陈方灿，李晓辉，钟秋星
华北理工大学，河北唐山，063210
摘 要：该仪器基于51单片机、红外对管、步进电机、蜂鸣器、发光二极管、水箱等部件组成，实现利用生活废水，循环用水，节约水资源。通过红外对管接收信息的条件，通过电机控制开关，对植物进行浇灌。红外对管有两个，各安装在水箱的上下位置，监测水箱的水位，发光二极管的亮灭，表示上下红外对管的状态。这样节约人类的浇灌时间，还有效的保证植物的存活。该仪器的设置灵活，可以根据各种外界因素进行制作、修改程序，简单灵活，最重要的是成本低、效率高，在简单的居家里，拥有一个智能仪，不仅增加房屋的美感，而且还彰显居家的智能化。
关键词：智能化、自动浇灌、单片机
0.引言
全球最权威的机构独立环保机构---世界自然保护基金会发表了迄今为止最详尽的有关地球资源状况的报告。该报告预测，由目前人类自然资源的利用超出起更新能力的百分之二十，如果各国政府再不进行干预，2023年后人类的整体生活水平将会下降。水资源是地球不可缺失的一部分，没了水资源，地球将会是一个荒芜的星球。每年的水资源都是下降趋势，所以如果不加以各种措施进行节约，很难想象我们未来生活的模样。
目前我国每年约有100多亿立方米自来水被用来刷家用马桶和公共厕所，水资源浪费状况触目惊心！98年资料：全国每年排污量300亿吨，全国47个城市地下水受污染，占9.4%，全国78条主要河流54条遭受污染，我国七大水系有一半河段受到污染，86%城市河段污染超标。我国是一个干旱缺水严重的国家，淡水资源总量为28000亿立方米，占全球水资源的6%，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，居世界第四，但人均只有2200立方米，仅为世界平均水平的四分之一、美国的五分之一，在世界排名121，是全球水资源最贫乏的国家之一。
所以基于我国现状和人们的生活水平的分析，我们制作这样一个可以循环利用水资源的仪器，解决人们日常浪费水的问题，植物还可以进化空气，提高人们的身体质量，这是一个一举多得的仪器。
1.智能浇水仪发展状况
随着人们生活水平的提高，对生活环境越来越重视，对于绿色健康生活的意识也在逐年提升，大部分家庭都会在自家阳台种植一些植物，但是很多上班族经常会忘给盆栽浇水，导致盆栽很难养活；另外假期期间，很多家庭出去旅游，家里的盆栽没人看管。这就体现我们智能浇水仪的作用了，它不用家庭供电，三四个月换一次电池就可以了，占地面积也很小，安装也很容易，程序修改也很方便。家里如果有小孩的，也许这个小小的仪器还会引起他的兴趣，更早的去接触智能控制方面的知识。各方面来讲，智能浇水仪很适合现代的发展潮流，既给人们带来了方便，又带来了知识；不仅可以装饰房屋，还可以循环利用废水。
2.智能浇水仪的创新
该产品的设计模块包括51单片机、发光二极管、红外对管、步进电机、蜂鸣器，各部件相互协调，实现自动浇水，做到节约能源，优化环境。
本产品的特点是节约能源、简便实现，有效利用家庭生活废水，通过水箱储存，红外对管监控，步进电机转动，自动打开开关，实现自动浇水，达到浇水智能化、资源节约化、能源循化。水箱可以根据用户需求设计，形状各异，品种多样。产品升级空间大，可以添加各种功能。组装简单，占用空间小，各个模块都可以灵活设计。
产品主要是实现用户水资源循环利用功能，在有效利用的同时可以做到节能，再加上智能化，因此大大的方便用户的需求，做到多功能智能仪。
水箱主要是存储废水使用，上面连接洗手池，水箱上安装两个红外对管，分别处于水箱上下两端，检测水箱水位情况。当水位低于下端红外对管，蜂鸣器发出响声，对应发光二极管变亮，提醒用户是水位降低了。当水位高于上端红外对管，蜂鸣器发出响声，对应发光二极管点亮，提醒用户水位有些高了，此时，步进电机转动，开关打开，实现自动浇水，把水位降到正常部位。当水位处于两个红外对管之间时，浇水时间根据用户种植的花卉进行设置，比如四小时浇一次水，一次浇水五分钟。这样既可以检测水箱水位，还可以有效利用生活废水。产品还可以进一步升级，做到满足用户更多需求，做到最好。
3.系统设计方案
本作品是受到平时生活浪费的水资源启发，觉得这部分水可以用来浇灌植物，考虑到成本问题，所以设计出这种小型浇水仪，灵活方便，制作简单，很适合现代人的需求，特别是热爱种植花卉人士。经过一段对小区进行调查，发现很多家庭都种植一些小植物，大部分人觉得管理有些麻烦，有些植物需要经常浇水，有些则不需要，所以导致植物没有充分的水源，结果植物很容易枯萎。
水箱里存储生活费水，上下各安装一个红外对管，用来粗略的检测水箱水位，出水口安装一个步进电机，用于控制开关。51单片机作为核心模块，当水位处在两个红外对管之间时，电机按照规定时间旋转；当水位较低时，电机依然正常转动，蜂鸣器报警提醒，绿色发光二极管点亮；当水位较高时，电机马上转动五分钟，蜂鸣器报警提醒，红色发光二极管点亮。这是最主要的工作原理，后续升级优化。
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作品优化中，本图仅供参考
4.总结
本作品主要以51单片机为主，各个简单元件为辅，没有太大难度。我们小组都能熟练掌握51单片机技能，因此，在这方面没有多大困难。另外本作品结构简单，制作发展空间大，成本低，可以根据用户自由设计，占用面积很小，对这方面有需求的用户非常多。并且本作品输入电压小，对有孩子的家庭不存在孩子触电危险，很适合广大家庭使用。
参考文献：
[1]黄芳.徐宝庆.高旭春.简易蔬菜自动浇水系统设计和应用[j].现代园艺，2016(23):123-123.
[2]汪磊.韩宇光.郭鹏.盆花自动浇水系统的设计[j].科技创新与应用，2016（11）：121-121.
[3]熊小城.李璋.嵌入式草坪浇水系统的设计[j].物联网设计，2015（10）：253.
作者简介：陈方灿（1998年8月-） 男 ，布依族，贵州麻江人，大学本科在读。研究方向：电气工程及其自动化