CN108184483B - 一种基于物联网的智能花盆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于物联网的智能花盆，该基于物联网的智能花盆包括花盆本体、智能托盘，所述花盆本体放置在所述智能托盘的上表面的特定区域，所述智能托盘包括智能浇水装置，所述智能托盘还包括旋转电机、电容、蓄电池、控制器、通信器。该基于物联网的智能花盆不使用湿度传感器也能实现自动浇水，能够适用于各种普通的花盆。

Description

一种基于物联网的智能花盆

技术领域

本发明涉及花盆领域，具体而言，涉及一种基于物联网的智能花盆。

背景技术

随着人们对精神需求的不断提升以及对环境质量的逐渐重视，越来越多的人开始养花种草，尤其是在家、在办公室中经常会种植较多的小型甚至大型盆栽。然而，当由于出差等原因无法总在家中或办公室中时，人们将无法为自己种植的盆栽浇水。现有技术是设计了一种内置湿度传感器或是湿度计的花盆，进而使得花盆能够根据直接测量得到的湿度的数值来实现自我灌溉。但是这种方式需要用户重新购买这种花盆，且这种花盆的价格不菲。且土壤的湿度随着不同的位置会有所不同，尤其是在浇水时，如果采用湿度传感器测量，通常当湿度传感器显示湿度已经达到要求时通常已经处于过度灌溉的情况，因为水的下渗速度很快。

发明内容

本发明提出了一种基于物联网的智能花盆，其特征在于，包括花盆本体、智能托盘，所述花盆本体放置在所述智能托盘的上表面的特定区域，所述智能托盘包括智能浇水装置，所述智能托盘还包括旋转电机、电容、蓄电池、控制器、通信器，该基于物联网的智能花盆不使用湿度传感器也能实现自动浇水。

该基于物联网的智能花盆，其还进一步满足条件，所述特定区域是所述智能托盘上可绕一固定点旋转的局部区域，所述特定区域连接所述旋转电机，当所述旋转电机工作时，所述特定区域以所述固定点为圆心实现自旋转，进而带动放置在所述特定区域上的所述花盆本体绕点旋转。

该基于物联网的智能花盆，其还进一步满足条件，所述智能浇水装置包括智能出水口、设置在智能出水口附近的第一传感器、垂直轴运动电机；当没有所述花盆本体被放置在所述特定区域上时，所述智能出水口与所述智能托盘的上表面紧贴，所述第一传感器检测不到障碍物；当将所述花盆本体放置在所述特定区域上后，所述第一传感器检测到存在障碍物，并测量其自身与所述障碍物之间的第一距离d1，输出测量结果给所述控制器，所述控制器在接收到所述第一传感器传输过来的数据时控制所述垂直轴运动电机运动进而使得所述智能出水口以第一速度垂直上升，在此过程中所述第一传感器一直工作，进而测量是否存在障碍物以及其自身与所述障碍物之间的距离，并传输给所述控制器，当所述控制器不再接收到来自所述第一传感器的数据时或者所述控制器接收到的所述第一传感器传输过来的所述距离突然骤减时，所述控制器记录该时刻之前最近的时刻的来自所述第一传感器的距离数据，并标记为第二距离d2，同时记录该时刻之前最近的时刻的所述智能出水口向上移动的第三距离d3，之后，所述控制器控制所述垂直轴运动电机继续运动进而使得智能出水口以一小于所述第一速度的第二速度缓慢垂直上升预设距离后所述控制器控制所述垂直轴运动电机停止运转进而使得所述智能出水口相对于所述花盆本体固定在合适的高度；

所述特定区域表层为压电材料，所述压电材料能够将压力转换成脉冲的电力，所述压电材料下方设置重力传感器，所述重力传感器与所述控制器连接将所述花盆本体的重量传输给所述控制器；所述通信器接收设置的基准重量并将所述基准重量传输给所述控制器，所述控制器根据所述花盆本体的重量、所述基准重量、所述第一距离d1、所述第二距离d2、所述第三距离d3以及已知的所述第一传感器到所述固定点的水平距离，计算平均密度，并将所述平均密度与预设密度下限进行比较，当所述平均密度小于所述预设密度下限时，所述控制器控制所述旋转电机转速由快到慢的工作，同时控制所述智能出水口的水流由水流小且急到水流大且缓的变化，进而使得水流能够呈平面螺旋状的散落在所述花盆本体中；

