CN108925283A - 基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于智能物联网植物墙技术领域，公开了一种基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备及控制方法，均匀分布在植物墙支架内的信号传感器采集电源模块、半自动水肥系统、种植模块的相关信息后，系统控制器处理数据，在显示器上显示并控制风扇、水箱、智能光照模块的工作状态；当湿度、温度不正常时，报警器发出声音并开启闪烁灯进行报警，将报警信号通过蓝牙模块或物联网网关传递到移动终端设备。本发明提供了一种随时随地远程获取植物墙信息并可以控制植物墙工作状态的新型智能植物墙；可以通过拼接构成不同大小的墙体，整个系统均采用模块化设计，十分方便安装和拆卸。此外，植物墙还可以移动，方便室内的摆放以及布局。

Description

基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备及控制方法

技术领域

本发明属于智能物联网植物墙技术领域，尤其涉及一种基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备及控制方法。

背景技术

(1)现有技术中，植物墙没有全部结合物联网、移动终端、模块化以及移动技术，没有设计出一种新型的基于物联网的简易移动式智能植物墙；现有技术中不具有绿色智能、节约水电、方便快捷和安全健康等优点，应用范围窄。(如：【一种智能植物墙挂画】发明(设计)人：李智浩)。

(2)现有技术中，植物主体必须种植在厂家设定的种植杯或种植盒内，而厂家所选的植物有限，从而导致植物墙缺乏多样性。而将超市，花店中的植物再移栽到种植杯内，则需要专业人员操作，且难度较大。(如：【智能一体化模块式植物墙】发明人：史庆生焦丽娜田家宾丁文青、【一种全能型智能植物墙】发明人：向阳)；

(3)现有技术中，植物墙一般均用于商业用途，很少涉及个人生活，心理治疗等领域。其原因主要是现有植物墙不够方便，其面积大小很难控制(如：【一种智能化多功能绿色植物墙】发明人：王超)；植物墙不易移动，如果换位置必须重新安装，耗费精力与时间。(如：【一种拼接式物联网智能灌溉的生态植物墙】发明人：李娜)现有植物墙没有考虑家居生活中某些常见的问题对植物墙的影响，如突然断电，断网，断水等问题。现有植物墙少有近远程报警系统，个人很难发现植物墙的隐藏问题以及相应解决措施，且定期上门维护对部分家庭来说颇为麻烦。(如：【一种移动式智控生态植物墙】发明人：张永江孟凡国魏国华)。

(4)现有技术中很少出现植物墙的反馈控制功能，且现有智能控制系统也不具备联网下载相关平台参数信息的功能，一旦安装调试完毕，再人为微调其控制参数便略显麻烦。(如：【植物墙智能控制系统】发明人：贺欢胡华英罗勇王荣、)。

目前，业内常用的现有技术存在的问题是：

现有技术中，植物墙没有结合物联网、移动终端、模块化以及移动技术，没有设计出一种新型的基于物联网的简易移动式智能植物墙；现有技术中不具有绿色智能、节约水电、方便快捷和安全健康等优点，应用范围窄。

现有技术在采集信号和传输中，没有联合考虑信道质量、节点能量状态、节点能量收集。

解决上述技术问题的意义：

植物墙是由植物组成的墙体或垂直架体，它既有作为绿色屏风，适当分隔内外空间的功能，又具有造型各异，高低错落的特点和鲜艳美丽的色彩，并与周围环境合为一体，给人带来舒适与愉悦的心情。植物墙作为一个微型生态系统，不仅可以为人们构建出一个贴近自然又超脱自然的生活环境，还能吸收室内外空气中的有害气体，调节周围环境的空气温度、湿度，并能有效地节能省电，其给人们带来的益处是其他艺术品无法代替的。此外，植物墙的葱茏颜色可以为人们提供振奋或镇静效果，同时对压力相关的疾病产生积极的影响。通过植物墙绿化，心理医院的工作效率和病人恢复率也可以大大提升。

物联网是传感器、互联网和信息处理技术互相融合的信息产业第三次浪潮，开发应用前景巨大。物联网技术可以将家具生活的各种子系统有机的结合起来，通过自动管理，让家居生活更加舒适、方便、有效、安全。

