CN105467959A - 基于无线通讯的家用种植机系统及其控制方法 - Google Patents
基于无线通讯的家用种植机系统及其控制方法 Download PDFInfo
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
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- G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS], computer integrated manufacturing [CIM]
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-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
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- G08C17/00—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
- G08C17/02—Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link
Abstract
本发明目的在于提供一种基于无线通讯的家用种植机系统及其控制方法，所述的基于无线通讯的家用种植机系统包括由采集模块、调控模块、主控制模块以及无线通讯模块组成的种植机、与种植机实现无线通讯的用户终端、通过用户终端上的APP进行数据交互的云端服务器。按照本发明所述的基于无线通讯的家用种植机系统及其控制方法可以帮助用户进行科学省时省力的自动化种植管理，增加种植乐趣，提供良好的种植体验。
Description
技术领域
[0001]本发明涉及植物种植领域，尤其是一种基于无线通讯的家用种植机系统及其控制方法。
背景技术
[0002]对于植物而言，光照、温湿度、二氧化碳及氧气浓度是非常重要的种植环境因素，通过长期的种植实践，人们已经摸索出了不同植物生长各阶段的种植标准控制参数，包括各阶段标准叶片大小、标准光照时间、强度、颜色、标准环境温湿度、标准土壤温湿度、标准二氧化碳及氧气浓度、影响植物光合作用强弱的变量等参数。然而，市面上现有的种植机产品却并没有充分利用这些研究数据，存在诸多缺陷:
一、现有的种植机智能化程度不高，用户需要花费足够的时间和精力去管理植物，比如有的产品光照强度无法自动调节，需要用户自己把产品搬到户外补光;几乎没有产品是根据植物实际的湿度需要进行灌溉，容易导致水分不足或水分过量，且往往需要用户时刻关注植物的水分情况；
二、现有种植机无法给用户提供植物种植控制的科学指导，用户不清楚植物生长各阶段所需要的标准光照、温湿度等环境参数，容易导致植物因错误的种植管理而死亡或者生长不好；
三、现有种植机在检测植物生长状况方面不够完善，有的产品采用单纯的图像识别技术，无法识别相似图像或细微变化，无法为用户提供全面、准确的植物生长状况信息，也无法依据检测到的信息有针对性地调整植物生长的环境因素。
[0003]为了克服前述种植机产品存在的弊端，给用户提供一种科学、方便的种植方式以及良好的种植体验，始有本案产生。
发明内容
[0004]针对现有技术的不足，本发明提供一种基于无线通讯的家用种植机系统及其控制方法。
[0005]所述的基于无线通讯的家用种植机系统包括由采集模块、调控模块、主控制模块以及无线通讯模块组成的种植机、与种植机实现无线通讯的用户终端、通过用户终端上的APP与用户终端进行数据交互的云端服务器；
所述的采集模块由摄像头、光照度传感器、温湿度传感器以及C02浓度传感器组成，分别采集植物图像、光照强度、温湿度以及C02浓度数据并传输给主控制模块；
所述的调控模块由光照控制器、温湿度控制器以及C02发生器、02发生器组成，按照主控制模块的指令调整植物所处环境的光照、温湿度、C02浓度以及02浓度；