所述压电材料连接所述电容；当智能浇水装置将水灌入所述花盆本体中时，由于所述花盆本体的重量产生变化，使得设置在所述特定区域的所述压电材料产生脉冲的电力，该脉冲的电力将被存储在所述电容中，且与所述电容连接的所述控制器实时检测电容的电压，随着水被不断的灌入所述花盆本体，所述压电材料一直产生脉冲电力给所述电容充电使得所述电容的电压不断的增加，当所述电容的电压的变化量达到一预定数值时，即表明被灌入的水的质量达到一预设水平时，所述控制器输出停止浇水的控制信号，进而控制所述智能浇水装置停止输出水。

该基于物联网的智能花盆，其还进一步满足条件，当所述控制器检测得到的所述电容的电压在预设时间范围内不再发生变化且所述电压大于电压阈值时，所述控制器控制所述电容对所述蓄电池放电，使得将所述电容中的电能存储在所述蓄电池中，所述蓄电池为所述控制器、第一传感器、旋转电机、通信器以及垂直轴运动电机供电。

该基于物联网的智能花盆，其还进一步满足条件，所述蓄电池为锂离子蓄电池。

该基于物联网的智能花盆，其还进一步满足条件，所述电容为超级电容。

该基于物联网的智能花盆，其还进一步满足条件，还通过市电给所述蓄电池充电。

本发明所取得的有益技术效果是：

1、采用可拆卸设置的花盆本体以及智能托盘，使得花盆本体可以是常规的不具有任何电子装置的普通花盆；

2、不设置直接测量湿度的元器件，而是通过重量、体积来间接得到密度，进而能够针对任何一种花盆都实现自我灌溉，不需要换花盆；

3、采用压电装置，不仅实现了电力的自给，还通过脉冲电力来实时掌握灌溉的水的量，使得灌溉水平能够被实时有效的控制；

4、通过通信器来获得需要的数据，能够与其他智能设备通信，实现物联网；

5、设置可调速的旋转电机以及水流速度以及大小可调的智能出水口使得呈平面螺旋式对花盆进行灌溉，能够浇透且不过分灌溉。

附图说明

从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在图中，在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。

图1是本发明的基于物联网的智能花盆的结构图。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及其实施例，对本发明进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它系统、方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的系统、方法、特征和优点都包括在本说明书内、包括在本发明的范围内，并且受所附权利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。

实施例一。

请结合附图1。

一种基于物联网的智能花盆，其特征在于，包括花盆本体、智能托盘，所述花盆本体放置在所述智能托盘的上表面的特定区域，所述智能托盘包括智能浇水装置，所述智能托盘还包括旋转电机、电容、蓄电池、控制器、通信器，该基于物联网的智能花盆不使用湿度传感器也能实现自动浇水；

所述特定区域是所述智能托盘上可绕一固定点旋转的局部区域，所述特定区域连接所述旋转电机，当所述旋转电机工作时，所述特定区域以所述固定点为圆心实现自旋转，进而带动放置在所述特定区域上的所述花盆本体绕点旋转；

所述智能浇水装置包括智能出水口、设置在智能出水口附近的第一传感器、垂直轴运动电机；当没有所述花盆本体被放置在所述特定区域上时，所述智能出水口与所述智能托盘的上表面紧贴，所述第一传感器检测不到障碍物；当将所述花盆本体放置在所述特定区域上后，所述第一传感器检测到存在障碍物，并测量其自身与所述障碍物之间的第一距离d1，输出测量结果给所述控制器，所述控制器在接收到所述第一传感器传输过来的数据时控制所述垂直轴运动电机运动进而使得所述智能出水口以第一速度垂直上升，在此过程中所述第一传感器一直工作，进而测量是否存在障碍物以及其自身与所述障碍物之间的距离，并传输给所述控制器，当所述控制器不再接收到来自所述第一传感器的数据时或者所述控制器接收到的所述第一传感器传输过来的所述距离突然骤减时，所述控制器记录该时刻之前最近的时刻的来自所述第一传感器的距离数据，并标记为第二距离d2，同时记录该时刻之前最近的时刻的所述智能出水口向上移动的第三距离d3，之后，所述控制器控制所述垂直轴运动电机继续运动进而使得智能出水口以一小于所述第一速度的第二速度缓慢垂直上升预设距离后所述控制器控制所述垂直轴运动电机停止运转进而使得所述智能出水口相对于所述花盆本体固定在合适的高度；