智能手机、笔记本及平板个人电脑，具有相对独立的操作系统以及独立的运行空间，并可以接入无线或有线网络，以与外界进行信息的传递。用户可以通过联网，在开放平台上自行安装第三方服务商提供的程序。这类移动终端设备具有人性化、功能强大、开放性等优点，为人们的学习工作生活带来了极大的方便。

模块是构成整体产品的一种基本单元，它具有独立的功能，而且同时具有相互兼容的几何连接接口和相互兼容的输入、输出接口的单元，相同种类的模块可以重用和互换，相关模块的排列组合能形成最终不同的产品。模块化设计，非常便于内容的组织和管理，也可以十分容易实现内容及其功能的扩展。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备及控制方法。

本发明是这样实现的，一种基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备控制方法，包括：

均匀分布在植物墙支架内的信号传感器采集电源模块、半自动水肥系统、种植模块的相关信息后，将数据传输给系统控制器；系统控制器处理数据，将数据及分析结果在显示器上显示，并控制风扇、水箱、智能光照模块的工作状态；

当湿度、温度或其他信号不正常时，报警器发出声音并开启闪烁灯进行报警，同时系统控制器将报警信号通过蓝牙模块或物联网网关传递到移动终端设备；物联网网关与因特网服务器通过物联网进行数据双向传递，移动终端设备通过互联网与因特网服务器进行远程双向通信，或直接连接蓝牙模块进行数据双向传递；智能光照模块根据植物生长需要或室内光照的情况，通过智能化调控器调节光源的波长与强度。

进一步，均匀分布在植物墙支架内的信号传感器采集电源模块、半自动水肥系统、种植模块的相关信息后，将数据传输给系统控制器；具体包括：

1)信号传感器向系统控制器发送数据包，各系统控制器根据自身的能量状态判断是否对信号传感器进行协作；

2)若系统控制器对信号传感器进行协作，则对信号传感器发送的信息进行解码并进行能量收集；若系统控制器不对信号传感器进行协作，则仅从信号传感器发送的信号中进行能量收集；

3)所有参与协作且对信号传感器发送的信息能正确译码的系统控制器，测量自身与目的节点间链路的瞬时信道增益，根据测量结果进行协作中继选择，并由被选择的中继协作转发信号传感器发送的数据包；

步骤1)具体包括：

1.1)信号传感器S对将要发送的数据包进行编码和调制后，将信号以P_S的功率发送给系统控制器R_i，i∈{1,...,N}，N为网络中系统控制器的总数；

1.2)各系统控制器将自身所储存的能量E_i，i∈{1,...,N}与设定的两个能量门限E₀和E_min进行判决比较：对于任意系统控制器R_i，若E_i≥E₀则该系统控制器R_i将直接参与中继协作，若E₀＞E_i≥E_min则该系统控制器R_i将以概率p参与中继协作，以概率1-p不参与中继协作，若E_i＜E_min则该系统控制器R_i不参与中继协作。

在E₀＞E_i≥E_min条件下系统控制器R_i是否参与协作的判决，按如下步骤进行：

a)系统控制器R_i均产生一个0到1以内的随机数；

b)系统控制器R_i将自身产生的随机数与预定的概率门限值p进行比较；

c)当所产生随机数小于或等于预定的概率门限值p时将系统控制器R_i自动参与协作，当所产生随机数大于预定的概率门限值p时系统控制器R_i不参与协作；

E₀为每时隙数据传输的能量开销，E_min为最低能量门限，两者的取值由下式决定：

E₀＝P_R·T；

其中，P_R为系统控制器的额定发射功率，A为能量约束因子，A∈[0,1]，η为能量转化效率，λ为功率分离比，λ∈[0,1]，为信号传感器S到系统控制器的平均链路增益，T为单个时隙的时间间隔。

