TRIZ理论在智能浇花控制系统研究中的应用

滕海坤，梁欣欣，蒋翊彬

（黑河学院 计算机与信息工程学院，黑龙江 黑河 164300）

无论是城市还是农村，人们都在家中种植一些自己喜爱的花草，摆放观赏或净化空气的盆栽，但是由于长时间出门在外，家中这些花草或盆栽无人照顾，如果长时间没有浇水就会面临枯竭而亡。因此，为了解决这个问题，文章利用TIRZ理论设计了一款以单片机为核心，土壤传感器为检测器件，继电器控制水泵的智能浇花系统，做到无需人工干预自动浇灌；同时，现在人们养植物都是比较随性的，对花草或盆栽了解不够，使植物的成活率不高，导致该问题的原因是植物生长需要适宜的土壤湿度，这会使植物不能正常健康生长，本系统也能够解决相应问题，让花草或盆栽得到及时适量的浇灌，节约了人力资源，有利于植物的健康生长。

1 工作原理

由于不同的花草或盆栽有不同的需水特性，浇水应做到适时适量，按需求浇灌。本设计使用单片机和模数转换器为系统核心，根据土壤检测探头检测盆栽土壤当前的湿度，与设定的适宜植物生长温度范围进行比较，如果检测的土壤湿度值低于单片机设定范围的下限值，单片机控制继电器开关闭合，水泵进行工作；如果检测土壤湿度的值高于单片机设定范围的上限值，单片机控制继电器开关断开，水泵停止工作。同时，系统设计了四组浇灌装置，通过单片机采用查表的方法来实现每组浇水量的模糊控制，也就是说单片机根据需要控制每组浇灌装置的水量，使系统可以达到浇灌多种花草或盆栽的目的。在软件设计时，将其土壤湿度值允许区间存入表格中，即模糊控制响应表，这些数据均是人们长期积累的经验值，并将表格事先置入ROM存储区的某一位置中供查表使用。例如：对仙人掌进行自动浇灌，单片机将采集到的湿度信号与表格中的仙人掌最小湿度值进行比较，当采集到的湿度值小于表格中的最小湿度值时，开始浇水；当采集到的湿度值大于表格中仙人掌的最大湿度值时，停止浇水，从而有针对性地控制浇灌的时机和水量。

2 应用TRIZ的解决思路

（1）系统完备性法则。一个完整的智能控制系统应具有执行功能、传动功能、能源功能和控制功能等集中功能。文章利用TRIZ理论中的完备性法判断整个系统都包含哪些执行装置、传动装置、动力装置、能量源、控制装置和产品组成。系统完备性法则如图1所示。

图1 系统完备性法则

图2 系统的九屏幕图

（2）九屏幕图。九屏幕图法是TRIZ理论中提出的一种克服思维惯性的创新思维方法。同时也是技术创新过程中广泛应用于解决工程问题的一种有效工具。文章利用九屏幕图涉及到系统的现在、过去和未来等九个方面，使作者能够从更广的视角多方面、多层次和多维度系统地看待问题，从而更好地解决创新问题。我国现在身处大发展大变革时代，科技也在不断地进步，从文章来讲，浇花系统并不是只有这一种，所描述的浇花系统不过是对之前进行总结，并结合当今时代“取长补短”出来的结果。智能浇花系统的九屏幕图如图2所示。

（3）最终理想解。系统的最终理想解：①设计的最终目标——系统能够自己浇花；于理想化最终结果——系统自己能够利用技术浇花；③达到理想解的障碍是——系统进行浇花时需要外接水源；④出现这种障碍的结果是——无法提高水资源的利用率；⑤不出现这种障碍的条件是——实现蒸汽-＞水的充分转化。

（4）方案生成。根据TRIZ理论中的系统完备性法则、组件分析、九屏幕图和最终理想解，结合实际需求，最终确定本系统的设计方案，并得出试验品，经操作人员实际使用，从组装过程到使用各方面指标都满足当前的用户要求。

3 结语

智能浇灌是一项绿色环保、节约劳动力的实践工程，其意义较为深远，有广阔的发展空间。文章所述的智能浇花系统，适用于家居、办公室等场所，可以有效地解决现实生活中存在的问题，减少人力资源，科学浇灌。而TRIZ创新理论作为创新方法的一种，在解决实际问题、产品改进、新产品研发等方面起到了积极作用。文章利用这一创造性的思维方法，结合现有的解决方案存在的现实问题进行创新性的解决，并进一步对整个装置进行创造研发，最终设计出一个具有创新性、实用性、智能化的设计方案。

参考文献

［1］曹福全.创新思维与方法概论［M］.哈尔滨：黑龙江教育出版社，2009.