所述特定区域表层为压电材料，所述压电材料能够将压力转换成脉冲的电力，所述压电材料下方设置重力传感器，所述重力传感器与所述控制器连接将所述花盆本体的重量传输给所述控制器；所述通信器接收设置的基准重量并将所述基准重量传输给所述控制器，所述控制器根据所述花盆本体的重量、所述基准重量、所述第一距离d1、所述第二距离d2、所述第三距离d3以及已知的所述第一传感器到所述固定点的水平距离，计算平均密度，并将所述平均密度与预设密度下限进行比较，当所述平均密度小于所述预设密度下限时，所述控制器控制所述旋转电机转速由快到慢的工作，同时控制所述智能出水口的水流由水流小且急到水流大且缓的变化，进而使得水流能够呈平面螺旋状的散落在所述花盆本体中；

所述压电材料连接所述电容；当智能浇水装置将水灌入所述花盆本体中时，由于所述花盆本体的重量产生变化，使得设置在所述特定区域的所述压电材料产生脉冲的电力，该脉冲的电力将被存储在所述电容中，且与所述电容连接的所述控制器实时检测电容的电压，随着水被不断的灌入所述花盆本体，所述压电材料一直产生脉冲电力给所述电容充电使得所述电容的电压不断的增加，当所述电容的电压的变化量达到一预定数值时，即表明被灌入的水的质量达到一预设水平时，所述控制器输出停止浇水的控制信号，进而控制所述智能浇水装置停止输出水；

当所述控制器检测得到的所述电容的电压在预设时间范围内不再发生变化且所述电压大于电压阈值时，所述控制器控制所述电容对所述蓄电池放电，使得将所述电容中的电能存储在所述蓄电池中，所述蓄电池为所述控制器、第一传感器、旋转电机、通信器以及垂直轴运动电机供电。

实施例二。

一种基于物联网的智能花盆，其特征在于，包括花盆本体、智能托盘，所述花盆本体放置在所述智能托盘的上表面的特定区域，所述智能托盘包括智能浇水装置，所述智能托盘还包括旋转电机、电容、蓄电池、控制器、通信器、电源部，该基于物联网的智能花盆不使用湿度传感器也能实现自动浇水，不直接测量较难测量的土壤的湿度；

所述花盆本体与所述智能托盘可拆卸的接触，因此所述花盆本体为已经存在的任一花盆本体，所述花盆本体可以为普通的不具有任何智能功能的陶瓷花盆、塑料花盆，只要将该普通的花盆本体放置在智能托盘上，都能实现自动浇水的功能，不需要采用特殊特别制造的花盆；

所述特定区域是所述智能托盘上可绕一固定点旋转的局部区域，所述特定区域连接所述旋转电机，当所述旋转电机工作时，所述特定区域以所述固定点为圆心实现自旋转，进而带动放置在所述特定区域上的所述花盆本体绕点旋转；

为了提高计算的精准程度，需要尽量将花盆盆底的圆心对准该固定点；

所述智能浇水装置包括智能出水口、设置在智能出水口附近的第一传感器、垂直轴运动电机；当没有所述花盆本体被放置在所述特定区域上时，所述智能出水口与所述智能托盘的上表面紧贴，所述第一传感器检测不到障碍物；当将所述花盆本体放置在所述特定区域上后，所述第一传感器检测到存在障碍物，并测量其自身与所述障碍物之间的第一距离d1，输出测量结果给所述控制器，所述控制器在接收到所述第一传感器传输过来的数据时控制所述垂直轴运动电机运动进而使得所述智能出水口以第一速度垂直上升，在此过程中所述第一传感器一直工作，进而测量是否存在障碍物以及其自身与所述障碍物之间的距离，并传输给所述控制器，当所述控制器不再接收到来自所述第一传感器的数据时或者所述控制器接收到的所述第一传感器传输过来的所述距离突然骤减时，即表明所述第一传感器的位置已经高于所述花盆本体自身的高度时，所述控制器记录该时刻之前最近的时刻的来自所述第一传感器的距离数据，并标记为第二距离d2，同时记录该时刻之前最近的时刻的所述智能出水口向上移动的第三距离 d3，之后，所述控制器控制所述垂直轴运动电机继续运动进而使得智能出水口以一小于所述第一速度的第二速度缓慢垂直上升预设距离后所述控制器控制所述垂直轴运动电机停止运转进而使得所述智能出水口相对于所述花盆本体固定在合适的高度；

