Цветочный горшок с климатической системой

Полезная модель цветочного горшка с климатической системой относится к устройствам для выращивания комнатных растений и может найти свое применение на производстве и в быту при комплексном автоматизированном уходе за комнатными растениями, повышая надежность и обеспечивая автономность данного ухода.
В настоящее время существуют различные климатические системы, представляющие собой приспособления для полива комнатных растений без участия человека в течение длительного времени как механические, так и с использованием электронных средств. Одним из наиболее распространенных является устройство, используемое для подачи жидкости из отдельной емкости [1]. Устройство содержит емкость с питающей жидкостью, насос, выполненный с входным и выходным патрубками, при этом конец входного патрубка опущен в емкость, а выходной патрубок из насоса подведен к грунту с функцией полива растений, также содержит датчик влажности, фотоэлектрический датчик, коммуникационное устройство, контроллер, при этом насос выполнен с возможностью запуска от контроллера, который позволяет автоматически управлять процессом полива растений по заданной программе. Насос, фотоэлектрический датчик, коммуникационное устройство, контроллер и элемент питания расположены в одном отдельном, крепящемся на цветочном горшке, корпусе, а датчик влажности находится в контакте с почвой цветочного горшка на определенной заранее установленной глубине.
Существенным недостатком вышеописанного устройства является то, что поскольку емкость с питающей жидкостью и цветочный горшок разделены, между ними проложен шланг входного патрубка, что вызывает значительное неудобство, так как не всегда возможно цветочный горшок и емкость с питающей жидкостью размещать рядом, а если они будут разнесены на большое расстояние, то прокладка длинного шланга входного патрубка может портить эстетический вид помещения. Кроме того, при переносе цветочного горшка на новое место придется заново прокладывать и шланг входного патрубка, который может оказаться для нового места либо слишком коротким, либо слишком длинным.
Существенным недостатком является также то, что устройство не содержит систему распыления воды, осуществляющую увлажнение воздуха и орошающую листья растения (листовой полив) в автоматическом режиме, в то время как многие растения очень критичны именно к данному виду полива.
Существенным недостатком является еще и то, что устройство не содержит систему освещения растения в автоматическом режиме, в то время как растения могут находиться в закрытых от света помещениях или помещениях с малым количеством проникающего в них света, что требует дополнительной подсветки.
Существенным недостатком является и то, что поскольку находящийся в контакте с почвой цветочного горшка датчик влажности устанавливается заранее на определенной глубине, то и включение полива осуществляется только тогда, когда влажность почвы на этой глубине достигнет заданного значения, не учитывая изменения влажности вышележащей и нижележащей глубины почвы, что может привести к ошибке комплексной оценки влажности почвы в горшке и, следовательно, к возможной ошибке принятия решения о включении или выключении системы полива.
Наиболее близким техническим решением является известный цветочный горшок с системой автоматического полива, описанный в [2] и выбранный в качестве прототипа. Цветочный горшок содержит верхнюю емкость с грунтом и размещенный в нем датчик влажности грунта, расположенные по периметру дна верхней емкости дренажные отверстия слива воды, прошедшей через грунт, расположенный в центре дна верхней емкости трубопровод с разветвлениями подачи воды на поверхность грунта, нижнюю емкость, содержащую уровнемерное стекло, горловину для заливки воды, механизм подачи воды, включающий мембранный насос, блок управления с регулятором продолжительности подачи воды, источник электропитания, светодиодный индикатор разряда источника электропитания. Импульсы напряжения в механизм подачи воды подаются в течение некоторого промежутка времени, который задается блоком управления в соответствии с положением регулятора продолжительности подачи воды, устанавливаемым владельцем цветочного горшка, исходя из опыта продолжительности полива.
