CN105163090A - 基于4g的家庭庭院智能看护装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于4G的家庭庭院智能看护装置，包括音视频采集模块、环境数据收集模块、云平台、灌溉与灯光模块、系统核心模块和控制终端，它可以在处于无人养护的情况下，用户可以通过电脑WEB页面或者移动终端实现对家中庭院环境的实时监测与植物养护，提供多种不同的控制方法，支持微信控制，可针对各种不同的环境与植物设置个性化的养护与监控方案。

Description

基于4G的家庭庭院智能看护装置

技术领域

本发明涉及一种智能监测控制系统，尤其涉及一种基于4G的家庭庭院智能看护装置。

背景技术

目前庭院宝智能系统还停留在专人看护模式下。通常是主人只要出差就需要联系专人看护植物，看护人员可能不了解相关养护知识，良莠不齐，很难让主人完全放心。另外，每个植物生长都有特定的环境，这些东西是主人看护过程中慢慢了解的，如果交由他人看管，这样将会导致植物得不到更好的照顾，对植物生长是一种伤害。而且，随着看管时间的逐渐积累，用户必须为每次看管买单，这样算下来，为植物所付出的资金会占很重的比例，同时为了庭院安全又需要再安装相关安防设备，加重了用户的负担。

已有的庭院宝装置只解决了家庭简单灌溉的功能，而没有解决主人不在家时，不同植物在不同环境下如何进行更好养护。主人比较关心的问题，比如植物实时的生长状态，实时的庭院环境参数，不同种类的植物应当采取什么样的养护措施，有没有可疑目标闯入等，这些心理诉求的满足才是一套庭院养护监控系统要解决的问题。而现在的设备不能满足；同时普通的庭院安防设备布线麻烦、配置安装繁琐，并很容易被人察觉，容易被可以避开。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对以上弊端提供一种基于4G的家庭庭院智能看护装置，它可以在处于无人养护的情况下，用户可以通过电脑WEB页面或者移动终端实现对家中庭院环境的实时监测与植物养护，提供多种不同的控制方法，支持微信控制，可针对各种不同的环境与植物设置个性化的养护与监控方案。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

基于4G的家庭庭院智能看护装置，包括音视频采集模块、环境数据收集模块、云平台、灌溉与灯光模块、系统核心模块和控制终端；

所述系统核心模块采用ARM9无线芯片，并集成了EM820U无线4G模块；

所述音视频采集模块包括远红外摄像机，所述远红外摄像机内设有远红外图像采集模块、视频编解码模块、视频流处理模块和USB接口，所述远红外图像采集模块的输入端位于远红外摄像机外部，远红外图像采集模块的输出端与视频编解码模块的输入端相连接，视频编解码模块的输出端与视频流处理模块的输入端相连接，视频流处理模块的输出端与USB接口相连接；

所述环境数据收集模块包括GY-30数字光强度检测模块、DHT11温湿度传感器、PM2.5传感器GP2Y1010AU0F和LM393土壤湿度传感器；

所述灌溉与灯光模块包括照明灯和自动浇灌装置；

所述云平台包括数据采集模块、数据分析模块、数据储存模块和数据传输模块，所述数据采集模块的输出端分别与数据分析模块的输入端、数据储存模块的输入端相连接，数据分析模块的输出端与数据传输模块的输入端相连接；

所述控制终端包括手机终端和电脑终端；

GY-30数字光强度检测模块、DHT11温湿度传感器、PM2.5传感器GP2Y1010AU0F和LM393土壤湿度传感器的输出端分别通过GPI接口与系统核心模块的第一输入端相连接，远红外摄像机通过USB接口与系统核心模块的第二输入端相连接，系统核心模块的第一输出端与云平台的数据采集模块的输入端通过4G无线网络无线连接，系统核心模块的第二输出端与手机终端的输入端、电脑终端的输入端通过4G无线网络无线连接，手机终端的输出端、电脑终端的输出端与系统核心模块的第四输入端通过4G无线网络无线连接，云平台的数据采集模块的第一输出端分别与照明灯和自动浇灌装置相连接，云平台的数据采集模块的第二输出端与系统核心模块的第三输入端相连接。