步骤2)包括：

2.1)参与中继协作的所有系统控制器R_k，测量其与信号传感器S链路的瞬时信道增益h_S,k以及与目的节点D链路的瞬时信道增益g_k,D，k∈{1,...,K}，K为参与中继协作的系统控制器的总数；并采用λ的功率分离比率来进行能量的收集并将收集到的能量储存于节点的储能装置中，采用1-λ的功率分离比率来进行信号传感器信息的解码处理，系统控制器存在一个最大储能容量E_max，当中继储存的能量超过该值便不能继续储存能量；

2.2)不参与中继协作的所有系统控制器R_j，对信号传感器发送的信息不进行解调，而是将所有的功率用于能量的收集并将收集到的能量储存于节点的储能装置中，j∈{1,...,J}，J为不参与协作的系统控制器的总数；

步骤3)包括：

3.1)所有参与协作且对信号传感器发送信息成功解码的系统控制器R_m，根据其与目的节点D链路的瞬时信道增益g_m,D进行协作中继选择，从中选出最优中继R'作为协作中继进行数据转发，m∈{1,...,M}，M为参与协作且成功解码的系统控制器的总数；

3.2)被选出的最优中继R'将信号传感器S发送的数据重新编码后，将编码后的数据包以额定功率P_R发送给目的节点D；

3.3)目的节点D在收到最优中继R'发送的信号后，将对该信号进行解码。

本发明的另一目的在于提供一种实现所述基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备控制方法的计算机程序。

本发明的另一目的在于提供一种实现所述基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备控制方法的信息数据处理终端。

本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行所述的基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备控制方法。

本发明的另一目的在于提供一种基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备设置有植物墙支架；

所述植物墙支架顶部通过铰接杆固定有智能光照模块；

控制箱位于铰接杆下部并镶装在植物墙支架上；控制箱上镶嵌有报警器；

植物墙支架正面镶装有多个信号传感器；

植物墙支架正面插接有多个普通固定杆；

普通固定杆上固定有可进行滴灌的滴灌杆；滴灌杆上开有多个细小滴灌孔；多个细小滴灌孔滴水的方向正对安装在普通固定杆上并位于滴灌杆下方的种植模块；

滴灌杆通过连通的运输管道连接水泵；

水泵搁置在水箱内；

水箱焊接在植物墙支架下部；

植物墙支架底部通过螺栓固定有滑轮；

水箱通过焊接的卡槽卡接滑轮；

水箱内安装有水净化处理器和pH信号传感器；

水箱上边沿安装有紫外灯杀菌装置；

植物墙支架上还安装有多个风扇；

植物墙支架一侧镶装有支架内置接口；支架内置接口内嵌于植物墙支架两边侧面的支架板中；

支架内置接口通过导线连接位于植物墙支架一侧的显示器；

信号传感器、报警器、显示器、智能光照模块、紫外灯杀菌装置、水净化处理器和pH信号传感器、水泵、风扇均通过导线连接控制箱。

进一步，所述种植模块设置有种植杯；

种植杯搁置在功能杯内；

植物主体搁置在种植杯内；

功能杯的尺寸大于种植杯并固定在普通固定杆上植物墙支架的支架上；功能杯为杯形状的三分之一；种植杯底部靠近圆心的位置有漏水小孔；

种植杯上部正对滴灌杆上开设的多个细小滴灌孔；

多个信号传感器用于检测种植杯内的湿度、温度信号；

风扇内部设置有负氧离子发生器、空气净化系统和驱虫香薰；空气通过负氧离子发生器和空气净化系统，形成洁净空气，从植物绿墙后方出风；驱虫香薰为拆卸结构。

本发明的另一目的在于提供一种基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备控制系统至少搭载有基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备；

所述基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备控制系统还包括：

植物墙智能控制系统，安装在基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备的植物墙支架上，用于采集电源模块、半自动水肥系统、种植模块的相关信息，将数据传输给系统控制器；系统控制器处理数据，将数据及分析结果在显示器上显示，并控制风扇、水箱、智能光照模块的工作状态；

当湿度、温度、光照、紫外灯杀菌、水净化处理器和pH信号、水泵运行信号不正常时，报警器发出声音并开启闪烁灯进行报警，将报警信号通过物联网网关传递到因特网服务器与移动终端设备通信或通过蓝牙模块直接与移动终端设备通信；

