CN106818283A - 一种花盆智能浇水系统及花盆智能浇水方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种花盆智能浇水系统，包括花盆、自动供水装置、称重传感器、湿度传感器、中央处理器、电源模块；其中，称重传感器设置在花盆底部下方，湿度传感器设置在花盆内部，自动供水装置为花盆供水，电源模块为系统供电，中央处理器根据接收到的重量信号、湿度值信号输出控制信号至自动供水装置。本发明还公开了一种花盆智能浇水方法，步骤如下：(1)设定停止和触发浇水土壤相对湿度值分别为R₁、R₂；(2)计算花盆内土壤重量W₀；(3)计算湿度值R₁时所对应的总重W₁；(4)湿度传感器检测湿度≤R₂时，触发浇水；(5)称重传感器检测总重≥W₁时，停止浇水。本发明基于土壤湿度与重量的控制方法来实现自动浇水，能够精准的保证浇水量。

Description

一种花盆智能浇水系统及花盆智能浇水方法

技术领域

本发明属于智能家居技术领域，具体的是涉及一种花盆智能浇水系统，以及一种花盆智能浇水方法。

背景技术

随着社会的进步，人们的生活质量也有了提高，越来越多的家庭注重健康的生活环境。在家中，工作和学习的环境中放置一些盆栽花卉或绿色植物，既可以通过光合作用吸收二氧化碳，净化室内空气，还可以陶冶我们的情操，让我们的生活、工作、学习会更加愉悦。植物的正常生长却是人们担心的一个重要问题，而这个问题最大的影响因素之一就是植物需要适当的水分。

实际操作中存在的问题一为家中人员全部外出，或长时间忘记给植物浇水，植物很可能会枯萎死亡。

实际操作中存在的问题二为人们给植物浇水时，大部分是凭经验进行的，浇水时机与浇水量都很难把握，经常出现如浇水太勤、浇水量太足把植物淹死或浇水不及时把植物旱死的情况。

为解决上述实际操作中的问题，市场中涌现出了一批自动浇水花盆，市场上的自动浇水花盆虽然能够实现自动浇水，但是自动浇水的效果不佳，一般都为机械的定时定量浇水，不能根据植物的真实需要浇水，比如植物是否需要浇水是根据土壤湿度来判断的，需要浇水时很简单，可根据湿度传感器给出的湿度值进行浇水，但是应该浇多少水就无法判断，因为湿度传感器输出的湿度值需要稳定后才能判断，而浇的水想要均匀渗透到全部土壤中需要一段比较长的时间。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种花盆智能浇水系统，在能够实现自动浇水的同时，还能保证浇水量能够满足植物的正常生长需求。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种花盆智能浇水系统，包括花盆、自动供水装置、称重传感器、湿度传感器、中央处理器、电源模块；其中：

称重传感器本体设置在花盆底部下方，其信号输出端连接至中央处理器，用于测量花盆、植物和土壤的重量，并将重量信号传输至中央处理器；

湿度传感器本体设置在花盆内部，其信号输出端连接至中央处理器，用于测量花盆内土壤的湿度值，并将湿度值信号传输至中央处理器；

自动供水装置能够为花盆供水，其信号输入端连接至中央处理器；

电源模块分别为中央处理器、湿度传感器、重量传感器供电；

中央处理器根据接收到的重量信号、湿度值信号输出控制信号至自动供水装置，控制自动供水装置的供水状态。

更进一步的，本发明花盆智能浇水系统还包括花盆底座，其中：

花盆底座内部具有空腔，电源模块以及中央处理器设置在空腔内；

称重传感器固定设置在花盆底座上。

更进一步的，湿度传感器为多个，在花盆内部均匀分布，中央处理器接收多个湿度传感器输出的湿度值信号，并计算得出平均湿度值信号。

更进一步的，自动供水装置包括水源装置以及电子水阀，电子水阀的进水口与水源装置的出水口连接，电子水阀的出水口为花盆供水。

更进一步的，水源装置为储水箱或市政自来水系统。

本发明提供的花盆智能浇水系统的优点为：

1、湿度传感器与称重传感器配合使用，实现靠湿度传感器触发浇水，靠称重传感器触发停止浇水，保证浇水量的精准；

2、中央处理根据湿度传感器及称重传感器的信号，智能控制浇水装置工作，更加智能化；

3、使用储水箱或市政自来水供水，可以避免高频率的浇水，减轻使用者的负担。

本发明的目的之二是提供一种花盆智能浇水方法，基于土壤湿度与重量的控制方法来实现自动浇水，还能够精准的保证浇水量。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种花盆智能浇水方法，包括如下步骤：

