CN108271678B - 基于物联网的植物生长环境管理装置及管理方法 - Google Patents

Abstract

基于物联网的植物生长环境管理装置及管理方法，属于物联网植物培养领域，为了解决植物培养中对于采集的光照强度更为充分利用的问题，在上底板与分割板间和下底板与分隔板间，均具有由若干栽培管固定形成的栽培面，其安装在培养台并由支撑杆支撑，且支撑杆与机械转轴相连，机械转轴与步进电机相连，步进电机安装在支撑柱中，支撑柱与机械转轴相连；各栽培管汇集并连接于软管，软管连通各栽培管与培养液储存箱，在各栽培管与软管直接的连接通道上设置电磁阀，所述的栽培管中具有液位传感器，栽培面上安装有光照强度传感器，效果是充分利用了采集的光照强度信息。

Description

基于物联网的植物生长环境管理装置及管理方法

技术领域

本发明属于物联网植物培养领域，涉及一种基于物联网的植物生长环境管理装置。

背景技术

国内很多家庭都种植有各种观赏性的植物，然而常常疏忽了对于植物的照顾，由于大部分人对于植物栽培方法的认识不当，造成了植物无法正常生长，达不到观赏的目的。现行的对植物生长环境的管理调控更适用于大规模生产，其系统结构复杂、体积较大、造价昂贵，不适合普通家庭使用，而且，现有的管理装置，其控制执行受限，对于采集光照强度，并不用于执行自动光照增强的用途，导致光照强度的收集无意义。

发明内容

为了解决植物培养中对于采集的光照强度更为充分利用的问题，本发明提出如下技术方案：一种基于物联网的植物生长环境管理装置，包括透明盒体框架，框架具有上、下两个底板，及位于上、下两个底板间的分隔板，该分隔板固定于盒体框架，在上底板与分割板间和下底板与分隔板间，均具有由若干栽培管固定形成的栽培面，其安装在培养台并由支撑杆支撑，且支撑杆与机械转轴相连，机械转轴与步进电机相连，步进电机安装在支撑柱中，支撑柱与机械转轴相连；各栽培管汇集并连接于软管，软管连通各栽培管与培养液储存箱，在各栽培管与软管直接的连接通道上设置电磁阀，所述的栽培管中具有液位传感器，栽培面上安装有光照强度传感器，并于所述上底板、分隔板上设置LED光源，所述液位传感器、光照强度传感器与单片机的输入相连，LED光源、电磁阀与单片机的输出相连，所述的单片机连接物联网通信模块。

作为技术方案的补充，所述的单片机、物联网通信模块集成于亚克力盒子中，并置于上底板或分隔板上。

作为技术方案的补充，所述的培养台与水平方向呈45度倾斜角安装。

作为技术方案的补充，还包括Wifi模块，其连接于单片机。

作为技术方案的补充，还包括对电磁阀的检测装置，所述检装置包括电磁阀检测系统、设备壳体，设备壳体上具有平台，电磁阀由电磁阀固定装置固定于平台，所述的电磁阀固定装置包括安装在平台并形成封闭区域的遮挡板、遮挡板内安装固定钳、与固定钳固定的钳体轨道，以及可沿钳体轨道滑动的活动钳，遮挡板通过连接杆将钳体轨道固定在其上，所述的固定钳与活动钳相向设置，所述的固定钳、活动钳沿着径向开出对应的螺孔，并有带有螺纹的螺旋杆与螺纹孔旋动配合以使活动钳沿钳体轨道滑动并靠近固定钳。

作为技术方案的补充，所述的平台下方对应电磁阀固定装置安装泄油漏斗，卸油漏斗由软管连接并流入称重盘，称重模块安装在称重盘的下方以对称重盘称重，称重盘的下方对应设置油料收集框，所述的称重盘上具有电磁阀及出油口，出油口对应油料收集框。