因特网服务器，用于进行远程双向通信；

移动终端设备；通过互联网与因特网服务器进行远程双向通信，或直接连接蓝牙模块进行数据双向传递通信。

进一步，植物墙智能控制系统包括系统控制器、电源模块、半自动水肥系统、蓝牙模块及物联网网关；

系统控制器，用于当湿度、温度光照、紫外灯杀菌、水净化处理器和pH信号、水泵运行信号不正常时，控制报警器发出声音并开启闪烁灯进行报警，将报警信号通过物联网网关传递到因特网服务器与移动终端设备通信或通过蓝牙模块直接与移动终端设备通信；

所述的电源模块、半自动水肥系统、蓝牙模块、物联网网关均与系统控制器相连接；

基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备的信号传感器、报警器、均与系统控制器通过导线相连接；基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备的显示器通过支架内置接口与系统控制器相连接。

进一步，所述半自动水肥系统由基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备的种植模块、滴灌杆、滴灌杆开设的多个细小滴灌孔具有细小滴灌孔、运输管道、水泵组成；

系统控制器、蓝牙模块、电源模块、物联网网关均集成在基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备的控制箱内

智能光照模块根据植物生长需要或室内光照的情况，通过智能化调控器调节光源的波长与强度，进行光源的智能化控制。

植物为：绿萝、红掌、花叶万年青、彩叶草；智能光照模块中的光源包括红光、蓝光与白光的不同比例搭配。

综上所述，本发明的优点及积极效果为：

本发明结合物联网、移动终端、模块化以及移动技术，设计了一种新型的基于物联网的简易移动式智能植物墙，它具有绿色智能、节约水电、方便快捷和安全健康等优点，可以广泛应用于各种室内场合。

本发明提供了一种随时随地远程获取植物墙信息并可以控制植物墙工作状态的新型智能植物墙。此植物墙可以通过拼接构成不同大小的墙体，整个系统均采用模块化设计，十分方便安装和拆卸。此外，植物墙还可以移动，方便室内的摆放以及布局。本发明还设计了一种可行的，与本智能植物墙的种植模块相匹配的功能杯，其具有较好的蓄水功能，并可以配合风扇系统有效调节环境湿度。

此新型植物墙可以进行拼接扩展，各组件模块化设计，安装简便，可放置于购物中心、客厅、会议室、设备展厅等场所，也具有一定的辅助心理治疗等用途。

与现有技术相比，本发明可以随时随地远程操作、方便实用、简易安装、绿色、智能光照、节约水电、安全健康，可广泛应用于植物墙智能控制领域。

本发明公开了一种基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备，包括四个部分：(a)植物墙智能控制系统；(b)植物墙支架；(c)因特网服务器；(d)移动终端设备。所述的植物墙支架由水箱、支架、智能光照模块组成。植物墙智能控制系统包括系统控制器、电源模块、半自动水肥系统、种植模块、报警器、显示器、信号传感器、蓝牙模块、物联网网关；其中，所述的支架的四角处具有滑轮，可以将植物墙移动；所述的系统控制器、蓝牙模块、电源模块、物联网网关集合成为控制箱，与报警器位于植物墙上方，所述的信号传感器和风扇均匀分布在植物墙后方，这样既可以节省空间，也可提高工作效果；所述的水箱连接着水肥系统，处在植物墙的下方。所述的显示器在侧面与支架内置接口相连；所述的种植模块由植物主体，种植杯，以及具有储水优化功能的功能杯组成。以上所述的控制箱、智能光照模块、显示器、水箱、种植模块、支架均可以模块化拆分，方便安装和拆解；其中支架还具有互相扩展，增加墙面积的功能。本简易移动式智能植物墙具有绿色、智能光照、节约水电、方便快捷和安全健康等优点。

本发明联合考虑了信道质量、节点能量状态、节点能量收集过程。在中继节点进行协作传输时，根据每个节点自身的能量状态，每个中继节点可以动态的调节自身的协作策略和能量收集策略，一方面保证了中继节点在能量较少时能量的回收速度，另一方面保证了系统有较高的抗中断性能。