上述基于4G的家庭庭院智能看护装置，其中，所述AARM9无线芯片采用400M主频和512MRAM。

上述基于4G的家庭庭院智能看护装置，其中，所述照明灯采用玉米灯。

本发明的视频采集模块通过远红外摄像机的远红外图像采集模块和麦克风采集音视频并进行运动检测帧视频上传至视频编解码模块，再经视频流处理模块处理，通过ARM9无线芯片将音视频信息无线传递至云平台的数据采集模块；

环境数据收集模块的GY-30数字光强度检测模块、DHT11温湿度传感器、PM2.5传感器GP2Y1010AU0F和LM393土壤湿度传感器分别采集庭院中的光强度、空气中的温度和湿度、空气中PM2.5的值、土壤湿度信息，将上述信息通过ARM9无线芯片将音视频信息无线传递至云平台的数据采集模块；

云平台的数据采集模块收集到上述的各信息，一方面将信息发送至数据储存模块进行储存，另一方面将信息传递至数据分析模块进行分析处理，根据分析后得到的作出指令安排，并将指令传递至灌溉与灯光模块；

数据分析模块：将庭院植物进行数据挖掘分析分类，根据得到的实时环境参数信息，针对其生长特性与成长阶段，配置个性化的养护方案，建立专家系统，实现庭院自动化管理，并可根据传感器采集并发送到云平台的信息实现相关预警信息，发送到主人手机上，真正实现智能化庭院管理；在云平台上实现历史数据与视频的保存与查询；依据云平台得到的长期采集到的环境信息，进行数据分析与智能挖掘，对当地气候进行分类,向主人推荐适合本地环境生长的植物，在云平台上建立庭院看护产品用户论坛，将客户依据距离或者植物类型进行网格化管理，让客户对庭院宝产品有更好的了解与交流。

将上述指令传递至灌溉与灯光模块的方式有三种，第一种是远程控制，用户根据在终端看见的信息进行操作，通过云平台中转将指令信号传递至数据传输模块，数据传输模块将信号传递至照明灯和自动浇灌装置，以控制光照强度和浇灌；第二种是通过传感器采集的数据，发送数据信号传递至数据传输模块，数据传输模块将数据信号传递至云平台，云平台依据数据挖掘或者专家系统(按照植物种类与实时环境)实现智能控制将控制信号传递至照明灯和自动浇灌装置，以控制光照强度和浇灌；第三种是用户直接在手机终端的APP、微信或电脑终端上设置具体的时间操作指令，定时将操作指令信息发送至云平台，再由云平台发送指令至照明灯和自动浇灌装置。另外我们还提供了现场手动开关，可本地控制照明与浇灌功能。

本设备支持利用微信实现以上三种控制方式，微信是一种跨平台、零资费的实时通信工具，与传统的短信相比，微信更加的灵活、方便、且节省资费。微信公众平台是微信后期增加的，是面向企业的一个运营平台。通过这一平台，我们打造一个属于自己的微信公共平台。

微信前台功能模块是根据移动用户使用需求来设计的，用户可以随时随地的通过微信来远程养护自家的植物，可以设定多种看护模式以及查询相关的历史记录，让用户时刻掌握植物的生长状况。

微信端需要实现的功能如下：(1)用户注册、绑定功能；(2)通过扫描二维码添加设备功能；(3)实时的灯光与灌溉功能，设置定时和专家系统的功能(三种控制功能)(4)查询相关记录功能。