所述特定区域表层为压电材料，所述压电材料能够将压力转换成脉冲的电力，所述压电材料下方设置重力传感器，所述重力传感器与所述控制器连接将所述花盆本体的重量传输给所述控制器；所述通信器接收设置的基准重量并将所述基准重量传输给所述控制器，所述控制器根据所述花盆本体的重量、所述基准重量、所述第一距离d1、所述第二距离d2、所述第三距离d3以及已知的所述第一传感器到所述固定点的水平距离，计算平均密度，并将所述平均密度与预设密度下限进行比较，当所述平均密度小于所述预设密度下限时，所述控制器控制所述旋转电机转速由快到慢的工作，同时控制所述智能出水口的水流由水流小且急到水流大且缓的变化，进而使得水流能够呈平面螺旋状的散落在所述花盆本体中；

由于通用于各种各样的已知圆形花盆，因此设置了第一传感器来测量数据，用来测量体现花盆的特性的数据，例如花盆盆底的半径为所述第一传感器到所述固定点的水平距离减去所述第一距离d1，花盆盆顶的半径为所述第一传感器到所述固定点的水平距离减去所述第二距离d2，花盆盆体的高度为第三距离d3，则花盆盆体的体积可以得到；泥土和水的重量约等于花盆本体的重量减去基准重量，因此，可以知晓平均密度，当水分较多时，必然使得平均密度较大，随着水分被植物的利用，必然使得平均密度逐渐减小，当该平均密度达到密度下限时即说明植物缺水需要补充水分；

所述基准重量是可以变化的，因为随着植物的生长植物本身的重量也是逐渐增加的，所述基准重量可以由利用移动终端的用户给出，或者由与所述通信器通信的其他智能设备根据植物的生长情况给出；

刚开始时，需要智能出水口水流较急是因为需要靠水流的惯性将水直接撒在距离智能出水口较远的植物的根处，而此时因为流速较快所以出水口应当设置的较小进而避免过度灌溉，同时设置旋转电机的转速较快也是为了避免对植物的根部过度灌溉；当智能出水口的水流由急变缓时，由于水流惯性的不同，水喷洒的位置将会发生变化，将逐渐也来越远离植物的根部而越来越靠近智能出水口，而此时，为了保证对土壤的充分灌溉，需要设置较大的出水口并同时使得旋转电机的转速较慢，以达到浇透土壤的目的，通过这个过程，采用平面螺旋式的浇水方式，针对花盆本体中不同的位置进行了不同的灌溉设置，保障的植物的活性以及土壤对水分的需求；

所述压电材料连接所述电容；当智能浇水装置将水灌入所述花盆本体中时，由于所述花盆本体的重量产生变化，使得设置在所述特定区域的所述压电材料产生脉冲的电力，该脉冲的电力将被存储在所述电容中，且与所述电容连接的所述控制器实时检测电容的电压，随着水被不断的灌入所述花盆本体，所述压电材料一直产生脉冲电力给所述电容充电使得所述电容的电压不断的增加，当所述电容的电压的变化量达到一预定数值时，即表明被灌入的水的质量达到一预设水平时，所述控制器输出停止浇水的控制信号，进而控制所述智能浇水装置停止输出水；

当所述控制器检测得到的所述电容的电压在预设时间范围内不再发生变化且所述电压大于电压阈值时，即电容存储的电能足够多且此时没有处于浇水状态时，所述控制器控制所述电容对所述蓄电池放电，使得将所述电容中的电能存储在所述蓄电池中，所述蓄电池为所述控制器、第一传感器、旋转电机、通信器以及垂直轴运动电机供电；所述控制器还实时检测所述蓄电池、所述电容的电量，当蓄电池、电容的电量均较低时，所述控制器控制电源部给所述蓄电池供电，所述电源部为连接外部电力的适配器。所述蓄电池为锂离子蓄电池，所述电容为超级电容。

虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。因此，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以下权利要求(包括所有等同物)旨在限定本发明的精神和范围。以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (1)