所述的主控制模块用于接收采集模块采集的数据，并对调控模块实施控制；
所述的无线通讯模块用于使种植机与用户终端实现无线通讯。
[0006]所述的种植机系统的数据交互及控制模式为:种植机通过无线通讯模块，获取经由用户终端APP从云端服务器获得的种植控制标准参数和图像库，由主控制模块依据种植控制标准参数和图像库对采集模块采集的数据信息进行识别和判断，给出实际种植控制参数，据此对调控模块实施控制。
[0007]在这种数据交互及控制模式下，所述的一种基于无线通讯的家用种植机系统的控制方法如下:
(1)用户终端通过APP向云端服务器确认所要种植的种子；
(2)用户终端通过APP从云端服务器获得对应该植物的最新的种植方法以及植物生长各阶段的种植控制标准参数和图像库，并将所述的种植控制标准参数和图像库经由种植机的无线通讯模块发送到种植机上；
(3)用户按照APP提供的种植方法将种子种植到种植机上；
(4)在植物生长过程中，种植机的主控制模块定期接收采集模块采集的数据后，依据所述的种植控制标准参数及图像库，对采集到的数据进行识别和判断，给出该植物的实际种植控制参数，并据此对调控模块实施控制；
(5)植物成熟后，种植机的主控制模块通过采集模块采集到的数据信息识别和判断出植物的这一状态后，并通过无线通讯模块将植物成熟的信息传递给用户终端，通知用户收割。
[0008]所述的种植机系统的数据交互及控制模式也可以为:种植机的主控制模块接收采集模块采集的数据信息后，通过无线通讯模块将数据信息传给用户终端，该数据信息经由用户终端APP上传到云端服务器，由云端服务器依据种植控制标准参数和图像库对该数据信息进行识别和判断，给出实际控制参数并下发给用户终端APP，所述种植机主控制模块再通过无线通讯模块从用户终端获取该实际控制参数，并据此对调控模块实施控制；
在这种数据交互及控制模式下，所述的一种基于无线通讯的家用种植机系统的控制方法如下:
(1)用户终端通过APP向云端服务器确认所要种植的种子；
(2)用户终端通过APP从云端服务器获得对应该种子的最新的种植方法；
(3)用户按照APP提供的种植方法将种子种植到种植机上；
(4)在植物生长过程中，种植机的主控制模块定期接收采集模块采集的数据后，通过无线通讯模块上传到用户终端，并经由用户终端APP上传到云端服务器；
(5)云端服务器依照该植物的种植控制标准参数及图像库，对种植机采集的数据信息进行识别和判断，给出该植物的实际种植控制参数，并下发到用户终端APP;
(6)种植机通过无线通讯模块从用户终端APP获取实际种植控制参数，并据此通过主控制模块对调控模块实施控制；
(7)植物成熟后，种植机将采集模块采集到的数据通过无线通讯模块将传送给用户终端，并经由用户终端APP上传到云端服务器，云端服务器识别和判断出植物这一状态后，将植物成熟的信息发送到用户终端APP，通知用户收割。
[0009]本发明的有益效果在于:种植机与用户终端之间，用户终端与云端服务器之间进行数据交换，可以将植物生长的实际情况与种植控制标准参数及图片库进行比较，识别和判断出植物的生长阶段和生长状态，给出符合植物实际生长需要的控制参数;整个种植过程智能控制，不需要花费用户过多的时间和精力，从而给用户提供一种科学、方便的种植方式以及良好的种植体验。
附图说明
[0010]图1是本发明所述系统所需的硬件组成以及数据交互示意图。
具体实施方式
[0011]图1是本发明所述的基于无线通讯的家用种植机系统的组成以及数据交互示意图，本发明所述的基于无线通讯的家用种植机系统，包括由采集模块、调控模块、主控制模块以及无线通讯模块组成的种植机、与种植机实现无线通讯的用户终端、通过用户终端上的APP与用户终端进行数据交互的云端服务器。
[0012]所述的采集模块由摄像头、光照度传感器、温湿度传感器以及C02浓度传感器组成，分别采集植物图像、光照强度、温湿度、以及C02浓度数据并传输给主控制模块；
所述的调控模块由光照控制器、温湿度控制器以及C02发生器、02发生器组成，按照主控制模块的指令调整植物所处环境的光照、温湿度、C02浓度、02浓度；
