CN104855180A - 一种基于互联网的智能种植装置、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基于互联网的智能种植装置、系统及方法。基于互联网的智能种植装置包括底座、显示/操作模块、透明罩、种植盆、集成控制系统、摄像头及环境传感器；集成控制系统安装于底座内部；显示/操作模块安装在底座外部，与集成控制系统连接；种植盆放置在底座上；透明罩安装在底座上；底座上设有支架，用于安装摄像头及环境传感器；摄像头和环境传感器采用可插拔形式，安装在支架上，数据线藏于支架的内部，与底座内部的集成控制系统连接。本发明的基于互联网的智能种植系统及方法，帮助大众种植者了解掌握植物信息，种植出健康植物；也帮助植物专业研究人员通过互联网获得植物样本，利于分析研究，提供数据支持，改善种植环境，提高种植效率。

Description

一种基于互联网的智能种植装置、系统及方法

技术领域

本发明涉及基于互联网的智能种植装置、系统及方法。

背景技术

植物(树木、花卉、蔬菜、粮食)作为人们美化环境和满足温饱的需要，人们投入巨大精力财力对植物进行研究。一方面，了解植物最佳生长环境，提升植物生长效率是专业人员的工作，为更好更多了解植物最佳生长环境数据，需要大量样本进行研究实验。另一方面，普通大众在阳台、家庭后院等地方大量各类植物，并且种好植物的愿望，但难以掌握和了解植物生长环境需求，因而经常无法正确种植植物。专业人员研究掌握植物最佳生长条件需要大量植物样本，普通大众有种植大量样本但对植物缺少了解需要专业人员指导的问题。互联网、传感器、智能硬件的发展为解决该问题创造条件。

虽然市场上有一些智能种植产品和方法，但都不能完全满足上述需求。

例如，申请号为201310412464.9的中国发明专利申请，公开了一种智能花盆，其包括一个种植箱本体，所述的种植箱本体内设置有测量土壤中水分、温度、营养元素的传感器组，所述的传感器组还连接一设置在种植箱本体表面的显示装置，人们可以根据显示装置的内容浇水施肥，就较容易种植出枝繁叶茂的花草。然而，该智能花盆只能现场提示种植者浇水施肥，不能实时地、远程地告知种植者。并且该智能花盆没有提到植物生长所需数据的来源，无法真正解决告诉人员如何种植植物的问题。

例如，申请号为201120398545.4的中国发明专利申请，公开了一种智能花盆，包括花盆本体，在花盆本体上安装有LCD触摸屏，用以显示花卉的生长状态、生长坏境以及维护操作步骤信息。在花盆本体内还设置有采集模块、处理控制模块、电源、语音显示模块和通信模块；处理控制模块，用以对采集的数据进行处理、接收数据并作出控制；采集模块，与处理控制模块电连接，用以采集土壤的湿度、温度、酸碱度和养分含量；电源，与处理控制模块电连接，用以提供电能；语音显示模块，与处理控制模块电连接，用以发出语音和驱动LCD触摸屏；通信模块，与处理控制模块电连接，用以与通信终端设备和Internet之间通信。能全方位检测植物的生长环境和土壤养分的含量，指导种植者如何维护花卉，并且集成化程度比较高。可以提高花卉的成活率。该智能花盆虽然能够连接网络，但同样没有提到如何解决提到植物生长所需数据的来源的问题。没有科学的植物生长环境数据，就无法准确指导种植。

又例如，申请号为201210488233.1的中国发明专利申请，其公开了基于智能种植箱的植物种植方法及装置，该方法包括步骤：通过智能种植箱的传感器组采集当前智能种植箱中的植物的生长环境数据；将当前的生长环境数据与与该植物相应的生长基本数据进行比对，若生长环境数据中的某一项或多项数据值高于或低于生长基本数据的相应项的阈值范围，则将所述生长环境数据的相应项的高于或低于生长基本数据的相应项的阈值范围的状态分别转换为相应的自然语言；将所述自然语言发布到社交网络，以将植物的生长需求告知相应的种植者。本发明可使植物像人一样与种植者交流，避免了种植者面对一堆冷冰冰的植物生长参数而不知所措的情况，更扫除了需要学习专业花卉种植技术才能栽培出健康植物的障碍。但该方法中的种植者无法直观观察到植物生长情况，也无法通过网络建立植物网络种植档案，基于大数据进行分析。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提供一种基于互联网的智能种植装置、系统及方法。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种基于互联网的智能种植装置，包括底座、显示/操作模块、透明罩、种植盆、集成控制系统、摄像头及环境传感器；所述的底座是由外壳构成的中空结构，集成控制模块安装于底座内部；显示/操作模块安装在底座外部，与集成控制系统连接；种植盆放置在底座上；透明罩安装在底座上；底座上设有支架，用于安装摄像头及环境传感器；摄像头和环境传感器采用可插拔形式，安装在支架上，数据线藏于支架的内部，与底座内部的集成控制系统连接。