本发明提出的最低能量门限，可使在该门限下的中继节点不需进行不必要的信息处理过程而仅进行能量的回收；保证了信息的准确采集和传输需要。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备控制系统示意图。

图2是本发明实施例提供的基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备示意图。

图3是本发明实施例提供的侧界面结构示意图。

图4是本发明实施例提供的功能杯示意图。

图5是本发明实施例提供的种植模块示意图。

图中：1、植物墙智能控制系统；2、信号传感器；3、电源模块；4、半自动水肥系统；5、种植模块；6、报警器；7、显示器；8、系统控制器；9、物联网网关；10、蓝牙模块；11、因特网服务器；12、移动终端设备；13、智能光照模块；14、控制箱；15、普通固定杆；16、滴灌杆；17、支架内置接口；18、紫外灯杀菌装置；19、水净化处理器和PH信号传感器；20、水泵；21、滑轮；22、植物墙支架；23、运输管道；24、风扇；25、水箱；26、漏水小孔；27、功能杯；28、种植杯。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

现有技术中，植物墙没有结合物联网、移动终端、模块化以及移动技术，没有设计出一种新型的基于物联网的简易移动式智能植物墙；现有技术中不具有绿色智能、节约水电、方便快捷和安全健康等优点，应用范围窄。

本发明实施例提供的基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备控制方法，包括：均匀分布在植物墙支架内的信号传感器采集电源模块、半自动水肥系统、种植模块的相关信息后，将数据传输给系统控制器；系统控制器处理数据，将数据及分析结果在显示器上显示，并控制风扇、水箱、智能光照模块的工作状态；

当湿度、温度或其他信号不正常时，报警器发出声音并开启闪烁灯进行报警，同时系统控制器将报警信号通过蓝牙模块或物联网网关传递到移动终端设备；物联网网关与因特网服务器通过物联网进行数据双向传递，移动终端设备通过互联网与因特网服务器进行远程双向通信，或直接连接蓝牙模块进行数据双向传递；智能光照模块根据植物生长需要或室内光照的情况，通过智能化调控器调节光源的波长与强度。

均匀分布在植物墙支架内的信号传感器采集电源模块、半自动水肥系统、种植模块的相关信息后，将数据传输给系统控制器；具体包括：

1)信号传感器向系统控制器发送数据包，各系统控制器根据自身的能量状态判断是否对信号传感器进行协作；

2)若系统控制器对信号传感器进行协作，则对信号传感器发送的信息进行解码并进行能量收集；若系统控制器不对信号传感器进行协作，则仅从信号传感器发送的信号中进行能量收集；

3)所有参与协作且对信号传感器发送的信息能正确译码的系统控制器，测量自身与目的节点间链路的瞬时信道增益，根据测量结果进行协作中继选择，并由被选择的中继协作转发信号传感器发送的数据包；

步骤1)具体包括：

1.1)信号传感器S对将要发送的数据包进行编码和调制后，将信号以P_S的功率发送给系统控制器R_i，i∈{1,...,N}，N为网络中系统控制器的总数；

1.2)各系统控制器将自身所储存的能量E_i，i∈{1,...,N}与设定的两个能量门限E₀和E_min进行判决比较：对于任意系统控制器R_i，若E_i≥E₀则该系统控制器R_i将直接参与中继协作，若E₀＞E_i≥E_min则该系统控制器R_i将以概率p参与中继协作，以概率1-p不参与中继协作，若E_i＜E_min则该系统控制器R_i不参与中继协作。

在E₀＞E_i≥E_min条件下系统控制器R_i是否参与协作的判决，按如下步骤进行：

a)系统控制器R_i均产生一个0到1以内的随机数；

b)系统控制器R_i将自身产生的随机数与预定的概率门限值p进行比较；

c)当所产生随机数小于或等于预定的概率门限值p时将系统控制器R_i自动参与协作，当所产生随机数大于预定的概率门限值p时系统控制器R_i不参与协作；

E₀为每时隙数据传输的能量开销，E_min为最低能量门限，两者的取值由下式决定：

E₀＝P_R·T；

其中，P_R为系统控制器的额定发射功率，A为能量约束因子，A∈[0,1]，η为能量转化效率，λ为功率分离比，λ∈[0,1]，为信号传感器S到系统控制器的平均链路增益，T为单个时隙的时间间隔。