本发明远红外摄像机采用带红外功能的USB摄像机接口，影像像素可达720P，可以通过电脑或手机终端观看实时庭院视频，查看植物生长情况与浇灌效果；同时具有安防功能，经过图像预处理后，视频流处理模块基于OSTU算法进行二值化图像阈值的选取更好的进行图像分割，以区分运动目标和背景，同时根据差分结果控制背景更新速度，增强了其对光线变化的容忍度，最后用投影法进行水平和垂直方向的投影实现运动目标的定位，实现运动可疑目标的精确抓拍，打包音视频向客户或云端发送视频数据；采用了云计算和大数据的前沿技术，通过对现场采集的环境数据的分析和结合植物生长情况的数据进行数据挖掘给用户推送预警信息、环境智能测控与植物推荐建议，在各种平台上提供多种不同的控制方法，支持微信控制，提供权限设置功能，并提供用户交流平台。

本发明的有益效果为：

1、采用P2P技术，使得设备安装使用更加方便灵活，减少了安装成本，使得庭院监控真正的实现平民化、大众化。

2、随着4G在家庭中的普及，采用了4G无线接入模式，使得设备安装更加灵活便利，同时家庭网络带宽也能保证视频监控的画面质量和设备工作的稳定性。

3、采用了运动跟踪监测功能和实时报警上传功能，真正的实现庭院监控安防的智能化。

4、利用远程控制电池阀与灯光设备来实现对庭院草坪等作物的实时灌溉，支持pc、平板或手机远程控制。

5、提出了基于云平台与数据挖掘的高度可定制的庭院监测系统，依据植物的种类、成长阶段与外部环境，配置个性化的养护方案，利用专家系统实现自动养护功能。

6、依据传感器得到的实时环境参数信息，实现养护的自动预警与适合植物推荐功能，并在云台上建立用户论坛进行网格化管理，使得用户有更好的产品体验。

7、设备支持微信平台接口实现注册、登录、绑定设备，可以通过微信客户端对设备进行控制(三种方式)、设置控制模式、查询历史记录的功能。

8、本设备综合使用了物联网、大数据、智能视频监控、云平台技术，形成了一套整体庭院养护监控系统，针对多种控制方式(手动控制、自动控制)，设置登录权限与优先级，界面采用层次结构，数据及状态显示多样，并且直观、操作方便；系统实时性强、稳定性好、可靠性高、成本低、安装维护方便，很好的满足了家庭庭院/别墅区的植物养护与视频监控实际需求，具有很好的应用价值。

附图说明

图1为本发明结构原理图。

图2为本发明云平台数据挖掘分析工作流程图。

图3为本发明系统工作流程图。

图4为微信前台测控功能逻辑图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图所示基于4G的家庭庭院智能看护装置，包括音视频采集模块1、环境数据收集模块2、云平台3、灌溉与灯光模块4、系统核心模块5和控制终端6；

所述系统核心模块5采用ARM9无线芯片，并集成了EM820U无线4G模块，，所述AARM9无线芯片采用400M主频和512MRAM；

所述音视频采集模块1包括远红外摄像机7，所述远红外摄像机7内设有远红外图像采集模块9、视频编解码模块10、视频流处理模块11和USB接口12，所述远红外图像采集模块的输入端13位于远红外摄像机7外部，远红外图像采集模块的输出端14与视频编解码模块的输入端15相连接，视频编解码模块的输出端16与视频流处理模块的输入端17相连接，视频流处理模块的输出端18与USB接口12相连接；

所述环境数据收集模块2包括GY-30数字光强度检测模块19、DHT11温湿度传感器20、GP2Y1010AU0FPM2.5传感器21和LM393土壤湿度传感器22；

