CN105159119A - 植物室内智能养护装置、系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及植物室内智能养护装置，包括环境信息采集传感器，用于采集植物的环境信息；中央处理器，其输入端与环境信息采集传感器连接，用于接收环境信息采集传感器采集的植物的环境信息，并将环境信息与植物的生长特性模型进行运算比对得出控制信号；养护动作模块，其与中央处理器的输出端连接，用于根据中央处理器的控制信号执行对应养护动作。还涉及使用该装置的系统和方法。本发明的有益效果在于，能够实时监测土壤湿度、空气湿度、空气温度、光照强度等环境因素，根据植物的生长特性模型，做出调整环境因素的判断并执行相应的操作，实现智能的养护效果。

Description

植物室内智能养护装置、系统及方法

技术领域

本发明涉及智能家居领域，具体涉及室内植物的智能养护控制领域。

背景技术

智能家居是以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日常事务的管理系统。其旨在提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现环保节能的居住环境。

随着社会、经济水平的快速发展，人们的生活开始追求个性化、自动化、快节奏，追求舒适、有乐趣、高品质的生活方式。绿色环保的室内植物深受人们的青睐，它们帮助人们装点家庭环境，增加居住环境的舒适度，舒畅人们的心情。与此同时，由于人们缺乏植物护养的专业知识，且缺乏足够的时间照顾植物，室内植物常容易枯萎。现有的浇灌系统不具备智能功能。这一类浇灌系统针对性差，只是进行简单的灌溉，没有考虑“室内”这个特殊的气候环境，也缺乏对不同植物成长特征的了解和匹配。此外，现有的浇灌系统相对独立，无法接入智能家居平台，也无法实现远程监控的功能。这一类浇灌系统还缺乏良好的交互体验，没有给用户提供方便快捷的交互平台，增加植物个体时需要对系统进行复杂的配置，也就难以达到对植物进行智能养护的效果。

因此，有必要提供一种能够智慧地根据植物的生长特性以及环境因素，对植物进行智能养护，且能为用户提供良好的交互平台和操作方式的室内植物智能养护系统及方法，来满足现有需求。

发明内容

针对上述现有技术不足，本发明要解决的技术问题是，提供一种可以根据植物的生长特性和客观环境条件进行智能调节，使室内植物能被有效养护，避免打理不当而枯萎。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为，植物室内智能养护装置，包括环境信息采集传感器、中央处理器、养护动作模块；环境信息采集传感器用于采集植物的环境信息；中央处理器的输入端与环境信息采集传感器连接，中央处理器用于接收环境信息采集传感器采集的植物的环境信息，并将环境信息与植物的生长特性模型进行运算得出控制信号；养护动作模块与中央处理器的输出端连接，用于根据中央处理器的控制信号执行对应的养护动作。

进一步的技术方案为，所述环境信息采集传感器包括土壤湿度传感器、空气温湿度传感器和光照传感器中的至少一种；所述养护动作模块包括浇灌机械装置、补光灯中的至少一种；浇灌机械装置用于对植物浇灌水分；补光灯用于对植物提供光照。

再进一步的技术方案为，该植物室内智能养护装置还包括通讯模块，该通讯模块与中央处理器连接，用于把采集到的植物的环境信息上传至云服务器，和/或用于从云服务器接收信息。这样的方式方便将植物环境信息传送给用户，同时又可以满足用户远程控制的需求。

再进一步的技术方案为，所述通讯模块用于从云服务器接收的信息包括控制指令，中央处理器还用于根据所述控制指令得出控制信号；和/或所述通讯模块用于从云服务器接收的信息包括植物的生长特性模型数据。这样的方式可以及时更新所养植物种类的生长特性模型，又避免装置需要额外添加存储器存储植物模型，有效降低装置的成本。

本发明还涉及一种包含有该植物室内智能养护装置的植物室内智能养护系统，还包括云服务器和客户端；云服务器用于从通讯模块接收植物的环境信息，并进行数据处理后，发送至客户端；客户端用于接收云服务器的数据，并展示给用户；和/或云服务器用于从客户端接收控制指令，并进行数据处理后，发送至通讯模块；客户端用于接受用户操作，并把用户的操作转化为控制指令发送至云服务器。

进一步的技术方案为，所述云服务器还用于基于HTTP协议的网页通信与客户端互传图片文字信息，并存储图片文字信息；云服务器基于TCP协议的Socket通信发送和/或接收植物的环境信息、控制指令。这样的方式分散服务器的负担，更快速有效地运行。