作为技术方案的补充，所述的螺旋杆的端部一体或分体成型有旋转杆，其轴向与螺旋杆的轴向垂直或呈一角度。

作为技术方案的补充，电磁阀检测系统，包括用于输入测试电压、测试占空比信息的旋转编码器、电气接口、控制器、电磁阀驱动电路、电磁阀、称重模块、物联网通信模块及电源；旋转编码器连接控制器的输入端，电气接口连接控制器的输出端，电气接口的输出端连接驱动电路，驱动电路连接电磁阀并以测试电压、测试占空比信息而形成的脉冲信号控制电磁阀开度，所述称重模块用于称重电磁阀不同开度下喷出的油的重量，且称重模块连接于控制器以将称重信息传输至控制器，物联网通信模块连接于控制器。

作为技术方案的补充，电磁阀检测系统还包括连接于控制器以显示输入测试电压、测试占空比信息、重量的显示器。

作为技术方案的补充，所述的电源为可控电源，连接于对其输出电压、占空比以控制的控制器，电磁阀检测系统还包括对电磁阀驱动的工作电流采集的模拟信号采集器，其连接于驱动电路。

有益效果：本发明栽培面安装在培养台3-3并由支撑柱支撑，且支撑柱与机械转轴相连，机械转轴与步进电机相连；栽培面上安装有光照强度传感器，并于所述上底板、分隔板上设置LED光源，从而能对光照强度信息采集，并提供了在构造上，能随动光照强度的信息指示转动的装置，并且，进一步提供LED对光照强度补充，充分利用了采集的光照强度信息。本发明各栽培管汇集并连接于软管，软管连通各栽培管与培养液储存箱，在各栽培管与软管直接的连接通道上设置电磁阀，所述的栽培管中具有液位传感器，也充分的利用液位信息，实现的自动补给培养液的目的。

附图说明

图1是基于物联网的电磁阀检测装置的外形图；

图2是电磁阀固定装置的结构示意图；

图3是基于物联网的电磁阀检测系统的结构框图；

图4是本发明基于物联网的植物生长环境管理装置的结构示意图。

1-1.显示器，1-2.电气接口，1-3.旋转编码器，1-4.自锁开关，1-5.自锁开关，1-6.旋转编码器，1-7.自复位按钮，1-8.电气接口，1-9.清洁口，1-10.连接杆，1-11.脚踏板，1-12.万向轮；

2-1.遮挡板，2-2.钳体轨道，2-3.连接杆，2-4.旋转杆，2-5.固定钳，2-6.活动钳，2-7.螺旋杆，2-8.泄油漏斗，2-9.软管，2-10称重盘，2-11称重模块，2-12开关电磁阀，2-13油料收集框；

3-1.数据处理控制及无线数据传送模块，3-2.液位传感器，3-3.培养台3-3，3-4.光照强度传感器，3-5.培养液储存箱，3-6.栽培管，3-7.LED光源，3-8.机械转轴，3-9.支撑柱，3-10.支撑杆，3-11.软管，3-12.电磁阀，3-13.上底板，3-14.下底板，3-15.分隔板。

具体实施方式

如图4所示，一种基于物联网的植物生长环境管理装置，包括透明盒体框架，框架具有上、下两个底板，及位于上、下两个底板间的分隔板3-15，该分隔板3-15固定于盒体框架，在上底板3-13与分割板间和下底板3-14与分隔板3-15间，均具有由若干栽培管3-6固定形成的栽培面，其安装在培养台3-3并由支撑杆3-10支撑，且支撑杆3-10与机械转轴3-8相连，机械转轴3-8与步进电机相连，步进电机安装在支撑柱3-9中，支撑柱3-9与机械转轴3-8相连；各栽培管3-6汇集并连接于软管3-11，软管3-11连通各栽培管3-6与培养液储存箱3-5，在各栽培管3-6与软管3-11直接的连接通道上设置电磁阀3-12，所述的栽培管3-6中具有液位传感器3-2，栽培面上安装有光照强度传感器3-4，并于所述上底板3-13、分隔板3-15上设置LED光源3-7，所述液位传感器3-2、光照强度传感器3-4与单片机的输入相连，LED光源3-7、电磁阀3-12与单片机的输出相连，所述的单片机连接物联网通信模块。

