需求滿足不同的產品功能。

整個系統的外觀完全由用戶自主確定大小和基本形態，例如花架式、花盆式、柜式等。

在產品外觀確定后將系統各部分配件做對應的擺放和連接即構成了整個控制系統中的養護機部分，再配合控制后臺和遠程頁面的連接即構成了整個智能養護系統。

參考文獻：

[1] 張原.屋頂農業之陽臺種菜研究[J].長江蔬菜，2012（3）：1-4.

[2] 姜宇棟，韓濤，王驥騰，等.一種適用于家庭使用的陽臺農業生態系統[J].河北漁業，2012（2）：60-61.

[3] 張朋飛，羅田偉，王昆.室內花卉作用及養護方法[J].內蒙古農業科技，2010（2）：118-120.

[4] 趙影，張敏，吳鳳英.溫室花卉栽培中多變量數據采集與監控[J].河南農業科學，2008（9）：113-115.

[5] 王紀華，趙春江，黃文江，等.定量遙感參數與作物肥水模型鏈接初探[J].華北農學報，2001，16（4）：52-58.

[6] 劉博文.河南省數字農業應用研究概況與發展策略[J].河南農業科學，2011，40（3）：14-18.

[7] 狄麗英，曹福寬.室內觀賞植物的栽培與養護[J].山西農業科學，2008，36（2）：78-79.

[8] 李翔，楊寶祝，郭天財，等.基于WebGIS和ES集成技術的農作物管理地理信息系統研究[J]. 華北農學報，2003，18（2）：106-109.

[9] 鄭國清，尹紅征，段韶芬，等.作物模擬研究中的模型檢驗[J].華北農學報，2003，18（2）：110-113.

[10] 趙戎.農業園區某型供水系統（試驗型）液位控制電路的故障分析和處理[J].內蒙古農業科技，2012（5）：54-55.

[11] 趙華民，王鳳花，張淑娟，等.農田環境溫濕度采集儀的設計與試驗[J].山西農業科學，2010，38（8）：106-109.

[12] 余華，呂寧波.基于無線傳感器網絡的農田信息采集系統的研究[J].河南農業科學，2011，40（5）：177-180.

[13] 馬興，王巍，韓潔，等.以物聯網技術加快實現農業現代化[J].山西農業科學，2011，39（4）：376-378.

[14] 王媚，黃韜，李光.淺談我國陽臺農業發展現狀及走向[J].上海蔬菜，2013（1）：8-9.

[15] 劉艷鵬，蔣衛杰，余宏軍.無土栽培中應用有機肥料的研究進展[J].內蒙古農業大學學報，2007，28（9）：260-263.

[16] 馬享優，信麗媛，王曉蓉，等.國內農業領域物聯網研究與應用現狀分析[J].天津農業科學，2012，18（6）：69-72.

[17] 楊寶祝.城市陽臺上的伊甸園——陽臺農業[J].北京農業，2013（16）：46-49.