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智能立体种植园设计与研究

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  摘 要:基于对阳台种植园的深入研究,研制出“智能立体种植园”模型。此款智能种植园内置智能光照系统和智能驱鸟器。智能光照系统在垂直空间上进行了拓展,并利用智能控制照明电路系统实现对各种植区的补光,使植物达到最佳的生长状态。此文详细介绍了此款智能立体种植园地设计与制作。
  关键词:智能补光;超声波传感器;环保;自动化控制
  我国国土面积居世界第三,但是人口却居世界第一,导致我们人均耕地面积不足世界人均耕地面积地三分之一。加上我国山地多,土地资源分布不平衡等种种原因导致耕地面积越来越紧缺。此款智能立体种植园通过垂直空间的拓展实现种植空间的最大利用,考虑到多层设计会导致植物生长过程中光照不足,设计了智能光照系统。智能光照系统利用太阳能蓄电系统自然储存能量,并将其转化为电能,借助智能控制系统对植物进行人工补光。
  智能光照系统
  1 功能简介
  “智能光照系统”通过并联电路的特点,借助数字逻辑电路将各路支路串联在控制电路上,并利用数个开关分别控制每一支路,从而达到可监控并且控制灯泡开关的目的。即解决了各层植物生长过程中关照不足的问题。
  2 “智能光照系统”的主要结构(图1、图2)
  3 “智能光照系统”的物理原理
  智能光照系统借助arduino和数字逻辑器来完成控制。其中开关内部为二进位加法器电路和移位寄存器。当未按下按钮时其二进位加法器各位部分显示为“0”,表示灯暗;当按下按钮时,其相应加“1”,表示灯亮;再次按下时,内部表示为“2”,又因为在二进制中“2”表示为“10”,而系统设定只显示个位则又表示为“0”此时灯暗。如此反复个位的数字量寄存在移位寄存器中,对外展示为高低电平的变化,输出通过arduino来控制灯的灭和亮。
  4 “智能光照系统”的制作方法
  第一部分:电源接入系统。利用太阳能蓄电池通过变压器转变为电压为220v、50hz的交流电。在接入的干路上安装防过载装置和变压器,防止电路过载和引出控制电路的供电。再将各支路并联接入干路中,再将智能控制開关的总控制开关与各支路开关连接,方便利用总开关进行控制。
  第二部分:并联支路上安装寄存器和加法器。相应的开关和用电设备。通过读取寄存器上的值来判断用电设备的值。利用mos管来控制灯的暗灭(实际大功率电器用继电器控制)。
  第三部分:连接支路用电设备和控制器以及用接入干路,调试设备至可准确控制灯的亮暗。
  第四部分:调试总控开关防止,将主控面板上显示的各个支路与实际支路相对应。
  第五部分:美化及装饰。
  5 “智能光照系统”的使用说明
  在未按按钮之前,开关对个种植园电路并无多大影响,只需在离开时观察主控面板上各个电路的情况,根据实际情况方便快捷地对各个电路进行断开,以达到节约资源的目的。
  参考文献:
  [1]程晨.Arduino开发实战指南.机械工业出版社,2012.
  [2]杨芳春.电机传动》.高等教育出版社,1995.
  [3]谢作敏,等.智能窗的设计与研究.科技资讯,2010.
  作者简介:沈陆洋(2002-),男,浙江湖州人,湖州中学学生。
  指导老师:徐丹,男,湖州中学教师。
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