所述的主控制模块用于接收采集模块采集的数据，并对调控模块实施控制；
用户终端通过APP软件与云端服务器进行数据交互，可以从云端获取最新的种植方法及植物生长各阶段种植控制标准参数、图片库，也可以将种植机采集到的数据信息上传给云端服务器，供云端服务器识别与分析。
[0013]种植机通过其无线通讯模块与用户终端实现无线通讯，可以把采集模块采集到的数据信息反馈到用户终端，也可以从用户终端获取所需要的种植控制标准参数及图片库。
[0014]种植控制标准参数包括植物生长各阶段所需的标准光照时间、强度、颜色、标准环境温湿度、标准土壤温湿度、标准二氧化碳及氧气浓度、影响光合作用的因素等；图片库可以反映植物生长各阶段的图像信息，包括叶片大小、茎杆粗细等。
[0015]在本发明的第一种实施例中，所述的基于无线通讯的家用种植机系统的数据交互及控制模式是这样的:种植机通过无线通讯模块，获取经由用户终端的APP从云端服务器获得的种植控制标准参数及图像库，由主控制模块依照该种植控制标准参数及图像库对从采集模块采集的数据信息进行识别和判断，给出符合植物现阶段生长所需的实际种植控制参数，并按照该实际种植控制参数对调控模块实施控制。
[0016]在第一种实施例中，所述的一种基于无线通讯的家用种植机系统的控制方法步骤如下:
用户终端通过APP向云端服务器确认所要种植的种子；
用户终端通过APP从云端服务器获得对应该植物的最新的种植方法以及植物生长各阶段的种植控制标准参数和图像库，并将所述的种植控制标准参数和图像库经由种植机的无线通讯模块发送到种植机上；
用户按照APP提供的种植方法将种子种植到种植机上；
在植物生长过程中，种植机的主控制模块定期接收采集模块采集的数据后，依据所述的种植控制标准参数及图像库，对采集到的数据进行识别和判断，给出该植物的实际种植控制参数，并据此对调控模块实施控制，即将其调整为植物实际生长所需的光照、温湿度、C02浓度、02浓度； 植物成熟后，种植机的主控制模块通过采集模块采集到的数据信息识别和判断出植物的这一状态后，并通过无线通讯模块将植物成熟的信息传递给用户终端，通知用户收割。
[0017]在本发明的第二种实施例中，所述的基于无线通讯的家用种植机系统的数据交互及控制模式是这样的:种植机的主控制模块接收采集模块采集的数据信息后，通过无线通讯模块将数据信息传给用户终端，该数据信息经由用户终端的APP上传到云端服务器，由云端服务器依据种植控制标准参数和图像库对该数据信息进行识别和判断，给出实际控制参数并下发给用户终端的APP，所述种植机主控制模块再通过无线通讯模块从用户终端获取该实际控制参数，并据此对调控模块实施控制；
在第二实施例中，所述的一种基于无线通讯的家用种植机系统的控制方法如下: 用户终端通过APP向云端服务器确认所要种植的种子；
用户终端通过APP从云端服务器获得对应该种子的最新的种植方法；
用户按照APP提供的种植方法将种子种植到种植机上；
在植物生长过程中，种植机的主控制模块定期接收采集模块采集的数据，比如植物图像等，通过无线通讯模块上传到用户终端，并经由用户终端APP上传到云端服务器；
云端服务器依照该植物的种植控制标准参数及图像库，对种植机采集的数据信息进行识别和判断，给出该植物的实际种植控制参数，并下发到用户终端APP;
种植机通过无线通讯模块从用户终端APP获取实际种植控制参数，并据此通过主控制模块对调控模块实施控制，即将其调整为植物实际生长所需的光照、温湿度、C02浓度、02浓度；
植物成熟后，种植机将采集模块采集到的数据通过无线通讯模块将传送给用户终端，并经由用户终端APP上传到云端服务器，云端服务器识别和判断出植物这一状态后，将植物成熟的信息发送到用户终端APP，通知用户收割。
[0018]本发明所述的一种基于无线通讯的家用种植机系统是这样对采集到的数据信息进行识别和判断的:
首先，通过图像识别技术对植物的生长区间进行初步判断，包括:
图像采集:即通过种植机的主控制模块接收由采集模块的摄像头采集到的植物图像；图像识别:在第一实施例中，图像识别过程在种植机主控制模块完成，即主控制模块读取植物图像，并识别出图像中的叶片大小或者茎杆粗细等信息，再依据从用户终端获取的植物种植控制标准参数和图片库，初步估算出植物所处的生长区间，并给出植物在该生长区间对应的种植控制标准参数，比如并标准光强、温湿度以及C02浓度参数;在第二实施例中，图像识别过程在云端服务器完成，即:主控制模块读取植物图像，并将植物图像通过无线通讯模块传送给用户终端，再经由用户终端的APP上传到云端服务器，由云端服务器识别出图像中的叶片大小或者茎杆粗细等信息，再依据植物种植控制标准参数和图片库，初步估算出植物所处的生长区间，并给出植物在该生长区间对应的种植控制标准参数，比如并标准光强、温湿度以及C02浓度参数；
到此时为止，通过图像采集和图像识别已经完成对数据信息的初步识别和判断，初步估算出植物所处的生长区间，并可以根据初步检测的结果一一植物所处的生长区间，得到植物在该生长区间对应的种植控制标准参数，比如并标准光强、温湿度以及C02浓度参数，并据此通过调控模块对植物的生长环境进行调控，以适应植物的实际生长需求。
[0019]但由于植物在同一生长区间的图像差别不大，仅仅通过图像识别技术是无法检测到植物在同一生长区间内的细微变化的，因此需要进行进一步的补充识别和判断，即在其它影响植物光合作用的因素固定的情况下，通过光合作用前后C02浓度的变化来对植物的光合作用情况进行评价，从而进一步获知植物的生长状况信息，以便对调控模块作出相应的调整。
[0020]因此，在图像识别的基础上，补充识别和判断的步骤如下:
环境调整:种植机的主控制模块关闭光照控制器，使植物处于暗室状态，无法进行光合作用，主控制模块按照种植控制标准参数将温湿度控制器设定为标准温湿度，将C02发生器设定为标准C02发生浓度；
C02浓度变化检测:待温湿度传感器显示的温湿度以及C02浓度传感器所显示的C02浓度稳定后，主控制模块控制光照控制器开启，并将其设定为标准光强;光合作用一段时间后，主控制模块读取C02浓度传感器所显示的C02浓度数值；
计算分析:在第一实施例中，计算分析过程在种植机的主控制模块完成，即:主控制模块根据标准C02发生浓度与光合作用后C02浓度传感器所显示的C02浓度的差值，计算出光合作用前后C02浓度的变化，结合植物生长控制标准参数分析植物的光合作用情况，进一步判断植物的生长状况信息。在第二实施例中，计算分析过程在云端服务器完成，即:主控制模块将光合作用后C02浓度传感器所显示的C02浓度数据通过无线通讯模块并经由用户终端APP上传到云端服务器，由云端服务器计算标准C02发生浓度与光合作用后C02浓度传感器所显示的C02浓度的差值，再结合植物生长控制标准参数分析植物的光合作用情况，进一步判断植物的生长状况信息。
[0021]在固定光照强度、温度、湿度的前提下，植物光合作用前后C02浓度变化可以反映植物的光合作用能力，进而反映植物的实际生长信息。当植物处于某一生长区间时，其图像差别不大，通过图像识别技术难以获知植物在这一生长区间的实际生长情况，补充以C02浓度变化的检测，可以在免受其他环境因素干扰的情况下，通过植物自身光合作用的情况，获知植物的生长状况，得到全面而准确的信息，从而在接下来的种植控制中，指导种植机调整光强、温湿度等环境因素，制定最有利于植物生长的种植控制方案。
[0022]采用本发明所述的基于无线通讯的家用种植机系统，种植机与用户终端之间，用户终端与云端服务器之间可以进行数据交换，依据种植控制标准参数及图片库信息，识别和判断出植物的生长阶段和生长状态，给出符合植物实际生长需要的控制参数。且本系统对植物生长状态的识别和判断方法，是在图像识别技术的基础上，补充光合作用中C02浓度变化的检测，所得到的植物生长状态信息更加全面和准确。因此，采用本发明所述的家用种植机系统及其控制方法，全过程智能控制，既科学又省时省力，与此同时还能向用户及时反馈植物生长状态等信息，增加人机互动，提高了用户的种植乐趣。