(1)设定停止浇水土壤相对湿度值R₁，设定触发浇水土壤湿度相对湿度值R₂；

(2)检测计算花盆内部土壤重量W₀；

(3)计算花盆内土壤达到相对湿度值R₁时所对应的花盆、土壤以及植物总重W₁；

(4)当花盆内湿度传感器检测到土壤相对湿度≤R₂时，触发浇水；

(5)当花盆底部下方称重传感器检测到花盆、土壤以及植物总重≥W₁时，停止浇水。

更进一步的，步骤(2)中花盆内部土壤重量W₀检测计算方法为：

a任一时间，记录湿度传感器的湿度值为R₃，重量传感器的重量值为W₂；

b步骤a之后，进行定量浇水；

c定量浇水完成后，待湿度传感器数值稳定后记录湿度值为R₄，记录重量传感器的重量值为W₃；

d计算土壤质量W₀，W₀＝(W₃-W₂)/(R₄-R₃)。

更进一步的，步骤(3)中计算花盆内土壤达到相对湿度值R₁时所对应的花盆、土壤以及植物总重W₁的计算方法为：

a′计算花盆与植物重量W₄，W₄＝W₂-W₀(1+R₃)或W₄＝W₃-W₀(1+R₄)；

b′计算花盆内土壤达到相对湿度值R₁时所对应的花盆、土壤以及植物总重W₁，

W₁＝W₄+W₀(1+R₁)＝W₂+(W₃-W₂)(R₁-R₃)/(R₄-R₃)或

W₁＝W₄+W₀(1+R₁)＝W₃+(W₃-W₂)(R₁-R₄)/(R₄-R₃)。

更进一步的，步骤(1)为人工设定；步骤(2)、步骤(3)在步骤(1)设定完成后自动运行，运行频率为每5-10天进行一次；步骤(4)、步骤(5)在步骤(3)运行完毕后，根据触发条件交替自动运行。

更进一步的，步骤(4)触发浇水后，停止采集土壤相对湿度值；

步骤(5)停止浇水后，1-10分钟后开始采集土壤湿度值。

本发明提供的花盆智能浇水方法的优点为：

1、土壤相对湿度值以及重量值信号的综合处理，实现了靠湿度值信号触发浇水，靠重量值信号触发停止浇水，使浇水的时机更为准确、浇水量更为精准；

2、整套方法除了停止浇水土壤相对湿度值R₁，设定触发浇水土壤湿度相对湿度值R₂需要人工设置外，其他步骤全部自动运行，实现了傻瓜式的浇水方式，更为智能且减轻了使用者的负担；

3、具有自动校准的功能，随着植物的成长，相关的浇水参数会自行重新设置，更为的智能化。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为本发明花盆智能浇水系统的结构示意图；

图2为本发明花盆智能浇水系统中各模块的连接关系示意图；

图3为本发明花盆智能浇水系统中自动供水装置的结构示意图；

图4为本发明花盆智能浇水方法的方法流程图；

其中，1-花盆，11-花盆底座，2-自动供水装置，21-储水箱，22-电子水阀，23-管件，3-称重传感器，4-湿度传感器，5-中央处理器，6-电源模块。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例1