上述单片机、物联网无线通信模块组成数据处理控制及无线数据传送模块3-1，其内部主要包括以Stm32单片机为核心的电路，其对采集到的光照强度、液位信息进行处理，并控制相应的步进电机转动、LED开关及亮度、电磁阀3-12开度，用亚克力盒子该模块的电路系统包裹，以防止电路受到破坏，盒子底面为20cm*20cm的正方形，高为6cm。将该模块通过螺钉固定于整个装置的顶面上或者分隔板3-15上，这样可以有效的将电路系统与液体的部分(如栽培管3-6道)分隔开来，既方便装置的供电。又能有效防止培养液进入电路造成短路等问题。对于无线数据传输，采取的是WiFi与手机互联，实现无线控制；该模块内部还集成有电磁阀3-12驱动电路以及电机驱动电路，用于驱动电磁阀3-12和步进电机。

所述液位传感器3-2用来测量栽培管3-6中培养液的量，如通过一个探针与培养液接触，当液位降低到一定程度，传感器会发出一个电信号传递给数据处理控制及无线数据传送模块3-1，由数据处理控制及无线数据传送模块3-1经过处理之后，将当前各个栽培管3-6的液位高度数据通过无线网络传送给用户手机APP，用户可以实时监控栽培管3-6中的液位高度，并且可以控制电磁阀3-12来控制是否输送培养液，当电磁阀3-12打开时，培养液存储箱中的培养液会由于重力而沿着塑料软管3-11通过电磁阀3-12流入栽培管3-6中，当液位高度达到用户设定标准时，液位传感器3-2输出一个电信号给数据处理控制及无线数据传送模块3-1，数据处理控制及无线数据传送模块3-1便会控制电磁阀3-12关闭，停止培养液的输送。

光强传感器用来测量栽培管3-6周围环境的光照强度大小；得到的光强数据传输给数据处理控制及无线数据传送模块3-1，数据处理控制及无线数据传送模块3-1将数据通过无线网络传送给用户手机，用户在手机的APP上可以实时监控光强数据，并且可以控制驱动步进电机旋转，以带动机械转轴3-8、支撑柱3-9及培养台3-3旋转，至光照强度更高的区域，并启动LED光源3-7，增强光照强度，从而提高植物的光照强度。

培养液储存箱3-5用来预先存放一定量的培养液，该装置为底面是边长50cm的正方形，长100cm的长方体盒子，PVC材质，其通过螺钉被固定于上底板3-13，将培养液箱存放于上底板3-13，当电磁阀3-12打开时，培养液可以依靠自身的重力势能，自动通过塑料软管3-11流入栽培管3-6道

栽培管3-6，为长2m，直径75mm的圆柱管，在管道壁上开有直径为25mm的圆孔，栽培管3-6一端与电磁阀3-12相连，一端的管内具有液位传感器3-2。

支撑杆3-10一端和培养台3-3连接，另一端和机械转轴3-8连接，用于支撑机械转轴3-8以及传递机械转轴3-8所产生的扭矩。机械转轴3-8上端与支撑杆3-10相连接，下端与支撑柱3-9中及支撑柱3-9内的步进电机连接。

当太阳光强度减弱时，光强传感器得到的光强数据会传送给数据处理控制及无线数据传送模块3-1,数据处理控制及无线数据传送模块3-1会控制支撑柱3-9中的步进电机转动从而带动机械转轴3-8转动，机械转轴3-8的转动会使得培养台3-3在水平方向上旋转，进而使得栽培管3-6在水平方向上旋转，旋转到光强较大的角度，最大化利用太阳光。

塑料软管3-11一端与培养液存储箱连接，塑料软管3-11直径为20mm，软管3-11上连接很多小塑料软管3-11，直径为10mm，小塑料软管3-11分别与各电磁阀3-12连接。软管3-11具有一定的柔韧性，这样能够保证培养台3-3在水平旋转的时候不会将其扯断。电磁阀3-12一端与小塑料软管3-11连接，另一端与栽培管3-6连接，用于控制培养液是否输送。

培养台3-3用于连接机械转轴3-8、固定光强传感器以及电磁阀3-12，其为45度固定于机械转轴3-8上，使得栽培管3-6按照一定的梯度排列，能够最大化的获得太阳光照。