进一步的技术方案还可以为，云服务器还用于存储多个不同植物的生长特性模型，并将目标植物的生长特性模型发送至通讯模块。

再进一步的技术方案为，所述云服务器还用于收集植物的生长情况和养护过程的参数，优化植物的养护植物特性模型。这样的方式，使得所有用户的植物的生长状况能被汇总，有利于通过大数据分析调整、修改各类植物的生长特性模型，使植物养护效果更好。

本发明还涉及一种植物室内智能养护方法，包括如下步骤：

S1：接收植物的环境信息；对环境信息与植物生长特性模型参数进行运算，若运算结果为正常状态则返回步骤S1，若运算结果为不正常状态，则进入步骤S2；

S2：向用户展示不正常状态信息，并判断当前设置是否为自动模式，若是执行步骤S3，否则执行步骤S4；

S3：执行养护动作，直至环境信息与植物生长特性模型参数的运算结果为正常状态，返回步骤S1；

S4：根据用户手动指令，执行或不执行养护动作；返回步骤S1。

这样的控制方式结合手动和自动的优点，既避免程序失控，又防止植物没有被养护。

进一步地，还包括

步骤S5：若接收到用户设置信号，中断原步骤执行，根据用户设置维持手动模式或解除维持手动模式，返回原步骤执行；

所述步骤S2中，判断当前设置是否为自动模式的步骤具体为：S21判断是否设置为维持手动模式，若是则判断为非自动模式，否则执行步骤S22；

S22：等待用户控制指令，若在预设时间内接收到用户控制指令，则判断为非自动模式，否则判断为自动模式。

本发明的有益效果在于，能够实时监测土壤湿度、空气湿度、空气温度、光照强度等环境因素，根据植物的生长特性模型，做出调整环境因素的判断，实现智能的养护效果。同时，通过云服务器为交互平台，用户可通过远程客户端即时了解环境条件和调整方案，也可以启用手动模式，远程操作植物养护子系统，为植物的智能养护提供双重保障，且本发明结构简单、价格低廉、适用对象广泛、拓展性强，为用户营造舒适、有乐趣、高质量的绿色居住环境。

附图说明

图1是本发明的植物室内智能养护装置的结构示意图。

图2是本发明的植物室内智能养护系统的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下：

如图1所述，本发明的植物室内智能养护装置，包括

环境信息采集传感器，用于采集植物的环境信息。

中央处理器，其输入端与环境信息采集传感器连接，用于接收环境信息采集传感器采集的植物的环境信息，并将环境信息与植物的生长特性模型进行运算得出控制信号。

养护动作模块，其与中央处理器的输出端连接，用于根据中央处理器的控制信号执行对应养护动作。

其中，所述环境信息采集传感器包括土壤湿度传感器、空气温湿度传感器和光照传感器，合理分布于植物生长环境的不同位置，例如土壤湿度传感器埋于植物的泥土内，空气温湿度传感器分布于植物的叶片之间的空气间隙中，光照传感器位于植物上方等。上述各传感器的安装位置仅为举例，实际的安装应当根据不同种类的植物而定，而本发明旨在提供可以实现智能养护的装置，而不在于养护具体的植物，在此不再赘述。较佳地，土壤湿度传感器、空气温湿度传感器和光照传感器的数量均为两个，既增加了信息采集点，全方位地检测植物生长环境的某一环境参数(如检测植物向阳处和背阳处的光照强度)，以得到全面的、更吻合植物实际生长环境的参数，提高准确度，又避免大量增加成本。其中，空气温湿度传感器可以采用一个空气温度传感器、一个空气湿度传感器代替。较佳地，上述各传感器可以选用体积较小的，不影响观赏植物的观赏性。