如图1所示，为本发明实施例1一种花盆智能浇水系统的结构示意图，该系统包括花盆1、自动供水装置2、称重传感器3、湿度传感器4、中央处理器5、电源模块6；其中：

称重传感器3本体设置在花盆1底部下方，其信号输出端连接至中央处理器5，用于测量花盆、植物和土壤的重量，并将重量信号传输至中央处理器5；其中称重传感器3可直接设置在花盆1底部也可间接的通过其他承托物安装在花盆1底部，但需保证花盆、植物和土壤的重量可以直接作用在称重传感器3上，具体称重传感器3的数量不限定为一个，当为多个时，中央处理器5分别接收各称重传感器3的重量信号，并求平均值为最终花盆、植物和土壤的重量。优选的称重传感器3在设置时需要做防水防尘处理，以保证其在恶劣环境下能够正常工作。

湿度传感器4本体设置在花盆1内部，其信号输出端连接至中央处理器5，用于测量花盆内土壤的湿度值，并将湿度值信号传输至中央处理器5；湿度传感器4的设置必须保证其与花盆1内土壤充分接触，其测量输出的湿度值信号表示土壤的实际含水量，即用土壤含水量占烘干土重的百分数表示：土壤含水量＝水分重/烘干土重×100％。

自动供水装置2能够为花盆供水，其信号输入端连接至中央处理器5；其中自动供水装置2可以与电源模块6连接进而使用其电能，亦可以配备独立电源单独供电。

如图2所示，为发明花盆智能浇水系统中各模块的连接关系示意图，电源模块6分别为中央处理器5、湿度传感器4、称重传感器3供电。

中央处理器5根据接收到的重量信号、湿度值信号输出控制信号至自动供水装置，控制自动供水装置2的供水状态。具体的自动供水装置2的供水状态包括供水和停止供水两种，更具体的，根据中央处理器5的信号，自动供水装置2的单位时间供水量可以设置为不同的数值。

其中，中央处理器5根据在花盆内部设置的湿度传感器4输出的湿度信号判断植物是否缺水，能够实时监测植物是否缺水，克服监测的滞后性；中央处理器5根据在花盆底座上设置的称重传感器3输出的重量信号，判断浇水量是否合适，以防止浇水过多或者过少；设置的中央处理器5根据接收到的重量信号、湿度值信号输出控制信号至自动供水装置，控制自动供水装置的供水状态，实现了智能化的判断浇水时机，控制自动浇水及浇水量的多少。

更进一步的，花盆1还包括花盆底座11，并且花盆底座11内部具有空腔，电源模块6以及中央处理器5设置在空腔内；称重传感器3固定设置在花盆底座11上。在实际应用中，花盆底座11的设置可以使智能浇水系统使用更为灵活，如当花盆1破损需要更换时，仅需要将埋设在花盆1内部的湿度传感器4取出，然后将新的花盆放在花盆底座11上，将湿度传感器4防止在新花盆内部就组成了一套新的智能浇水系统。

更进一步的，湿度传感器4为多个，在花盆1内部均匀分布，中央处理器5接收多个湿度传感器4输出的湿度值信号，并计算得出平均湿度值信号。如图1所示，本实施例中是在花盆内部设置了3个湿度传感器，且沿着花盆内壁自上而下均匀分布。

更进一步的，如图3所示，自动供水装置2包括水源装置21以及电子水阀22，电子水阀22的进水口与水源装置21的出水口连接，电子水阀22的出水口为花盆供水。

更进一步的，水源装置21为储水箱或市政自来水系统。

本实施例中，水源装置21优选为储水箱，并且通过管件23将储水箱中的水传输到花盆1中，其中电子水阀22设置在管件23上，其中电子水阀22与中央处理器5连接，中央处理器5通过控制电子水阀22控制自动供水装置的供水状态。