1.一种基于物联网的智能花盆，其特征在于，包括花盆本体、智能托盘，所述花盆本体放置在所述智能托盘的上表面的特定区域，所述智能托盘包括智能浇水装置，所述智能托盘还包括旋转电机、电容、蓄电池、控制器、通信器、电源部，该基于物联网的智能花盆不使用湿度传感器也能实现自动浇水，不直接测量较难测量的土壤的湿度；

所述特定区域是所述智能托盘上可绕一固定点旋转的局部区域，所述特定区域连接所述旋转电机，当所述旋转电机工作时，所述特定区域以所述固定点为圆心实现自旋转，进而带动放置在所述特定区域上的所述花盆本体绕点旋转；

所述智能浇水装置包括智能出水口、设置在智能出水口附近的第一传感器、垂直轴运动电机；当没有所述花盆本体被放置在所述特定区域上时，所述智能出水口与所述智能托盘的上表面紧贴，所述第一传感器检测不到障碍物；当将所述花盆本体放置在所述特定区域上后，所述第一传感器检测到存在障碍物，并测量其自身与所述障碍物之间的第一距离d1，输出测量结果给所述控制器，所述控制器在接收到所述第一传感器传输过来的数据时控制所述垂直轴运动电机运动进而使得所述智能出水口以第一速度垂直上升，在此过程中所述第一传感器一直工作，进而测量是否存在障碍物以及其自身与所述障碍物之间的距离，并传输给所述控制器，当所述控制器不再接收到来自所述第一传感器的数据时或者所述控制器接收到的所述第一传感器传输过来的所述距离突然骤减时，即表明所述第一传感器的位置已经高于所述花盆本体自身的高度时，所述控制器记录该时刻之前最近的时刻的来自所述第一传感器的距离数据，并标记为第二距离d2，同时记录该时刻之前最近的时刻的所述智能出水口向上移动的第三距离 d3，之后，所述控制器控制所述垂直轴运动电机继续运动进而使得智能出水口以一小于所述第一速度的第二速度缓慢垂直上升预设距离后所述控制器控制所述垂直轴运动电机停止运转进而使得所述智能出水口相对于所述花盆本体固定在合适的高度；

所述特定区域表层为压电材料，所述压电材料能够将压力转换成脉冲的电力，所述压电材料下方设置重力传感器，所述重力传感器与所述控制器连接将所述花盆本体的重量传输给所述控制器；所述通信器接收设置的基准重量并将所述基准重量传输给所述控制器，所述控制器根据所述花盆本体的重量、所述基准重量、所述第一距离d1、所述第二距离d2、所述第三距离d3以及已知的所述第一传感器到所述固定点的水平距离，计算平均密度，并将所述平均密度与预设密度下限进行比较，当所述平均密度小于所述预设密度下限时，所述控制器控制所述旋转电机转速由快到慢的工作，同时控制所述智能出水口的水流由水流小且急到水流大且缓的变化，进而使得水流能够呈平面螺旋状的散落在所述花盆本体中；

所述压电材料连接所述电容；当智能浇水装置将水灌入所述花盆本体中时，由于所述花盆本体的重量产生变化，使得设置在所述特定区域的所述压电材料产生脉冲的电力，该脉冲的电力将被存储在所述电容中，且与所述电容连接的所述控制器实时检测电容的电压，随着水被不断的灌入所述花盆本体，所述压电材料一直产生脉冲电力给所述电容充电使得所述电容的电压不断的增加，当所述电容的电压的变化量达到一预定数值时，即表明被灌入的水的质量达到一预设水平时，所述控制器输出停止浇水的控制信号，进而控制所述智能浇水装置停止输出水；

当所述控制器检测得到的所述电容的电压在预设时间范围内不再发生变化且所述电压大于电压阈值时，即电容存储的电能足够多且此时没有处于浇水状态时，所述控制器控制所述电容对所述蓄电池放电，使得将所述电容中的电能存储在所述蓄电池中，所述蓄电池为所述控制器、第一传感器、旋转电机、通信器以及垂直轴运动电机供电；所述控制器还实时检测所述蓄电池、所述电容的电量，当蓄电池、电容的电量均较低时，所述控制器控制电源部给所述蓄电池供电，所述电源部为连接外部电力的适配器；所述蓄电池为锂离子蓄电池，所述电容为超级电容。

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