电源采用12v直流供电，由光强传感器3-4、液位传感器3-2采集包括光照强度、培养液液位的植物的生长环境数据，并传送给数据处理控制以及无线数据传送模块3-1，数据处理控制以及无线数据传送模块3-1控制步进电机3-9启动，进而使得机械转轴3-8旋转，机械转轴3-8带动支撑杆3-10在水平方向上旋转，进而使得培养台3-3以及栽培管3-6在水平方向上旋转，同时数据在数据处理控制以及无线数据传送模块经过处理，将植物生长环境数据通过无线装置传输给用户手机，用户通过手机APP或者直接操作数据处理控制及无线数据传送模块3-1的按键即可对植物生长环境、生长条件进行调整，当光照强度不足时，打开LED灯，增大光照强度，当光照强度充足时又会控制LED灯关闭；当培养液液位较低时，液位传感器3-2会发出一个电信号传递给数据处理控制及无线数据传送模块3-1，由数据处理控制及无线数据传送模块3-1经过处理之后将当前各个栽培管的液位高度数据通过无线网络传送给用户手机APP，用户可以实时监控栽培管中的液位高度，并且可以控制电磁阀3-12来控制是否输送培养液，当电磁阀3-12打开时，培养液储存箱3-5中的培养液会由于重力而沿着塑料软3-11，并通过小塑料软管和电磁阀3-12流入栽培管中，当液位高度达到用户设定标准时，液位传感器3-2又会输出一个电信号给数据处理控制及无线数据传送模块3-1，数据处理控制及无线数据传送模块3-1便会控制电磁阀3-12关闭，停止培养液的输送，由上述方法实现对植物生长环境的智能化管理。

在一种实施例中，所述电磁阀的检测装置，如图1所示，基于物联网的电磁阀检测装置，包括基于物联网的电磁阀检测系统、设备壳体，设备壳体上具有平台，该设备壳体的操作面板上设置显示器1-1、电气接口1-2、1-8、旋转编码器1-3、自锁开关1-4、1-5、自复位按钮1-7，上述方案中，如图3所示，电磁阀由电磁阀固定装置固定于平台，所述的电磁阀固定装置包括安装在平台并形成封闭区域的遮挡板2-1，遮挡板2-1内安装固定钳2-5、与固定钳2-5固定的钳体轨道2-2，以及可沿钳体轨道2-2滑动的活动钳2-6，遮挡板2-1通过连接杆2-3将钳体轨道2-2固定在其上，所述的固定钳2-5与活动钳2-6相向设置，所述的固定钳2-5、活动钳2-6沿着径向开出对应的螺孔，并有带有螺纹的螺旋杆2-7与螺纹孔旋动配合以使活动钳2-6沿钳体轨道2-2滑动并靠近固定钳2-5。所述的平台下方对应电磁阀固定装置安装泄油漏斗2-8，卸油漏斗2-8由软管2-9连接并流入称重盘2-10，称重模块2-11安装在称重盘2-10的下方以对称重盘2-10称重，称重盘2-10的下方对应设置油料收集框2-13，所述的称重盘上具有电磁阀及出油口，出油口对应油料收集框2-13。

所述检测装置通过电气接口1-2或电气接口1-8连接好待测试的电磁阀。使用旋转编码器1-3或旋转编码器1-6调试测试参数，并于显示器1中显示相关参数，使用自复位按钮1-7控制测试的开始和停止，测试完成则由显示器1-1显示所测试的结果，显示正常的电气特性曲线和参数与所测试得到的电气特性曲线和参数。为了对于上述作出进一步说明，对检测系统作出如下详细说明，如图2所示，基于物联网的电磁阀检测系统，包括用于输入测试电压、测试占空比信息的旋转编码器、电气接口、控制器、电磁阀驱动电路、电磁阀、称重模块、物联网通信模块及电源；旋转编码器连接控制器的输入端，电气接口连接控制器的输出端，电气接口的输出端连接驱动电路，驱动电路连接电磁阀并以测试电压、测试占空比信息而形成的脉冲信号控制电磁阀开度，所述称重模块用于称重电磁阀不同开度下喷出的油的重量，且称重模块连接于控制器以将称重信息传输至控制器，物联网通信模块连接于控制器。所述的电源为可控电源，连接于对其输出电压、占空比以控制的控制器。检测系统还包括对电磁阀驱动的工作电流采集的模拟信号采集器，其连接于驱动电路。在一种方案中，调整旋转编码器，输出当前周期下的测试电压、测试占空比信息至控制器，控制器为单片机，单片机对采集信息处理并输出对应的驱动信号，该信号为脉冲信号，该脉冲信号输出至驱动电路，驱动电路根据脉冲信号以调节电磁阀的开度，从而使得不同的输入测试电压、测试占空比信息时，电磁阀具有不同的开度，电磁阀的泄油量不同。