所述灌溉与灯光模块4包括照明灯23和自动浇灌装置24，所述照明灯23采用玉米灯；

所述云平台3包括数据采集模块25、数据分析模块26、数据储存模块27和数据传输模块28，所述数据采集模块的输出端29分别与数据分析模块的输入端30、数据储存模块的输入端31相连接，数据分析模块的输出端32与数据传输模块的输入端33相连接；云平台将庭院植物进行分类，比如将植物类型分为乔木、灌木、草本、藤本、盆栽，数据分析模块针对其生长特性与成长阶段，配置个性化的养护方案，主人选择最优养护方案后，可根据实时得到的环境数据(温度\光照强度\湿度\PM2.5)，判断当前季节和时间，读取专家库中控制设定值，判断当前是否在设定值范围之内，如果在范围之内保持当前设备状态不变，如果当前值在设定值范围之外，根据当前设备组合号选择设备组合开启设备，自动进行庭院养护工作，比如玉米灯的自动开启\关闭以及电磁阀的自动开启\关闭灌溉功能，并可根据传感器采集并发送到云平台的信息实现相关预警信息，比如PM2.5数值过高；发送到主人手机上，真正实现智能化庭院管理；在云平台上通过数据储存模块实现历史数据与视频的保存与查询；依据云平台得到的长期环境信息，进行数据分析与智能挖掘，向主人推荐适合本地环境生长的植物，在云平台上建立庭院宝用户论坛，将客户依据距离或者植物类型进行网格化管理，让客户对庭院宝产品有更好的了解与交流；

所述控制终端6包括手机终端34和电脑终端35；

GY-30数字光强度检测模块19、DHT11温湿度传感器20、GP2Y1010AU0FPM2.5传感器21和LM393土壤湿度传感器22分别通过GPI接口36与系统核心模块的第一输入端37相连接，远红外摄像机通过USB接口12与系统核心模块的第二输入端37相连接，系统核心模块的第一输出端38与云平台的数据采集模块的输入端39通过4G无线网络无线连接，系统核心模块的第二输出端40与手机终端的输入端41、电脑终端的输入端42通过4G无线网络无线连接，手机终端的输出端43、电脑终端的输出端44与系统核心模块的第四输入端45通过4G无线网络无线连接，云平台的数据采集模块的第一输出端46分别与照明灯23和自动浇灌装置24相连接，云平台的数据采集模块的第二输出端47与系统核心模块的第三输入端48相连接。

本发明的音视频采集模块通过远红外摄像机的远红外图像采集模块和麦克风采集音视频并进行运动检测帧视频上传至视频编解码模块，再经视频流处理模块处理，通过ARM9无线芯片将音视频信息无线传递至云平台的数据采集模块；

环境数据收集模块的GY-30数字光强度检测模块、DHT11温湿度传感器、PM2.5传感器GP2Y1010AU0F和LM393土壤湿度传感器分别采集庭院中的光强度、空气中的温度和湿度、空气中PM2.5的值、土壤湿度信息，将上述信息通过ARM9无线芯片将音视频信息无线传递至云平台的数据采集模块；

云平台的数据采集模块收集到上述的各信息，一方面将信息发送至数据储存模块进行储存，另一方面将信息传递至数据分析模块进行分析处理，根据分析后得到的作出指令安排，并将指令传递至灌溉与灯光模块；

将上述指令传递至灌溉与灯光模块的方式有三种，第一种是远程控制，用户根据在终端看见的信息进行操作，通过云平台中转将指令信号传递至数据传输模块，数据传输模块将信号传递至照明灯和自动浇灌装置，以控制光照强度和浇灌；第二种是通过传感器采集的数据，发送数据信号传递至数据传输模块，数据传输模块将数据信号传递至云平台，云平台依据数据挖掘或者专家系统，按照植物种类与实时环境，实现智能控制将控制信号传递至照明灯和自动浇灌装置，可在微信\手机APP\PC上设置为专家系统模式，以控制光照强度和浇灌；第三种是用户直接在手机终端或电脑终端上设置具体的时间操作指令，定时将操作指令信息发送至云平台，再由云平台发送指令至照明灯和自动浇灌装置。

本设备支持利用微信实现以上三种控制方式，微信是一种跨平台、零资费的实时通信工具，与传统的短信相比，微信更加的灵活、方便、且节省资费。微信公众平台是微信后期增加的，是面向企业的一个运营平台。通过这一平台，我们打造一个属于自己的微信公共平台。

微信前台功能模块是根据移动用户使用需求来设计的，用户可以随时随地的通过微信来远程养护自家的植物，可以设定多种看护模式以及查询相关的历史记录，让用户时刻掌握植物的生长状况。