步骤2)包括：

2.1)参与中继协作的所有系统控制器R_k，测量其与信号传感器S链路的瞬时信道增益h_S,k以及与目的节点D链路的瞬时信道增益g_k,D，k∈{1,...,K}，K为参与中继协作的系统控制器的总数；并采用λ的功率分离比率来进行能量的收集并将收集到的能量储存于节点的储能装置中，采用1-λ的功率分离比率来进行信号传感器信息的解码处理，系统控制器存在一个最大储能容量E_max，当中继储存的能量超过该值便不能继续储存能量；

2.2)不参与中继协作的所有系统控制器R_j，对信号传感器发送的信息不进行解调，而是将所有的功率用于能量的收集并将收集到的能量储存于节点的储能装置中，j∈{1,...,J}，J为不参与协作的系统控制器的总数；

步骤3)包括：

3.1)所有参与协作且对信号传感器发送信息成功解码的系统控制器R_m，根据其与目的节点D链路的瞬时信道增益g_m,D进行协作中继选择，从中选出最优中继R'作为协作中继进行数据转发，m∈{1,...,M}，M为参与协作且成功解码的系统控制器的总数；

3.2)被选出的最优中继R'将信号传感器S发送的数据重新编码后，将编码后的数据包以额定功率P_R发送给目的节点D；

3.3)目的节点D在收到最优中继R'发送的信号后，将对该信号进行解码。

如图1，本发明实施例提供的基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备控制系统，，至少搭载有基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备；

所述基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备控制系统还包括：

植物墙智能控制系统1，安装在基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备的植物墙支架上，用于采集电源模块3、半自动水肥系统4、种植模块5的相关信息，将数据传输给系统控制器8；系统控制器处理数据，将数据及分析结果在显示器7上显示，并控制风扇、水箱、智能光照模块的工作状态；

当湿度、温度、光照、紫外灯杀菌、水净化处理器和pH信号、水泵运行信号不正常时，报警器发出声音并开启闪烁灯进行报警，将报警信号通过物联网网关9传递到因特网服务器11与移动终端12设备通信或通过蓝牙模块直接与移动终端设备通信；

因特网服务器11，用于进行远程双向通信；

移动终端设备12；通过互联网与因特网服务器进行远程双向通信，或直接连接蓝牙模块进行数据双向传递通信。

植物墙智能控制系统包括系统控制器8、电源模块3、半自动水肥系统4、蓝牙模块10及物联网网关9；

系统控制器8，用于当湿度、温度光照、紫外灯杀菌、水净化处理器和pH信号、水泵运行信号不正常时，控制报警器发出声音并开启闪烁灯进行报警，将报警信号通过物联网网关传递到因特网服务器与移动终端设备通信或通过蓝牙模块直接与移动终端设备通信；

所述的电源模块、半自动水肥系统、蓝牙模块、物联网网关均与系统控制器相连接；

基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备的信号传感器、报警器、均与系统控制器通过导线相连接；基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备的显示器通过支架内置接口与系统控制器相连接。

所述半自动水肥系统由基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备的种植模块、滴灌杆、滴灌杆开设的多个细小滴灌孔具有细小滴灌孔、运输管道、水泵组成；

系统控制器、蓝牙模块、电源模块、物联网网关均集成在基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备的控制箱内。

如图2-图5，本发明实施例提供的基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备设置有植物墙支架22；