对于电磁阀固定装置，其使用是在需要夹紧电磁阀时，旋转旋转杆2-4使得螺旋杆2-7转动，使活动钳2-6移动到距离固定钳2-5的合适位置，然后在固定钳和活动钳之间放上电磁阀。继续顺时针旋转旋转杆2-4，使得螺旋杆2-7顺时针转动，活动钳2-6在钳体轨道2-2上往靠近固定钳2-5的方向上水平运动，直至电磁阀被固定在固定钳2-5和活动钳钳2-6之间。固定钳2-5和活动钳2-6相对的内侧面都有相应的纹理，增加摩擦力。由于螺旋杆2-7、固定钳2-5和活动钳2-6都有较大的摩擦力，能使电磁阀夹紧而不松动。

完成电磁阀的固定后，使电磁阀通过检测装置的的电气接口完成电路的连接和油管的连接。完成连接后，设置参数，便可开始测量。开始测量后，电磁阀喷出的油会在泄油漏斗2-8中完成收集，直接通过软管2-9流入称重盘2-10。在测量完成后，称重盘2-10里所装的是一个测量周期所喷出的油，经过称重模块2-11的采集后由控制器计算出流量。然后称重盘2-10中的油通过开关电磁阀2-12释放到油料收集框中，经过处理后回流到油桶。

以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造披露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于物联网的植物生长环境管理装置，其特征在于，包括透明盒体框架，框架具有上、下两个底板，及位于上、下两个底板间的分隔板，该分隔板固定于盒体框架，在上底板与分割板间和下底板与分隔板间，均具有由若干栽培管固定形成的栽培面，其安装在培养台并由支撑杆支撑，且支撑杆与机械转轴相连，机械转轴与步进电机相连，步进电机安装在支撑柱中，支撑柱与机械转轴相连；各栽培管汇集并连接于软管，软管连通各栽培管与培养液储存箱，在各栽培管与软管直接的连接通道上设置电磁阀，所述的栽培管中具有液位传感器，栽培面上安装有光照强度传感器，并于所述上底板、分隔板上设置LED光源，所述液位传感器、光照强度传感器与单片机的输入相连，LED光源、电磁阀与单片机的输出相连，所述的单片机连接物联网通信模块；

还包括对电磁阀的检测装置，所述检测装置包括电磁阀检测系统、设备壳体，设备壳体上具有平台，电磁阀由电磁阀固定装置固定于平台，所述的电磁阀固定装置包括安装在平台并形成封闭区域的遮挡板、遮挡板内安装固定钳、与固定钳固定的钳体轨道，以及可沿钳体轨道滑动的活动钳，遮挡板通过连接杆将钳体轨道固定在其上，所述的固定钳与活动钳相向设置，所述的固定钳、活动钳沿着径向开出对应的螺孔，并有带有螺纹的螺旋杆与螺纹孔旋动配合以使活动钳沿钳体轨道滑动并靠近固定钳；

所述的平台下方对应电磁阀固定装置安装泄油漏斗，卸油漏斗由软管连接并流入称重盘，称重模块安装在称重盘的下方以对称重盘称重，称重盘的下方对应设置油料收集框，所述的称重盘上具有电磁阀及出油口，出油口对应油料收集框；

所述的电磁阀检测系统，包括用于输入测试电压、测试占空比信息的旋转编码器、电气接口、控制器、电磁阀驱动电路、电磁阀、称重模块、物联网通信模块及电源；旋转编码器连接控制器的输入端，电气接口连接控制器的输出端，电气接口的输出端连接驱动电路，驱动电路连接电磁阀并以测试电压、测试占空比信息而形成的脉冲信号控制电磁阀开度，所述称重模块用于称重电磁阀不同开度下喷出的油的重量，且称重模块连接于控制器以将称重信息传输至控制器，物联网通信模块连接于控制器。