实施例2

如图4所示，为本发明实施例2一种花盆智能浇水方法的流程图，利用实施例1中的花盆智能浇水系统，该浇水方法包括如下步骤：

(1)设定停止浇水土壤湿度值R₁，设定触发浇水土壤湿度值R₂；

(2)检测计算花盆内部土壤重量W₀；

(3)计算花盆内土壤达到湿度值R₁时所对应的花盆、土壤以及植物总重W₁；

(4)当花盆内湿度传感器检测到土壤湿度≤R₂时，触发浇水；

(5)当花盆底部下方称重传感器检测到花盆、土壤以及植物总重≥W₁时，停止浇水。

该浇水方法是通过湿度传感器触发浇水，称重传感器触发停止浇水。土壤湿度即土壤含水量，用土壤含水量占烘干土重的百分数表示，即，土壤含水量＝水分重/烘干土重。

由于土壤湿度是影响植物生长的最直接的因素，而湿度传感器能够检测到土壤的真实湿度，靠其触发浇水更为精准。

当正在浇水时，水分的传递需要一段时间，这段时间内湿度传感器的数值不能反映土壤的真实湿度。通过之前计算的土壤重量、花盆及植物重量，靠称重传感器测量重量终止浇水，更为准确。浇水停止后，经过一段时间的渗透，湿度传感器稳定后的数值应该为预设的停止浇水土壤相对湿度值R₁。

步骤(1)中，参数值R₁和参数值R₂可以根据植物的种类灵活设置，比如某植物的适宜生长湿度为20％至70％，此时R₁可以设置为20％，R₂可以设置为70％。本发明实施例的智能浇水方法除参数值R₁以及R₂需要事先设置外，其它所有参数都是通过自动运算所得，智能化程度更高。

步骤(2)中，花盆内部土壤重量W₀是一个基础参数，但并不是说使用者在初次填充花盆土壤或是给花盆换土后或是随着植物生长土壤重量减少的情况下需要人工测量输入，W₀是根据湿度传感器以及称重传感器测量的参数值自动运算更新的，具体步骤(2)中计算花盆内部土壤重量W₀具体包括以下步骤：

a任一时间，记录湿度传感器的湿度值为R₃，重量传感器的重量值为W₂；比如R₃值为40％,，W₂值为5.0Kg；

b步骤a之后，进行定量浇水；此时定量浇水的浇水量不必具体统计。

c定量浇水完成后，待湿度传感器数值稳定记录湿度值为R₄，记录重量传感器的重量值为W₃；比如R₄值为55％，W₂值为8.0Kg；

d计算土壤质量W₀：

W₀(1+R₄)-W₀(1+R₃)＝W₃-W₂

W₀＝(W₃-W₂)/(R₄-R₃)

将上述参数值输入后，土壤质量W₀＝20Kg。

其中，步骤(3)中计算花盆内土壤达到相对湿度值R₁时所对应的花盆、土壤以及植物总重W₁的计算方法为：

a′计算花盆与植物重量W₄，W₄＝W₂-W₀(1+R₃)或W₄＝W₃-W₀(1+R₄)；

b′计算花盆内土壤达到相对湿度值R₁时所对应的花盆、土壤以及植物总重W₁，

W₁＝W₄+W₀(1+R₁)＝W₂-W₀(1+R₃)+W₀(1+R₁)＝W₂-W₀R₃+W₀R₁＝W₂+W₀(R₁-R₃)＝W₂+(W₃-W₂)(R₁-R₃)/(R₄-R₃)

或W₁＝W₄+W₀(1+R₁)＝W₃-W₀(1+R₄)+W₀(1+R₁)＝W₃-W₀R₄+W₀R₁＝W₃+W₀(R₁-R₄)＝W₃+(W₃-W₂)(R₁-R₄)/(R₄-R₃)。

经过上述计算公式计算，W₁的值都是通过湿度传感器以及称重传感器测量的参数值自动运算而得，并且可以根据环境变化、时间推进自行计算调整。

更进一步的，如上述，步骤(1)的参数值R₁和参数值R₂值为人工设定的，但是由于随着浇水时会有部分土壤流失，为了保证浇水量的精准，步骤(2)和步骤(3)中的各个参数需要重新校正，即设定步骤(2)和步骤(3)为自动运行，其运行频率为每5-10天进行一次，即每5-10天对W₀和W₁进行一次校准，具体校准频率可根据所种植植物的实际生长情况及周围环境确定。具体的，步骤(4)和步骤(5)的运行是根据步骤看(3)确定的，每次步骤(3)运行完毕后，在其他条件不变的情况下根据各自的触发条件自动交替运行。