所述的集成控制系统集成有控制模块、电源模块、通信模块和执行模块；用于处理、存储数据，执行控制环境参数的操作，并将数据同步到服务器/互联网云端。

所述的控制模块集成处理器、显示/存储模块、输入模块。

显示/操作模块，可直观查看采集数据，也可以进行按键操作；显示部分采用常用12864显示模块。

所述的透明罩采用有机玻璃材质，可拆卸的安装在底座上，与底座组成一个封闭空间，将种植盆罩于其内，便于植物生长。

所述的环境传感器包括温度传感器、湿度传感器、土壤温度传感器、土壤湿度传感器、光照传感器、氧气及二氧化碳浓度传感器，土壤酸碱度传感器、营养液浓度传感器。

一种基于互联网的智能种植系统，包含传感器模块、摄像头模块、模数转换/缓存模块、处理器、电源模块、输入模块、显示/存储模块、执行模块、通信模块、用户终端、服务器/互联网云端；

传感器模块用于采集环境数据，包括环境温度、环境湿度、土壤温度、土壤湿度、光照、氧气及二氧化碳浓度，土壤酸碱度，营养液浓度等；

摄像头模块用于实时观察和拍摄植物的生长状态；

处理器用于对传感器模块与摄像头模块采集的数据经模数/缓存模块输入并进行处理，处理后输出到显示/存储模块；显示/存储模块用于显示和记录采集到的数据信息；

通信模块用于将采集数据同步到服务器/互联网云端存储。通信模块采用蓝牙、ZIGBIG、WIFI或以太网；

用户终端包括手机和、PC端，用于显示/存储模块记录的数据信息进行编辑、加工处理；通过网络进行分享；并可通过手机、PC端输入控制指令对互联网智能种植箱环境进行控制；

服务器/互联网云端对采集的数据进行大数据的处理分析，获得植物最佳生长环境数据；

执行模块用于控制光照、温度、湿度、营养液浓度等环境条件；并执行光照、加热、加湿、补充水分和营养液的功能；

电源模块用以提供智能种植装置所需的电能；

输入模块，通过按钮对系统进行操作，包括开始/结束、手动控制采集数据、翻页查看采集数据、对操作进行取消/确认。

一种基于互联网的智能种植方法，包括下列步骤：

步骤1：设定智能种植装置内种植的植物的类型，开始时间，地理位置；在互联网云端建立种植档案；

步骤2：通过智能种植装置的环境传感器采集当前智能种植装置中的环境参数数据；同时通过摄像头采集植物生长实际照片和视频；并按设定时间和频率将采集到的信息通过通信模块上传到服务器及网络云端，形成连续记录；

步骤3：种植者通过手机和PC端可观察植物环境数据及照片；种植者还可设置网络分享的方式和范围，分享自己种植经验或寻找帮助和支持；

步骤4：通过设定智能种植装置的环境参数，控制植物生长环境；并根据情况实时调整环境参数，观察环境条件对植物生长的影响；

步骤5：基于互联网海量用户使用智能种植装置的种植数据，分析得到各种植物最佳生长环境条件；

步骤6：结束种植，植物档案存档。

本发明的基于互联网的智能种植装置、系统及方法具有如下有益效果：建立植物种植档案，将传感器采集到的环境数据及植物照片、视频上传服务器/网络云端，帮助大众种植者及专业研究人员了解植物在不同环境下的生长情况，通过大数据的方式掌握和了解各种植物最佳生长环境，帮助大众种植者了解和更好种植植物，也增加专业研究人员实验植物的样本数量，提供数据参考依据。随着参与种植的用户的增加，对植物的最佳生长环境的把握越来越准确，有助于提高种植效率，产生经济价值。

附图说明

图1为本发明的基于互联网的智能种植装置的立体透视图；

图2为本发明的基于互联网的智能种植装置的主视图；

图3是本发明的基于互联网的智能种植系统的方块图；

图4为本发明的基于互联网的智能种植方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例，对本发明的基于互联网的智能种植装置、系统及方法做进一步详细的描述。

如图1和图2所示，本发明的基于互联网的智能种植装置，包括底座1、显示/操作模块3、透明罩2、种植盆4、集成控制系统、摄像头6及环境传感器7；底座1是由外壳构成的中空结构，集成控制模块安装于底座1内部；显示/操作模块3安装在底座1外部，通过电线与集成控制系统连接；底座上面有孔，可放置和固定种植盆4。透明罩2采用有机玻璃材质，可以安装在底座1上方，也可以取下。底座上安装透明罩后，组成一个封闭独立空间，便于植物生长。采用透明罩方便观察植物的生长情况。