微信端需要实现的功能如下：(1)用户注册、绑定功能；(2)通过扫描二维码添加设备功能；(3)实时的灯光与灌溉功能，设置定时和专家系统的功能(三种控制功能)(4)查询相关记录功能；

另外我们还提供了现场手动开关，可本地控制照明与浇灌功能。

本发明远红外摄像机采用带红外功能的USB摄像机接口，影像像素可达720P，可以通过电脑或手机终端观看实时庭院视频，查看植物生长情况与浇灌效果；同时具有安防功能，经过图像预处理后，视频流处理模块基于OSTU算法进行二值化图像阈值的选取更好的进行图像分割，以区分运动目标和背景，同时根据差分结果控制背景更新速度，增强了其对光线变化的容忍度，最后用投影法进行水平和垂直方向的投影实现运动目标的定位，实现运动可疑目标的精确抓拍，打包音视频向客户或云端发送视频数据；采用了云计算和大数据的前沿技术，通过对现场采集的环境数据的分析和结合植物生长情况的数据进行数据挖掘给用户推送预警信息、环境智能测控与植物推荐建议，在各种平台上提供多种不同的控制方法，支持微信控制，提供权限设置的功能，并提供用户交流平台。

这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中，因此，本发明不受本实施例的限制，任何采用等效替换取得的技术方案均在本发明保护的范围内。

Claims (8)

1.基于4G的家庭庭院智能看护装置，其特征为，包括音视频采集模块、环境数据收集模块、云平台、灌溉与灯光模块、系统核心模块和控制终端；

所述系统核心模块采用ARM9无线芯片，并集成了EM820U无线4G模块；

所述音视频采集模块包括远红外摄像机，所述远红外摄像机内设有远红外图像采集模块、视频编解码模块、视频流处理模块和USB接口，所述远红外图像采集模块的输入端位于远红外摄像机外部，远红外图像采集模块的输出端与视频编解码模块的输入端相连接，视频编解码模块的输出端与视频流处理模块的输入端相连接，视频流处理模块的输出端与USB接口相连接；

所述环境数据收集模块包括GY-30数字光强度检测模块、DHT11温湿度传感器、PM2.5传感器GP2Y1010AU0F和LM393土壤湿度传感器；

所述灌溉与灯光模块包括照明灯和自动浇灌装置；

所述云平台包括数据采集模块、数据分析模块、数据储存模块和数据传输模块，所述数据采集模块的输出端分别与数据分析模块的输入端、数据储存模块的输入端相连接，数据分析模块的输出端与数据传输模块的输入端相连接；

所述控制终端包括手机终端和电脑终端；

GY-30数字光强度检测模块、DHT11温湿度传感器、PM2.5传感器GP2Y1010AU0F和LM393土壤湿度传感器的输出端分别通过GPI接口与系统核心模块的第一输入端相连接，远红外摄像机通过USB接口与系统核心模块的第二输入端相连接，系统核心模块的第一输出端与云平台的数据采集模块的输入端通过4G无线网络无线连接，系统核心模块的第二输出端与手机终端的输入端、电脑终端的输入端通过4G无线网络无线连接，手机终端的输出端、电脑终端的输出端与系统核心模块的第四输入端通过4G无线网络无线连接，云平台的数据采集模块的第一输出端分别与照明灯和自动浇灌装置相连接，云平台的数据采集模块的第二输出端与系统核心模块的第三输入端相连接；

本发明的工作原理为：视频采集模块通过远红外摄像机的远红外图像采集模块和麦克风采集音视频并进行运动检测帧视频上传至视频编解码模块，再经视频流处理模块处理，通过ARM9无线芯片将音视频信息无线传递至云平台的数据采集模块；

环境数据收集模块的GY-30数字光强度检测模块、DHT11温湿度传感器、PM2.5传感器GP2Y1010AU0F和LM393土壤湿度传感器分别采集庭院中的光强度、空气中的温度和湿度、空气中PM2.5的值、土壤湿度信息，将上述信息通过ARM9无线芯片将音视频信息无线传递至云平台的数据采集模块；