Данный цветочный горшок не позволяет осуществлять комплексный уход за растениями в автоматическом режиме, ограничиваясь только автоматической системой обычного полива растений, в то время как многие растения требуют не только обычного, но и листового полива (орошения листьев распыленной струей воды). Кроме того, все растения очень чувствительны к параметрам их освещения, управлять которыми в автоматическом режиме данный цветочный горшок также не позволяет. Еще одним недостатком данного цветочного горшка является то, что использован только один датчик влажности грунта, измеряющий влажность только на определенной глубине, который не позволяет комплексно оценить изменение влажности при поливе одновременно на разных глубинах грунта, и тем самым составить целостное представление о кинетике изменения влажности в горшке при поливе, на основе чего можно эффективно управлять временем полива растений в автоматическом режиме и не полагаться только на опыт владельца. Кроме того, данный цветочный горшок не предусматривает регулировку расстояния мест полива, что снижает эффективность ухода за растениями. Следующим недостатком является отсутствие системы сигнализации о низком уровне воды в емкости с водой, что может привести к перегреву насоса и выходу его из строя при отсутствии воды в емкости. Недостатком также является и то, что контроллер блока управления не содержит встроенные часы, что не позволяет отключать при необходимости системы работы цветочного горшка в зависимости от времени суток и на определенный период времени во избежание доставления неудобств пользователю.
Техническим результатом полезной модели является обеспечение близких к оптимальным для выращивания комнатного растения следующих климатических условий: необходимых влажности грунта, влажности воздуха вокруг растения и его освещенности. Данный технический результат обеспечивается за счет того, что в состав цветочного горшка прототипа дополнительно вводятся система автоматического орошения листьев распыленной струей воды и система автоматической регулировки освещения. Также техническим результатом полезной модели является возможность измерять влажность грунта на разных глубинах одновременно, и за счет этого составить целостное представление о кинетике изменения влажности в горшке, в том числе и при поливе, а также эффективно управлять временем полива растений в автоматическом режиме, не полагаясь только на опыт владельца. Данный технический результат обеспечивается за счет того, что в емкости для грунта располагается система датчиков влажности грунта, представляющая собой пять одинаковых датчиков влажности грунта, расположенных последовательно на разной глубине емкости для грунта в направлении от ее дна до поверхности, которая производит измерение влажности грунта по пяти слоям, расположенным на соответствующей глубине. Техническим результатом также является возможность регулировать расстояния мест полива растения за счет использования легко снимающихся с трубопровода для полива растения резиновых трубок разной длины, регулирующих расстояния мест полива от края емкости для грунта до стебля растения. Следующим техническим результатом является возможность отслеживать и своевременно заполнять емкость с водой, за счет введения системы сигнализации о низком уровне воды в емкости с водой. Также техническим результатом является возможность отключать при необходимости системы работы цветочного горшка в зависимости от времени суток и на определенный период времени во избежание доставления неудобств пользователю за счет введения встроенных в контроллер часов.
Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявленный цветочный горшок отличается от прототипа тем, что в состав цветочного горшка дополнительно к известной системе обычного автоматического полива вводятся автоматические системы распыления воды, увлажнения воздуха и орошения листьев, регулировки освещения. Кроме того, заявленный цветочный горшок отличается от прототипа тем, что вместо одного датчика, измеряющего влажность грунта на предварительно заданной глубине, вводится несколько датчиков, измеряющих влажность грунта одновременно на разных глубинах. Заявленный цветочный горшок отличается от прототипа и тем, что расстояния мест полива растения регулируются с помощью использования легко снимающихся с трубопровода для полива растения резиновых трубок разной длины, регулирующих расстояния мест полива от края емкости для грунта до стебля растения. Заявленный цветочный горшок отличается от прототипа еще и тем, что дополнительно к системе, отслеживающей разряд автономного источника электропитания, вводится система сигнализации о низком уровне воды в емкости с водой. И, наконец, заявленный цветочный горшок отличается от прототипа тем, что в контроллер вводятся встроенные часы, дающие возможность отключать при необходимости системы работы цветочного горшка в зависимости от времени суток и на определенный период времени. Таким образом, заявленный цветочный горшок соответствует критерию полезной модели «новизна».
Сравнение заявленного технического решения с другими техническими решениями в данной области показало, что цветочный горшок с климатической системой, позволяющий обеспечивать близкие к оптимальным для выращивания комнатного растения следующие климатические условия: необходимые влажность грунта, влажность воздуха вокруг растения и его освещенность, а также возможность измерять влажность грунта на разных глубинах одновременно, регулировать расстояния мест полива растения, отслеживать и сигнализировать о низком уровне воды в емкости с водой, отключать при необходимости системы работы цветочного горшка в зависимости от времени суток и на определенный период времени неизвестен. Кроме того, совокупность существенных признаков вместе с ограничительными позволяет обнаружить у заявляемого решения иные, в отличие от известных свойства, к числу которых можно отнести следующие:
- возможность в автоматическом режиме одновременно обеспечивать следующие климатические условия: необходимую влажность грунта; необходимую влажность воздуха вокруг растения; необходимую освещенность растения;
- возможность измерять влажность грунта на разных глубинах одновременно;
- возможность регулировать расстояния мест полива растения;
- возможность одновременно отслеживать и сигнализировать о разряде автономного источника электропитания и о низком уровне воды в емкости с водой;
- возможность отключать при необходимости системы работы цветочного горшка в зависимости от времени суток и на определенный период времени;
- возможность эффективно управлять временем полива растений в автоматическом режиме.
