基于物联网的抽屉式家用蔬菜生长柜控制系统

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1、2015年4月农机化研究第4期基于物联网的抽屉式家用蔬菜生长柜控制系统11222蔡宇，周泓，李许可，朱斌斌，代永辉(1．浙江大学仪器科学与工程学系，杭州310027;2．杭州汉徽光电科技有限公司，杭州310000)摘要:土地资源的紧缺和人口的增长性决定了城市居民很难获得私有的植物栽培土地。为了满足城市居民和特殊环境用户对高品质绿色蔬菜的需求，提出了一种基于物联网的抽屉式家用蔬菜生长柜方案。蔬菜生长柜以每一抽屉为一控制单元，通过各种传感器和调节控制设备对光照、温度、湿度等环境因素进行感知和调节，满足不同蔬菜在不同生产阶段所需的光照、

2、温度、水分、营养等环境因子需求。其环境因素的控制曲线保存于柜体的控制系统中，可通过物联网更新升级。研究结果表明:蔬菜生长柜受自然条件影响小，作物生产计划性强，生长速度快，周期短，自动化程度高，无污染，其多层式立体栽培方式可以节省60%～80%的土地。关键词:蔬菜生长柜;物联网;嵌入式系统+中图分类号:S604．7;TP212文献标识码:A文章编号:1003－188X(2015)04－0203－04DOI:10.13427/j.cnki.njyi.2015.04.048光照是蔬菜进行光合作用的必需条件，不论是光0引言的强度、组成及光

3、照时间的长短，对于生长发育都是随着生活品质的不断提高，城市居民对绿色、安重要的。蔬菜种类不同，对光照的强度要求也不同，全、健康食用蔬菜的需求越来越迫切，但是土地资源一般可分为强光蔬菜(如西瓜、黄瓜、番茄、茄子等)、的紧缺和人口的增长性决定了城市居民很难获得私中等光强度蔬菜(如白菜类、葱蒜类)和弱光性蔬菜有的蔬菜栽培土地。因此，本文提出了一种基于物联(如绿叶菜中的莴苣、菠菜、芹菜等)。同时，不同的蔬网的抽屉式家用蔬菜生长柜方案，根据蔬菜的最佳生菜种类对于光照时间长短要求也是不一样的。例如，长知识库，通过物联网技术，为蔬菜生长营造最佳

4、生白菜类、芥菜类等需要每天12～14h以上的光照条长环境，从而满足城市居民和特殊环境用户对高品质件，在较短的日照下不开花或延迟开花;大豆、苋菜、绿色蔬菜的需求。茼蒿等每天需要的光照时间为12～14h以下;而黄蔬菜生长发育一方面取决于植物本身的遗传特瓜、番茄等则对光照时间长短要求不严格，在较长或性，另一方面取决于外界环境条件，需要通过栽培技较短的光照下都能开花结实。此外，光质对蔬菜生长术创造最适宜的条件，主要包括光照、温度、湿度及营发育也有一定作用，日光中被叶绿素吸收最多的红光养等因素。本蔬菜生长柜可以根据不同的蔬菜类型，对植物同化

5、作用的效率最大，而蓝光则对蔬菜根系的以每一抽屉为一单元，满足不同蔬菜在不同生产阶段粗壮影响最大。所需的光照、温度、水分及营养等环境因子需求;可对每种蔬菜生长发育对温度的要求不同，都有温度选定的蔬菜栽培进行最佳的自动化光照、温度、湿度的三基点—最低温度、最适温度和最高温度，超出了等环境因素进行感知和调节，自动选择合适的多因子最高、最低范围，生理活动就会停止，甚至死亡。蔬菜环境条件，为蔬菜生长提供合适的生长环境。同时，不同生育期对温度的要求也有所不同:一般种子发芽该多因子环境条件可参数化后存储于生长柜中，也可期要求较高的温度;蔬菜幼苗

6、期的生长温度往往比发以通过物联网进行参数更新，从而保证蔬菜种类的方芽期低，苗期温度过高，易产生徒长;营养生长期一般便扩展。要求温度比幼苗期高;生殖生长期(即抽苔开花期)要求充足的阳光和较高的温度。1系统工作原理蔬菜产品含水量在90%以上，干物质占不到10%，水是蔬菜植株体内的重要成分，同时又是体内收稿日期:2014－04－18新陈代谢的溶剂。在种子发芽期，要求一定的土壤湿基金项目:国家“863计划”项目(2013AA103001)度，以利于种子萌发和胚轴伸长;在幼苗期，移栽后要作者简介:蔡宇(1990－)，男，福建仙游人，硕士研究

7、生，(E－mail)chongyucaiyan@163．com。浇水，使土地和根系密接，再按保持土壤湿润原则继·203·2015年4月农机化研究第4期续适量浇水;营养生长盛期和养分积累期，要求土壤2柜体控制器实现方案含水量达80～85%，需及时满足水分的要求，保证植株旺盛生长和产品器官的形成;开花期对土壤水分要本设计中，生长柜柜体由多个蔬菜生长因子传感求严格，水分过多或过少会引起落花落果。器组、多个执行器组和1个嵌入式控制器构成，每个蔬菜与其他作物一样，最需要的土壤元素也是柜体作为一个独立的网络节点，通过互联网与远程服氮、磷、钾，

8、其次为钙、镁、硫、铁等元素，微量元素也需务器进行数据通讯;多个柜体与远程服务器构成生长要。不同蔬菜种类对于氮、磷、钾三要素的要求有差柜专用物联网，可根据蔬菜生长的多因子参数优化曲别;叶菜类中的小型叶菜整个生长期需较多的氮肥，线来实现柜体内的蔬菜生长