更进一步的，由于湿度传感器是用来触发浇水，故步骤(4)触发浇水后，停止采集土壤相对湿度值；由于浇水停止后，经过一段时间的渗透才能保证整个花盆内土壤湿度均匀，故骤(5)停止浇水后，1-10分钟后开始采集土壤湿度值。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种花盆智能浇水系统，其特征在于，包括自动供水装置、称重传感器、湿度传感器、中央处理器、电源模块；其中：

所述称重传感器本体设置在花盆底部下方，其信号输出端连接至所述中央处理器，用于测量花盆、植物和土壤的重量，并将重量信号传输至所述中央处理器；

所述湿度传感器本体设置在花盆内部，其信号输出端连接至所述中央处理器，用于测量花盆内土壤的湿度值并将湿度值信号传输至所述中央处理器；

所述自动供水装置能够为花盆供水，其信号输入端连接至中央处理器；

所述电源模块分别为所述中央处理器、湿度传感器、重量传感器供电；

所述中央处理器根据接收到的所述重量信号、湿度值信号输出控制信号至所述自动供水装置，控制所述自动供水装置的供水状态。

2.根据权利要求1所述的花盆智能浇水系统，其特征在于，还包括花盆底座，其中：

所述花盆底座内部具有空腔，所述电源模块以及所述中央处理器设置在所述空腔内；

所述称重传感器固定设置在所述花盆底座上。

3.根据权利要求1所述的花盆智能浇水系统，其特征在于，所述湿度传感器为多个，在所述花盆内部均匀分布，所述中央处理器所述多个湿度传感器输出的湿度值信号，并计算得出平均湿度值信号。

4.根据权利要求1-3任一项所述的花盆智能浇水系统，其特征在于，所述自动供水装置包括水源装置以及电子水阀，所述电子水阀的进水口与所述水源装置的出水口连接，所述电子水阀的出水口为花盆供水。

5.根据权利要求4所述的花盆智能浇水系统，其特征在于，所述水源装置为储水箱或市政自来水系统。

6.一种花盆智能浇水方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)设定停止浇水土壤相对湿度值R₁，设定触发浇水土壤湿度相对湿度值R₂；

(2)检测计算花盆内部土壤重量W₀；

(3)计算花盆内土壤达到相对湿度值R₁时所对应的花盆、土壤以及植物总重W₁；

(4)当花盆内湿度传感器检测到土壤相对湿度≤R₂时，触发浇水；

(5)当花盆底部下方称重传感器检测到花盆、土壤以及植物总重≥W₁时，停止浇水。

7.根据权利要求6所述的花盆智能浇水方法，其特征在于，所述步骤(2)具体包括以下步骤：

a任一时间，记录湿度传感器的湿度值为R₃，重量传感器的重量值为W₂；

b步骤a之后，进行定量浇水；

c定量浇水完成后，待湿度传感器数值稳定记录湿度值为R₄，记录重量传感器的重量值为W₃；

d计算土壤质量W₀，W₀＝(W₃-W₂)/(R₄-R₃)。

8.根据权利要求6所述的花盆智能浇水方法，其特征在于，所述步骤(3)中W₁的计算方法为：

a′计算花盆与植物重量W₄，W₄＝W₂-W₀(1+R₃)或W₄＝W₃-W₀(1+R₄)；

b′计算花盆内土壤达到相对湿度值R₁时所对应的花盆、土壤以及植物总重W₁，

W₁＝W₄+W₀(1+R₁)＝W₂+(W₃-W₂)(R₁-R₃)/(R₄-R₃)或

W₁＝W₄+W₀(1+R₁)＝W₃+(W₃-W₂)(R₁-R₄)/(R₄-R₃)。

9.根据权利要求6-8任一项所述的花盆智能浇水方法，其特征在于，步骤(1)的频率为每5-10天进行一次，其中：

每一次完成步骤(1)后步骤(3)将重新进行，其它时间步骤(3)不进行。

10.根据权利要求6所述的花盆智能浇水方法，其特征在于：

步骤(4)触发浇水后，停止采集土壤相对湿度值；

步骤(5)停止浇水后，1-10分钟后开始采集土壤湿度值。