所述养护动作模块包括浇灌机械装置、补光灯，进一步地还包括水阀控制器和补光灯控制器。浇灌机械装置用于对植物浇灌水分，浇灌机械装置根据不同的植物类型、摆放位置可采用不同方式，可以是带喷头的水箱、也可以是直接以水龙头作为浇灌机械装置。水阀控制器，连接于中央处理器与浇灌机械装置之间，用于接收中央处理器的控制信号并控制浇灌机械装置的工作状态，水阀控制器可以用继电器来实现，当控制继电器打开时，浇灌机械装置进行浇灌。补光灯，用于对植物提供光照；补光灯控制器，连接于中央处理器与补光灯之间，用于接收中央处理器的控制信号并控制补光灯的工作状态。具体地，补光灯可以采用四组蓝光-红光室内植物补光灯，以可调节的软管支撑，位于植物上方高0.5米处，距离垂直中心约0.5米对称排布。蓝光和红光的波长最有利于植物生长。蓝光与红光以5:1-10:1配比，比例根据植物种类和生长阶段调节。室内植物以观赏为主要功能，只要长势良好即可，无生产需求，所以不需24小时供应光源。根据植物的生长特性确定其日光照时长T。在光照时间区间，按实际环境光照强度为准，调节补光灯强度，使实际环境光照强度达到光饱和点的85％。调节补光灯光照强度的方式可以是补光灯控制器中包括PWM控制电路，通过PWM控制电路，由中央处理器发出控制信号，调节PWM控制电路的输出占空比，从而改变补光灯的工作电流，发出不同强度的光；也可以是补光灯控制器中包含多个开关，补光灯由多个灯珠并联组成，多个开关分别控制多个灯珠的亮灭，通过点亮不同数量的灯珠，发出不同强度的光；也可以是其他方式，例如纯粹控制补光灯的亮灭而不调节光照强度。根据养护的不同需求，还可以增加施肥装置(及其相应控制驱动部分)作为所述养护动作模块的一部分。

植物室内智能养护装置还包括通讯模块，与中央处理器连接，其用于把采集到的植物的环境信息上传至云服务器，和从云服务器接收信息，具体实施时可以是仅用于收或仅用于发。所述通讯模块用于从云服务器接收的信息包括控制指令，中央处理器还用于根据所述控制指令得出控制信号，和从云服务器接收的信息包括植物的生长特性模型数据。植物生长特性模型也可以在植物室内智能养护装置中加装存储介质(例如硬盘)直接存储，但这样成本较高。

本发明的植物室内智能养护装置还可以加装摄像头及相应的图像处理器件(图未示出)，与中央处理器连接，使用户可以实时查看植物的生长情况，更好地发出控制指令，调节养护状态。也可以加装显示屏，显示植物环境参数及其他信息，用户可直接通过显示屏直观了解植物情况。对装置的供电方面，可以采用电池供电，避免线头影响室内观赏植物的观赏性；也可以使用交流电直接供电，满足需长时间养护的植物的需求。

本发明还涉及包含上述植物室内智能养护装置的植物室内智能养护系统，还包括云服务器和客户端。云服务器，用于从通讯模块接收植物的环境信息，并进行数据处理后，发送至客户端，以及从客户端接收控制指令，并进行数据处理后，发送至通讯模块。客户端，用于接收云服务器的数据，并展示给用户，以及用于接受用户操作，并把用户的操作转化为控制指令发送至云服务器，其中客户端可以通过现有的智能移动终端(智能手机、平板电脑)实现。根据实际使用需要，云服务器也可以是单向收发。

所述云服务器还用于基于HTTP协议(HyperTextTransferProtocol超文本传输协议)的网页通信与客户端互传图片文字信息，并存储图片文字信息，客户端可以通过云服务器作为平台，发布植物的养护日志、分享图片等。云服务器基于TCP协议(TransmissionControlProtocol传输控制协议)的Socket通信(网络上的两个程序通过一个双向的通信连接实现数据的交换，这个连接的一端称为一个socket)发送和/或接收植物的环境信息、控制指令，通过两种不同的通信方式传输不同类型的通信内容，可以有效分散服务器的负担。再进一步地，利用多线程编程和数据库绑定的方式，实现一个客户端可以同时控制多台智能养护装置。同一个智能养护装置也可以被多个客户端控制，这样有效满足了批量工作(同时控制多个系统)和多人协同工作(多人可分别控制一个系统)的需求。

本实施例中，云服务器存储多个不同植物的生长特性模型，并将目标植物的生长特性模型发送至通讯模块，由中央处理器根据植物生长特性模型进行运算。再进一步地，所述云服务器还用于收集植物的生长情况和养护过程的参数，优化植物的养护植物特性模型；具体地，可以通过大数据分析的方式，调整模型的参数，比如分析出某植物的最佳湿度等；也可以是通过用户上传照片，由其他用户评分，以高分用户的植物生长数据作为模型参数。

本发明还涉及一种植物室内智能养护方法，包括如下步骤：

S1：接收植物的环境信息；对环境信息与植物生长特性模型参数进行运算，若运算结果为正常状态则返回步骤S1，若运算结果为不正常状态，则进入步骤S2。具体地，本实施例中对环境信息计算缺水系数，公式如下：