2.如权利要求1所述的基于物联网的植物生长环境管理装置，其特征在于，所述的单片机、物联网通信模块集成于亚克力盒子中，并置于上底板或分隔板上。

3.如权利要求1所述的基于物联网的植物生长环境管理装置，其特征在于，所述的培养台与水平方向呈45度倾斜角安装。

4.如权利要求1所述的基于物联网的植物生长环境管理装置，其特征在于，还包括Wifi模块，其连接于单片机。

5.如权利要求1所述的基于物联网的植物生长环境管理装置，其特征在于，所述的螺旋杆的端部一体或分体成型有旋转杆，其轴向与螺旋杆的轴向垂直或呈一角度。

6.如权利要求1所述的基于物联网的植物生长环境管理装置，其特征在于，电磁阀检测系统还包括连接于控制器以显示输入测试电压、测试占空比信息、重量的显示器，所述的电源为可控电源，连接于对其输出电压、占空比以控制的控制器，电磁阀检测系统还包括对电磁阀驱动的工作电流采集的模拟信号采集器，其连接于驱动电路。

7.一种基于物联网的植物生长环境管理装置的管理方法，其特征在于：使用一种基于物联网的植物生长环境管理装置用于管理，所述管理装置包括透明盒体框架，框架具有上、下两个底板，及位于上、下两个底板间的分隔板，该分隔板固定于盒体框架，在上底板与分割板间和下底板与分隔板间，均具有由若干栽培管固定形成的栽培面，其安装在培养台并由支撑杆支撑，且支撑杆与机械转轴相连，机械转轴与步进电机相连，步进电机安装在支撑柱中，支撑柱与机械转轴相连；各栽培管汇集并连接于软管，软管连通各栽培管与培养液储存箱，在各栽培管与软管直接的连接通道上设置电磁阀，所述的栽培管中具有液位传感器，栽培面上安装有光照强度传感器，并于所述上底板、分隔板上设置LED光源，所述液位传感器、光照强度传感器与单片机的输入相连，LED光源、电磁阀与单片机的输出相连，所述的单片机连接物联网通信模块；

还包括对电磁阀的检测装置，所述检测装置包括电磁阀检测系统、设备壳体，设备壳体上具有平台，电磁阀由电磁阀固定装置固定于平台，所述的电磁阀固定装置包括安装在平台并形成封闭区域的遮挡板、遮挡板内安装固定钳、与固定钳固定的钳体轨道，以及可沿钳体轨道滑动的活动钳，遮挡板通过连接杆将钳体轨道固定在其上，所述的固定钳与活动钳相向设置，所述的固定钳、活动钳沿着径向开出对应的螺孔，并有带有螺纹的螺旋杆与螺纹孔旋动配合以使活动钳沿钳体轨道滑动并靠近固定钳；

所述的平台下方对应电磁阀固定装置安装泄油漏斗，卸油漏斗由软管连接并流入称重盘，称重模块安装在称重盘的下方以对称重盘称重，称重盘的下方对应设置油料收集框，所述的称重盘上具有电磁阀及出油口，出油口对应油料收集框；

所述的电磁阀检测系统，包括用于输入测试电压、测试占空比信息的旋转编码器、电气接口、控制器、电磁阀驱动电路、电磁阀、称重模块、物联网通信模块及电源；旋转编码器连接控制器的输入端，电气接口连接控制器的输出端，电气接口的输出端连接驱动电路，驱动电路连接电磁阀并以测试电压、测试占空比信息而形成的脉冲信号控制电磁阀开度，所述称重模块用于称重电磁阀不同开度下喷出的油的重量，且称重模块连接于控制器以将称重信息传输至控制器，物联网通信模块连接于控制器；