Таким образом, иные в отличие от известных, свойства, присущие предложенному техническому решению, доказывают наличие существенных отличий, направленных на достижение технического результата.
Работа предложенного технического решения наглядно продемонстрирована изложенным ниже примером.
На фиг. 1 изображен вид сверху цветочного горшка с климатической системой, на фиг. 2 - схема разреза цветочного горшка с климатической системой по плоскости А-А, обозначенной на фиг. 1, на фиг. 3 изображена схема разреза цветочного горшка с климатической системой по плоскости Б-Б, обозначенной на фиг. 1, на фиг. 4 - схема разреза цветочного горшка с климатической системой по плоскости В-В, обозначенной на фиг. 1.
Цветочный горшок с климатической системой, изображенный на фиг. 1, 2, 3, 4, содержит основной корпус 1, емкость для грунта 2 с дренажными отверстиями 3, которая вставляется в основной корпус 1, насос 4 для подачи воды в систему полива грунта, состоящую из трубопровода 5 и резиновых трубок 6, насос 7 для подачи воды в систему распыления, увлажнения воздуха и орошения листьев, состоящую из трубопровода 8 и распылительных форсунок 9, устройство, совмещающее блоки управления и коммуникации 10, систему датчиков влажности грунта 11, датчики влажности воздуха 12, датчики освещенности 13, светодиоды 14, датчик уровня воды 15, автономный источник электропитания 16, индикаторы уровня заряда источника электропитания и уровня воды 17, уровнемерное стекло 18, патрубок для заливки воды 19, входной патрубок насоса 4 для подачи воды в систему полива грунта 20, выходной патрубок насоса 4 для подачи воды в систему полива грунта 21, входной патрубок насоса 7 для подачи воды в систему распыления, увлажнения воздуха и орошения грунта 22, выходной патрубок насоса 7 для подачи воды в систему распыления, увлажнения воздуха и орошения грунта 23, емкость с водой 24, являющуюся частью основного корпуса 1 цветочного горшка.
Устройство работает следующим образом.
Вода заливается через патрубок 19 в емкость с водой 24, являющуюся частью основного корпуса 1 цветочного горшка. Уровень воды отслеживается по уровнемерному стеклу 18. Система датчиков влажности грунта 11, состоящая из пяти одинаковых датчиков, помещается в грунт со сдвигом на 90° относительно трубопровода 5 системы полива грунта и располагается так, что значение влажности грунта считывается по пяти слоям разной глубины, начиная от поверхности и до дна емкости для грунта 2.
Работа системы полива. Данные от системы датчиков влажности грунта 11 при выключенных насосах 4 и 7 передаются в устройство 10, совмещающее блоки управления и коммуникации, которое в режиме реального времени отслеживает изменение влажности грунта по слоям, передает эти данные на коммуникационное оборудование пользователя, а также на основе измеренных значений влажности слоев грунта и по заданным пользователем параметрам включает и отключает насос 4 для подачи воды в систему полива грунта, конец входного патрубка 20 которого подведен к емкости с водой 24, а выходной патрубок 21 из насоса 4 подведен к трубопроводам 5 подачи воды в систему полива грунта. При этом время полива может определяться как временем увеличения до заданного значения влажности грунта соответствующего слоя при поливе, измеряемой соответствующим датчиком в системе датчиков влажности грунта 11, так и временем, задаваемым пользователем программно. При включении насоса 4 вода протекает по трубопроводу 5 и снимающимся резиновым трубкам 6, производя полив растения, находящегося в емкости для грунта 2. Излишки воды при поливе стекают по дренажным отверстиям 3 в емкость для воды 24, являющуюся частью основного корпуса 1 цветочного горшка, пополняя общий объем запаса воды. Снимающиеся резиновые трубки 6 могут использоваться разной длины, что обеспечивает возможность регулирования расстояния мест полива от края емкости для грунта 2 до стебля растения, и позволяет просто вынимать емкость для грунта 2 из основного корпуса 1, что очень удобно при обслуживании цветочного горшка и выполнении различных манипуляций с грунтом: заменой грунта, посадкой и пересадкой растений.