式中，t是空气温度指数，h₁是空气湿度指数，h₂是土壤湿度指数，e₀是植物耐旱系数，为根据不同植物类型而定的、植物生长特性模型的常数；当缺水系数大于1时，判断为需要补水的不正常状态。

计算光照是否正常状态的计算方式为，在光照时间区间内(例如喜光植物的光照时间在光照时间区间为6:00-21:00，根据植物生长特性模型设定不同的光照时间区间)，按实际环境光照强度的检测结果为准，实际环境光照强度未达到光饱和点的85％，判断为需要补光的不正常状态。本步骤中的过程对应由植物室内智能养护装置的中央处理器执行，也可以脱离上述装置的形式直接执行，例如网上服务器(例如云服务器直接接收信息进行运算)。

S2：向用户展示不正常状态信息(可以是通过通讯模块向外发送信息数据、也可以是由中央处理器直接控制不同指示灯作为显示)，并判断当前设置是否为自动模式，若是执行步骤S3，否则执行步骤S4。判断当前设置是否为自动模式的步骤具体为：S21判断是否设置为维持手动模式，若是则判断为非自动模式，否则执行步骤S22。本步骤中的过程对应由植物室内智能养护装置的中央处理器执行，也可以脱离上述装置的形式直接执行，例如网上服务器(例如云服务器直接接收信息进行运算)。

S22：等待用户控制指令，若在预设时间内(本实施例中为5分钟)接收到用户控制指令，则判断为非自动模式，否则判断为自动模式。本步骤中的过程对应由植物室内智能养护装置的中央处理器执行，也可以脱离上述装置的形式直接执行，例如网上服务器(例如云服务器直接接收信息进行运算)。

S3：执行养护动作，直至环境信息与植物生长特性模型参数的运算结果为正常状态，返回步骤S1。其中，本实施例中，补水的具体养护动作是间歇性多次少量的浇灌，即先浇灌少量的水，等待水渗透入土壤再重新检测土壤温度后再次判断是否继续浇灌以及浇灌的水量，以此循环直到不需要继续浇水；补光的养护动作为调节补光灯强度，使实际环境光照强度达到光饱和点的85％。本步骤中的过程可以对应由所述植物室内智能养护装置的中央处理器执行，具体为向养护动作模块发送对应的动作指令；也可以脱离上述装置的形式直接执行，例如网上服务器(例如云服务器直接发送出动作指令)。最终能实现养护动作模块根据指令直接执行上述效果的养护动作即可。

S4：根据用户手动指令，执行或不执行养护动作(例如用户指令表示仅补光、不补水，则控制补光灯打开，而不进行浇灌)；返回步骤S1。本步骤中的过程可以对应由所述植物室内智能养护装置的中央处理器执行；对于接收用户手动指令的过程，不是本步骤的考虑范围，实施中可以是对应由客户端接收指令后通过云服务器发送给中央处理器，也可以是植物室内智能养护装置直接设有输入设备而接收指令。也可以脱离上述装置的形式直接执行，例如网上服务器(例如云服务器直接接收信息进行运算)。

还包括步骤S5：若接收到用户设置信号，中断原步骤执行，根据用户设置维持手动模式或解除维持手动模式，返回原步骤执行。本步骤中的过程对应由植物室内智能养护装置的中央处理器执行，对于接收用户设置信号的过程，不是本步骤的考虑范围，实施中可以是对应由客户端接收指令后通过云服务器发送给中央处理器，也可以是植物室内智能养护装置直接设有输入设备而接收指令。也可以脱离上述装置的形式直接执行，例如网上服务器(例如云服务器直接接收信息进行运算)。

本发明实施例能够实时监测土壤湿度、空气湿度、空气温度、光照强度等环境因素，根据植物的生长特性模型，做出调整环境因素的判断，实现智能的养护效果。同时，通过云服务器为交互平台，用户可通过远程客户端即时了解环境条件和调整方案，也可以启用手动模式，远程操作植物养护子系统，为植物的智能养护提供双重保障，且本发明实施例的方案结构简单、价格低廉、适用对象广泛、拓展性强，为用户营造舒适、有乐趣、高质量的绿色居住环境。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.植物室内智能养护装置，其特征在于：包括