上述单片机、物联网无线通信模块组成数据处理控制及无线数据传送模块，其内部主要包括以Stm32单片机为核心的电路，其对采集到的光照强度、液位信息进行处理，并控制相应的步进电机转动、LED开关及亮度、电磁阀开度，用亚克力盒子对该模块的电路系统包裹，以防止电路受到破坏，盒子底面为20cm*20cm的正方形，高为6cm；将该模块通过螺钉固定于整个装置的顶面上或者分隔板上；对于物联网无线通信，采取的是WiFi与手机互联，实现无线控制；该模块内部还集成有电磁阀驱动电路以及电机驱动电路，用于驱动电磁阀和步进电机；所述液位传感器用来测量栽培管中培养液的量，当液位降低到一定程度，传感器会发出一个电信号传递给数据处理控制及无线数据传送模块，由数据处理控制及无线数据传送模块经过处理之后，将当前各个栽培管的液位高度数据通过无线网络传送给用户手机APP，用户可实时监控栽培管中的液位高度，并且可控制电磁阀来控制是否输送培养液，当电磁阀打开时，培养液存储箱中的培养液会由于重力而沿着塑料软管通过电磁阀流入栽培管中，当液位高度达到用户设定标准时，液位传感器输出一个电信号给数据处理控制及无线数据传送模块，数据处理控制及无线数据传送模块便会控制电磁阀关闭，停止培养液的输送；光强传感器用来测量栽培管周围环境的光照强度大小；得到的光强数据传输给数据处理控制及无线数据传送模块，数据处理控制及无线数据传送模块将数据通过无线网络传送给用户手机，用户在手机的APP上可以实时监控光强数据，并且可以控制驱动步进电机旋转，以带动机械转轴、支撑柱及培养台旋转，至光照强度更高的区域，并启动LED光源，增强光照强度，从而提高植物的光照强度；培养液储存箱3-5用来预先存放一定量的培养液，该装置为底面是边长50cm的正方形，长100cm的长方体盒子，PVC材质，其通过螺钉被固定于上底板，将培养液箱存放于上底板，当电磁阀打开时，培养液可以依靠自身的重力势能，自动通过塑料软管流入栽培管；栽培管为长2m，直径75mm的圆柱管，在管道壁上开有直径为25mm的圆孔，栽培管一端与电磁阀相连，一端的管内具有液位传感器；支撑杆一端和培养台连接，另一端和机械转轴连接，用于支撑机械转轴以及传递机械转轴所产生的扭矩；机械转轴上端与支撑杆相连接，下端与支撑柱中及支撑柱内的步进电机连接；当太阳光强度减弱时，光强传感器得到的光强数据会传送给数据处理控制及无线数据传送模块,数据处理控制及无线数据传送模块会控制支撑柱中的步进电机转动从而带动机械转轴转动，机械转轴的转动会使得培养台在水平方向上旋转，进而使得栽培管在水平方向上旋转，旋转到光强较大的角度，最大化利用太阳光；塑料软管一端与培养液存储箱连接，塑料软管直径为20mm，软管上连接很多小塑料软管，直径为10mm，小塑料软管分别与各电磁阀连接；电磁阀一端与小塑料软管连接，另一端与栽培管连接，用于控制培养液是否输送；培养台用于连接机械转轴、固定光强传感器以及电磁阀，其为45度固定于机械转轴上，使得栽培管按照一定的梯度排列，能够最大化的获得太阳光照；电源采用12v直流供电，由光强传感器、液位传感器采集包括光照强度、培养液液位的植物的生长环境数据，并传送给数据处理控制以及无线数据传送模块，数据处理控制以及无线数据传送模块控制步进电机启动，进而使得机械转轴旋转，机械转轴带动支撑杆在水平方向上旋转，进而使得培养台以及栽培管在水平方向上旋转，同时数据在数据处理控制以及无线数据传送模块经过处理，将植物生长环境数据通过无线装置传输给用户手机，用户通过手机APP或者直接操作数据处理控制及无线数据传送模块的按键即可对植物生长环境、生长条件进行调整，当光照强度不足时，打开LED灯，增大光照强度，当光照强度充足时又会控制LED灯关闭；当培养液液位较低时，液位传感器会发出一个电信号传递给数据处理控制及无线数据传送模块，由数据处理控制及无线数据传送模块经过处理之后将当前各个栽培管的液位高度数据通过无线网络传送给用户手机APP，用户可实时监控栽培管中的液位高度，并且可以控制电磁阀来控制是否输送培养液，当电磁阀打开时，培养液储存箱中的培养液会由于重力而沿着塑料软，并通过小塑料软管和电磁阀流入栽培管中，当液位高度达到用户设定标准时，液位传感器又会输出一个电信号给数据处理控制及无线数据传送模块，数据处理控制及无线数据传送模块便会控制电磁阀关闭，停止培养液的输送。