云平台的数据采集模块收集到上述的各信息，一方面将信息发送至数据储存模块进行储存，另一方面将信息传递至数据分析模块进行分析处理，根据分析后得到的作出指令安排，并将指令传递至灌溉与灯光模块；

数据分析模块将庭院植物进行数据挖掘分析分类，根据得到的实时环境参数信息，针对其生长特性与成长阶段，配置个性化的养护方案，建立专家系统，实现庭院自动化管理，并可根据传感器采集并发送到云平台的信息实现相关预警信息，发送到主人手机上，真正实现智能化庭院管理；在云平台上实现历史数据与视频的保存与查询；依据云平台得到的长期采集到的环境信息，进行数据分析与智能挖掘，对当地气候进行分类,向主人推荐适合本地环境生长的植物，在云平台上建立庭院看护产品用户论坛，将客户依据距离或者植物类型进行网格化管理，让客户对庭院宝产品有更好的了解与交流。

2.将上述指令传递至灌溉与灯光模块的方式有三种，第一种是远程控制，用户根据在终端看见的信息进行操作，通过云平台中转将指令信号传递至数据传输模块，数据传输模块将信号传递至照明灯和自动浇灌装置，以控制光照强度和浇灌；第二种是通过传感器采集的数据，发送数据信号传递至数据传输模块，数据传输模块将数据信号传递至云平台，云平台依据数据挖掘或者专家系统（按照植物种类与实时环境）实现智能控制将控制信号传递至照明灯和自动浇灌装置，以控制光照强度和浇灌；第三种是用户直接在手机终端的APP、微信或电脑终端上设置具体的时间操作指令，定时将操作指令信息发送至云平台，再由云平台发送指令至照明灯和自动浇灌装置。

3.另外我们还提供了现场手动开关，可本地控制照明与浇灌功能。

4.如权利要求1所述的基于4G的家庭庭院智能看护装置，其特征为，所述AARM9无线芯片采用400M主频和512MRAM。

5.如权利要求1所述的基于4G的家庭庭院智能看护装置，其特征为，所述照明灯采用玉米灯。

6.如权利要求1所述的基于4G的家庭庭院智能看护装置，其特征为，微信前台功能模块是根据移动用户使用需求来设计的，用户可以随时随地的通过微信来远程养护自家的植物，可以设定多种看护模式以及查询相关的历史记录，让用户时刻掌握植物的生长状况；微信端需要实现的功能如下：（1）用户注册、绑定功能；（2）通过扫描二维码添加设备功能；（3）实时的灯光与灌溉功能，设置定时和专家系统的功能；（4）查询相关记录功能。

7.如权利要求1所述的基于4G的家庭庭院智能看护装置，其特征为，所述数据分析模块将庭院植物进行数据挖掘分析分类，根据得到的实时环境参数信息，针对其生长特性与成长阶段，配置个性化的养护方案，建立专家系统，实现庭院自动化管理，并可根据传感器采集并发送到云平台的信息实现相关预警信息，发送到手机终端上，真正实现智能化庭院管理；在云平台上实现历史数据与视频的保存与查询；依据云平台得到的长期采集到的环境信息，进行数据分析与智能挖掘，对当地气候进行分类,向使用者推荐适合本地环境生长的植物，在云平台上建立庭院看护产品用户论坛，依据距离或者植物类型进行网格化管理，让使用者对家庭庭院智能看护装置有更好的了解与交流。

8.如权利要求1所述的基于4G的家庭庭院智能看护装置，其特征为，所述远红外摄像机采用带红外功能的USB摄像机接口，影像像素可达720P，可以通过电脑或手机终端观看实时庭院视频，查看植物生长情况与浇灌效果；同时具有安防功能，经过图像预处理后，视频流处理模块基于OSTU算法进行二值化图像阈值的选取更好的进行图像分割，以区分运动目标和背景，同时根据差分结果控制背景更新速度，增强了其对光线变化的容忍度，最后用投影法进行水平和垂直方向的投影实现运动目标的定位，实现运动可疑目标的精确抓拍，打包音视频向客户或云端发送视频数据。