Работа системы распыления воды, увлажнения воздуха и орошения листьев. Данные с датчиков влажности воздуха 12 при выключенных насосах 4 и 7 передаются в устройство 10, совмещающее блоки управления и коммуникации, которое в режиме реального времени отслеживает изменение влажности воздуха вблизи растения, передает эти данные на коммуникационное оборудование пользователя, а также на основе измеренных значений влажности воздуха и по заданным пользователем параметрам включает и отключает насос 7 для подачи воды в систему распыления, увлажнения воздуха и орошения листьев, конец входного патрубка 22 которого подведен к емкости с водой 24, а выходной патрубок 23 из насоса 7 подведен к трубопроводам 8 подачи воды в систему распыления воды, увлажнения воздуха и орошения листьев. При этом время распыления определяется временем, задаваемым пользователем программно. При включении насоса 7 вода протекает по трубопроводу 8 и с помощью распылительных форсунок 9, приводящих к распаду жидкости на капли под действием давления, распыляется, производя одновременное увлажнение воздуха и орошение листьев растения.
Работа системы освещения. Данные с датчиков освещенности 13, которые представляют собой фотоэлементы, усредняются и передаются в устройство 10, совмещающее блоки управления и коммуникации, которое в режиме реального времени отслеживает изменение освещенности вблизи растения, передает эти данные на коммуникационное оборудование пользователя, а также на основе измеренных значений освещенности и по заданным пользователем параметрам включает и отключает светодиоды 14, расположенные по окружности верхней части основного корпуса горшка под углом 45 градусов друг к другу и направленные под углом в сторону растения.
Устройство 10, совмещающее блоки управления и коммуникации, представляет собой совмещенные контроллер и Bluetooth-модуль, с помощью которых могут быть осуществлены управление и обмен данными между цветочным горшком и пригодным для этого коммуникационным оборудованием: пультом управления, смартфоном, персональным компьютером, либо всем этим оборудованием одновременно. Устройство 10, совмещающее блоки управления и коммуникации, предназначено для дистанционного контроля и управления параметрами работы цветочного горшка, такими как: предельные значения уровней влажности почвы и воздуха, освещенности, время полива и орошения, интервал времени между считыванием данных с датчиков и т.д. Устройство 10 также содержит встроенные часы, с помощью которых программа определяет время суток. Это может быть использовано для того, чтобы иметь возможность частично или полностью отключать системы работы цветочного горшка в любое время суток и на любой период времени, например, в ночное время во избежание причинения дискомфорта пользователю.
Автономный источник питания 16 представляет собой аккумулятор с возможностью подзарядки. Индикаторы уровня заряда источника питания и уровня воды 17 представляют собой двухцветные светодиоды (красный и синий), расположенные в нижней части по окружности горшка на расстоянии 90° друг к другу для надежности наблюдения пользователем их срабатывания. При низком уровне заряда аккумулятора 16 индикаторы уровня заряда источника питания и уровня воды 17 светятся красным цветом, а при низком уровне воды в емкости с водой 24, определяемом с помощью датчика уровня воды 15, эти же индикаторы светятся синим цветом. Одновременно сигналы о низком уровне зарядки аккумулятора, либо низком уровне воды передаются на коммуникационное устройство пользователя.
Таким образом, описанная полезная модель позволяет повысить надежность ухода за комнатными растениями и обеспечить автономность и комплексный автоматизированный характер данного ухода.
Источники информации
1. Патент РФ № 85068. МПК А01G 25/00 (2006.01). Автономное устройство для полива растений / Надеев Л.Ф. - № 2009110523/22; Заявлено 25.03.2009; Опубл. 27.07.2009, Бюл. № 21.
2. Патент РФ № 154780. МПК А01G 9/00 (2006.01). Цветочный горшок с системой автоматического полива / Клюкина Е.А. - № 2015117429/13; Заявлено 07.05.2015; Опубл. 10.09.2015, Бюл. № 25.