底座1上设有支架5，该支架用于安装摄像头6及环境传感器7；摄像头和环境传感器采用可插拔形式，安装在支架上，数据线藏于支架中空的内部，与底座内部的集成控制系统连接。

集成控制系统采用开源的Arduino平台系列模块，集成有控制模块、电源模块、通信模块和执行模块；用于处理、存储数据，执行控制环境参数的操作，并将数据同步到服务器/互联网云端。

控制模块集成处理器、显示/存储模块、输入模块。

显示/操作模块，可直观查看采集数据，也可以进行按键操作；显示部分采用常用12864显示模块。

电源模块采用4*AA电源模块或同等效果模块，给整个装置提供电能。

种植盆4可盛装土壤或营养液，用于植物种植。种植盆采用可更换设计。用户可以将种植盆取下，也可放置于底座上的孔中。种植盆有通用性，用户除了使用附带的种植盆外，也可以使用其他常规花盆。

摄像头6及环境传感器7均采用可插拔形式，插于底座内的支架5上，支架上设置有与之相配合的插口。支架采用管状结构，数据连接线藏于支架内部，并与底座内部的集成控制系统连接。采用可插拔设计可方便更换和升级传感器模块。摄像头及环境传感器用于植物环境数据采集和植物拍照摄影，以便直观观察植物生长情况。

环境传感器7包括温度传感器、湿度传感器、土壤温度传感器、土壤湿度传感器、光照传感器、氧气及二氧化碳浓度传感器，土壤酸碱度传感器、营养液浓度传感器等。

如图3所示，本发明的基于互联网的智能种植系统，包含传感器模块21、摄像头模块22、模数转换/缓存模块25、处理器26、电源模块29、输入模块23、显示/存储模块24、执行模块27、通信模块28、用户终端31、服务器/互联网云端32和时序模块30。

传感器模块21用于采集环境数据，包括环境温度、环境湿度、土壤温度、土壤湿度、光照、氧气及二氧化碳浓度，土壤酸碱度，营养液浓度等。

摄像头模块22用于实时观察和拍摄植物的生长状态。

处理器26用于对传感器模块21与摄像头模块22采集的数据经模数/缓存模块25输入并进行处理，处理后输出到显示/存储模块24；显示/存储模块24用于显示和记录采集到的数据信息。

通信模块28用于将采集的数据同步到服务器/互联网云端32存储。通信模块28采用蓝牙、ZIGBIG、WIFI或以太网。

用户终端31包括手机和PC端，用于对显示/存储模块24记录的数据信息进行编辑、加工处理；通过网络进行分享；并可通过手机、PC端输入控制指令对智能种植装置内的环境进行控制。

服务器/互联网云端32对采集的数据进行大数据的处理分析，获得植物最佳生长环境数据。

执行模块27用于控制光照、温度、湿度、营养液浓度等环境条件；并执行光照、加热、加湿、电磁阀控制补充水分和营养液的功能；

电源模块29用以提供智能种植装置所需的电能。

输入模块23通过按钮对系统进行操作，包括开始/结束、手动控制采集数据、翻页查看采集数据、对操作进行取消/确认。

时序模块30用于设定传感器模块21和摄像头模块22采集数据的时间和频率。

本发明的基于互联网的智能种植方法，主要利用上述的智能种植装置和智能种植系统，其流程如图4所示，具体步骤如下所示：

步骤P10：初始设置，设置智能种植装置中当前种植的植物名称、来源、种植地理位置、开始种植时间、种植人信息。

步骤P15：信息同步服务器/互联网云端，建立档案，生成唯一档案号。例如：用户设置种植植物为小白菜，种子来源，地理位置山东青岛崂山区，种植人网络昵称、网络账号。

步骤P20：采集数据，通过智能种植装置的环境传感器采集当前智能种植装置中的植物的生长环境参数数据。并通过摄像头采集植物照片或视频。通过智能种植系统中的时序模块设置数据采集时间和频率进行自动采集，例如：AM：00采集，每天一次；或者手工采集。

步骤P25：智能种植系统将采集到的环境参数数据、照片、视频同步服务器/互联网云端，以项目和时间为索引，更新档案。存档数据可通过网络开放共享给其他人，让其他人能够在互联网云端上看到植物生长情况和环境情况。

步骤P30：参考已经获得的环境数据及植物生长情况，种植者可设置控制或调整植物环境参数，智能种植系统通过启动执行模块，改变环境。比如，采集得到环境温度为20℃，设定环境温度为25℃，智能种植系统通过启动加热模块，提高只能种植装置内的环境温度，直到环境温度达到25℃后停止加热。