[0023]以上仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明的保护范围的限定。凡依本案的设计思路所做的等同变化，均落入本案的保护范围。
Claims (5)
1.一种基于无线通讯的家用种植机系统，其特征在于:包括由采集模块、调控模块、主控制模块以及无线通讯模块组成的种植机、与种植机实现无线通讯的用户终端、通过用户终端上的APP与用户终端进行数据交互的云端服务器； 所述的采集模块由摄像头、光照度传感器、温湿度传感器以及C02浓度传感器组成，分别采集植物图像、光照强度、温湿度以及C02浓度数据并传输给主控制模块； 所述的调控模块由光照控制器、温湿度控制器以及C02发生器、02发生器组成，按照主控制模块的指令调整植物所处环境的光照、温湿度、C02浓度以及02浓度； 所述的主控制模块用于接收采集模块采集的数据并对调控模块实施控制； 所述的无线通讯模块用于使种植机与用户终端实现无线通讯。
2.根据权利要求1所述的一种基于无线通讯的家用种植机系统，其特征在于:所述的种植机系统的数据交互及控制模式为:种植机通过无线通讯模块，获取经由用户终端APP从云端服务器获得的种植控制标准参数和图像库，由主控制模块依据种植控制标准参数和图像库对采集模块采集的数据信息进行识别和判断，给出实际种植控制参数，据此对调控模块实施控制。
3.根据权利要求1所述的一种基于无线通讯的家用种植机系统，其特征在于:所述的种植机系统的数据交互及控制模式为:种植机的主控制模块接收采集模块采集的数据信息后，通过无线通讯模块将数据信息传给用户终端，该数据信息经由用户终端APP上传到云端服务器，由云端服务器依据种植控制标准参数和图像库对该数据信息进行识别和判断，给出实际控制参数并下发给用户终端APP，所述种植机主控制模块再通过无线通讯模块从用户终端获取该实际控制参数，并据此对调控模块实施控制。
4.根据权利要求2所述的一种基于无线通讯的家用种植机系统的控制方法，其特征在于:控制步骤如下: (1)用户终端通过APP向云端服务器确认所要种植的种子； (2)用户终端通过APP从云端服务器获得对应该植物的最新的种植方法以及植物生长各阶段的种植控制标准参数和图像库，并将所述的种植控制标准参数和图像库经由种植机的无线通讯模块发送到种植机上； (3)用户按照APP提供的种植方法将种子种植到种植机上； (4)在植物生长过程中，种植机的主控制模块定期接收采集模块采集的数据后，依据所述的种植控制标准参数及图像库，对采集到的数据进行识别和判断，给出该植物的实际种植控制参数，并据此对调控模块实施控制； (5)植物成熟后，种植机的主控制模块通过采集模块采集到的数据信息识别和判断出植物的这一状态后，并通过无线通讯模块将植物成熟的信息传递给用户终端，通知用户收割。
5.根据权利要求3所述的一种基于无线通讯的家用种植机系统的控制方法，其特征在于:控制步骤如下: (1)用户终端通过APP向云端服务器确认所要种植的种子； (2)用户终端通过APP从云端服务器获得对应该种子的最新的种植方法； (3)用户按照APP提供的种植方法将种子种植到种植机上； (4)在植物生长过程中，种植机的主控制模块定期接收采集模块采集的数据后，通过无线通讯模块上传到用户终端，并经由用户终端APP上传到云端服务器； (5)云端服务器依照该植物的种植控制标准参数及图像库，对种植机采集的数据信息进行识别和判断，给出该植物的实际种植控制参数，并下发到用户终端APP; (6)种植机通过无线通讯模块从用户终端APP获取实际种植控制参数，并据此通过主控制模块对调控模块实施控制； (7)植物成熟后，种植机将采集模块采集到的数据通过无线通讯模块将传送给用户终端，并经由用户终端APP上传到云端服务器，云端服务器识别和判断出植物这一状态后，将植物成熟的信息发送到用户终端APP，通知用户收割。
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