环境信息采集传感器，用于采集植物的环境信息；

中央处理器，其输入端与所述环境信息采集传感器连接，用于接收所述环境信息采集传感器采集的所述植物的环境信息，并将所述环境信息与植物的生长特性模型进行运算得出控制信号；

养护动作模块，其与所述中央处理器的输出端连接，用于根据所述中央处理器的控制信号执行对应的养护动作。

2.根据权利要求1所述的植物室内智能养护装置，其特征在于：所述环境信息采集传感器包括土壤湿度传感器、空气温湿度传感器和光照传感器中的至少一个；所述养护动作模块包括

浇灌机械装置，用于对植物浇灌水分；

补光灯，用于对植物提供光照。

3.根据权利要求1或2所述的植物室内智能养护装置，其特征在于：还包括

通讯模块，与所述中央处理器连接，用于把采集到的所述植物的环境信息上传至云服务器，和/或用于从云服务器接收信息。

4.根据权利要求3所述植物室内智能养护装置，其特征在于：所述通讯模块从云服务器接收的信息包括控制指令，所述中央处理器还用于根据所述控制指令得出控制信号；

和/或

所述通讯模块用于从云服务器接收的信息包括植物的生长特性模型数据。

5.根据权利要求1所述的植物室内智能养护装置，其特征在于：

S1：接收植物的环境信息；对环境信息与植物生长特性模型参数进行运算，若运算结果为正常状态则返回步骤S1，若运算结果为不正常状态，则进入步骤S2；

S2：向用户展示不正常状态信息，并判断当前设置是否为自动模式，若是执行步骤S3，否则执行步骤S4；

S3：执行养护动作，直至环境信息与植物生长特性模型参数的运算结果为正常状态，返回步骤S1；

S4：根据用户手动指令，执行或不执行养护动作；返回步骤S1；

可以采用优选为

还包括

步骤S5：若接收到用户设置信号，中断原步骤执行，根据用户设置维持手动模式或解除维持手动模式，返回原步骤执行；

所述步骤S2中，判断当前设置是否为自动模式的步骤具体为：S21判断是否设置为维持手动模式，若是则判断为非自动模式，否则执行步骤S22；

S22：等待用户控制指令，若在预设时间内接收到用户控制指令，则判断为非自动模式，否则判断为自动模式。

6.一种包含如权利要求3所述植物室内智能养护装置的植物室内智能养护系统，其特征在于：还包括云服务器和客户端；

所述云服务器，用于从通讯模块接收植物的环境信息，并进行数据处理后，发送至客户端；

所述客户端，用于接收所述云服务器的数据，并展示给用户；

和/或

云服务器，用于从客户端接收控制指令，并进行数据处理后，发送至通讯模块；

客户端，用于接受用户操作，并把用户的操作转化为控制指令发送至云服务器。

7.根据权利要求6所述的植物室内智能养护系统，其特征在于：所述云服务器还用于基于HTTP协议的网页通信与客户端互传图片文字信息，并存储图片文字信息；

云服务器基于TCP协议的Socket通信发送和/或接收所述植物的环境信息或所述控制指令。

8.包含如权利要求3所述植物室内智能养护装置的植物室内智能养护系统，其特征在于：还包括云服务器；

所述云服务器，还用于存储多个不同植物的生长特性模型，并将目标植物的生长特性模型发送至所述通讯模块。

9.根据权利要求8所述的植物室内智能养护系统，其特征在于：所述云服务器还用于收集植物的生长情况和养护过程的参数，优化植物的养护植物特性模型。

10.一种植物室内智能养护方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1：接收植物的环境信息；对环境信息与植物生长特性模型参数进行运算，若运算结果为正常状态则返回步骤S1，若运算结果为不正常状态，则进入步骤S2；

S2：向用户展示不正常状态信息，并判断当前设置是否为自动模式，若是执行步骤S3，否则执行步骤S4；

S3：执行养护动作，直至环境信息与植物生长特性模型参数的运算结果为正常状态，返回步骤S1；

S4：根据用户手动指令，执行或不执行养护动作；返回步骤S1；

可以采用优选为

还包括

步骤S5：若接收到用户设置信号，中断原步骤执行，根据用户设置维持手动模式或解除维持手动模式，返回原步骤执行；

所述步骤S2中，判断当前设置是否为自动模式的步骤具体为：S21判断是否设置为维持手动模式，若是则判断为非自动模式，否则执行步骤S22；

S22：等待用户控制指令，若在预设时间内接收到用户控制指令，则判断为非自动模式，否则判断为自动模式。