步骤P35：在有大量的档案基础上，通过大数据分析得出植物最佳生长环境。并以此驱动培养优良品种植物，改善植物种植方法而提高种植效率，降低种植成本。

步骤40：结束/完成。植物果实成熟或是死亡，或者其他原因需要停止种植，可设置结束/完成，此后智能种植装置和系统停止工作，不再记录采集环境数据、照片，等待重新开始启动。

步骤P45：种植档案在服务器/互联网云端归档保存。后期种植者或其他人还是可在服务器/互联网云端查阅相关数据，进行数据分析。

Claims (8)

1.一种基于互联网的智能种植装置，其特征在于：包括底座、显示/操作模块、透明罩、种植盆、集成控制系统、摄像头及环境传感器；所述的底座是由外壳构成的中空结构，集成控制系统安装于底座内部；显示/操作模块安装在底座外部，与集成控制系统连接；种植盆放置在底座上；透明罩安装在底座上；底座上设有支架，用于安装摄像头及环境传感器；摄像头和环境传感器采用可插拔形式，安装在支架上，数据线藏于支架的内部，与底座内部的集成控制系统连接。

2.根据权利要求1所述的基于互联网的智能种植装置，其特征在于：所述的集成控制系统集成有控制模块、电源模块、通信模块和执行模块；用于处理、存储数据，执行控制环境参数的操作，并将数据同步到服务器/互联网云端。

3.根据权利要求2所述的基于互联网的智能种植装置，其特征在于：所述的控制模块包括处理器、显示/存储模块、输入模块。

4.根据权利要求1～3任一项所述的基于互联网的智能种植装置，其特征在于：显示/操作模块，可直观查看采集数据，也可以进行按键操作；显示部分采用常用12864显示模块。

5.根据权利要求1～3任一项所述的基于互联网的智能种植装置，其特征在于：所述的透明罩采用有机玻璃材质，可拆卸的安装在底座上，与底座组成一个封闭空间，将种植盆罩于其内，便于植物生长。

6.根据权利要求1～3任一项所述的基于互联网的智能种植装置，其特征在于：所述的环境传感器包括温度传感器、湿度传感器、土壤温度传感器、土壤湿度传感器、光照传感器、氧气及二氧化碳浓度传感器，土壤酸碱度传感器、营养液浓度传感器。

7.一种基于互联网的智能种植系统，包含传感器模块、摄像头模块、模数转换/缓存模块、处理器、电源模块、输入模块、显示/存储模块、执行模块、通信模块、用户终端、服务器/互联网云端；

传感器模块用于采集环境数据，包括环境温度、环境湿度、土壤温度、土壤湿度、光照、氧气及二氧化碳浓度，土壤酸碱度，营养液浓度等；

摄像头模块用于实时观察和拍摄植物的生长状态；

处理器用于对传感器模块与摄像头模块采集的数据经模数/缓存模块输入并进行处理，处理后输出到显示/存储模块；显示/存储模块用于显示和记录采集到的数据信息；

通信模块用于将采集数据同步到服务器/互联网云端存储；通信模块采用蓝牙、ZIGBIG、WIFI或以太网；

用户终端包括手机和PC端，用于对显示/存储模块记录的数据信息进行编辑、加工处理；通过网络进行分享；并可通过手机、PC端输入控制指令对互联网智能种植箱环境条件进行控制；

服务器/互联网云端用于对采集的数据进行大数据的处理分析，获得植物最佳生长环境数据；

执行模块用于控制光照、温度、湿度、营养液浓度等环境条件；并执行光照、加热、加湿、补充水分和营养液的功能；

电源模块用以提供智能种植装置所需的电能；

输入模块，通过按钮对系统进行操作，包括开始/结束、手动控制采集数据、翻页查看采集数据、对操作进行取消/确认。

8.一种基于互联网的智能种植方法，包括下列步骤：

步骤1：设定智能种植装置内种植的植物的类型，开始时间，地理位置；在互联网云端建立种植档案；

步骤2：通过智能种植装置的环境传感器采集当前智能种植装置中的环境条件数据；同时通过摄像头采集植物生长实际照片和视频；并按设定时间和频率将采集到的信息通过通信模块上传到服务器及网络云端，形成连续记录；

步骤3：种植者通过手机和PC端可观察植物环境数据及照片；种植者还可设置网络分享的方式和范围，分享自己种植经验或寻找帮助和支持；

步骤4：通过设定智能种植装置的环境条件参数，控制植物生长环境；并根据情况实时调整环境条件参数，观察环境条件对植物生长的影响；

步骤5：基于互联网海量用户使用智能种植装置的种植数据，分析得到各种植物最佳生长环境条件；

步骤6：结束种植；植物档案存档。