所述植物墙支架顶部通过铰接杆固定有智能光照模块13；

控制箱14位于铰接杆下部并镶装在植物墙支架上；控制箱上镶嵌有报警器6；

植物墙支架正面镶装有多个信号传感器2；

植物墙支架正面插接有多个普通固定杆15；

普通固定杆上固定有可进行滴灌的滴灌杆16；滴灌杆上开有多个细小滴灌孔；多个细小滴灌孔滴水的方向正对安装在普通固定杆上并位于滴灌杆下方的种植模块5；

滴灌杆通过连通的运输管道23连接水泵20；

水泵搁置在水箱25内；

水箱25焊接在植物墙支架下部；

植物墙支架底部通过螺栓固定有滑轮21；

水箱通过焊接的卡槽卡接滑轮21；

水箱内安装有水净化处理器和pH信号传感器19；

水箱上边沿安装有紫外灯杀菌装置18；

植物墙支架上还安装有多个风扇24；

植物墙支架一侧镶装有支架内置接口17；支架内置接口内嵌于植物墙支架两边侧面的支架板中；

支架内置接口通过导线连接位于植物墙支架一侧的显示器7；

信号传感器、报警器、显示器、智能光照模块、紫外灯杀菌装置、水净化处理器和pH信号传感器、水泵、风扇均通过导线连接控制箱14。

进一步，所述种植模块设置有种植杯；

种植杯28搁置在功能杯27内；

植物主体搁置在种植杯内；

功能杯的尺寸大于种植杯并固定在普通固定杆15上植物墙支架的支架上；功能杯为杯形状的三分之一；种植杯底部靠近圆心的位置有漏水小孔26；

种植杯上部正对滴灌杆上开设的多个细小滴灌孔；

多个信号传感器用于检测种植杯内的湿度、温度信号；

风扇内部设置有负氧离子发生器、空气净化系统和驱虫香薰；空气通过负氧离子发生器和空气净化系统，形成洁净空气，从植物绿墙后方出风；驱虫香薰为拆卸结构。

智能光照模块根据植物生长需要或室内光照的情况，通过智能化调控器调节光源的波长与强度，进行光源的智能化控制。

植物为：绿萝、红掌、花叶万年青、彩叶草；智能光照模块中的光源包括红光、蓝光与白光的不同比例搭配。

所述系统控制器8是采用单片机等为核心器件的系统电路。

所述电源模块3为220V交流电(市电)或者直流稳压电源。

所述信号传感器2为甲醛传感器、苯传感器、CO2传感器、PM2.5传感器、温度传感器、湿度传感器、光照传感器、水位传感器、PH传感器等传感器。

所述报警器6为联网报警器。

所述的支架内置接口17内嵌于植物墙支架两边侧面的支架板中，既可以与显示器7相连，又可以与其他的支架进行结构、电气和信息层面的相连，以进行植物墙面积的有效扩展。所述的风扇24内部设置有负氧离子发生器、空气净化系统和驱虫香薰。空气通过负氧离子发生器和空气净化系统，形成洁净空气，再从植物绿墙后方出风。驱虫香薰可以拆卸，可以只在由虫害的时候使用。此送风结构既可以改善植物墙的环境湿度，又可以为室内输送洁净空气。

功能杯27比一般的种植杯28大，可以套住种植杯28，并固定在普通固定杆15上。所述的功能杯27为只有杯形状的三分之一，在其底部靠近圆心的位置有漏水小孔26，漏水小孔26的高度比种植杯28底部的小孔更高，且其孔径更大，从而达到功能杯27长时间额外蓄水和可通过风扇24更有效增加湿度的功能。

控制箱14、智能光照模块13、显示器7、水箱25、种植模块5、植物墙支架22均可以模块化拆分，安装拆解简易。当水箱25安装到植物墙支架22上时，水箱25上的卡槽会固定住滑轮21从而实现支架完全固定。显示器既可以固定在植物墙傍边的墙面上，也可以固定在植物墙的侧面部分。

移动终端设备12为智能手机、平板电脑和笔记本电脑。

植物一般为：绿萝、红掌、花叶万年青、彩叶草等生命力较强，可在室内生长，具有强净化空气功能的植物。

智能光照模块(13)中的光源主要包括红光、蓝光与白光的不同比例搭配。

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。

实施例1：

如图1，本发明实施例提供的基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备中，至少包括包含一台植物墙智能控制系统1、一台因特网服务器11、一台移动终端设备12；所述的植物墙智能控制系统1包括系统控制器8、电源模块3、半自动水肥系统4、种植模块5、报警器6、显示器7、信号传感器2、蓝牙模块10、物联网网关9；所述的电源模块3、半自动水肥系统4、种植模块5、报警器6、显示器7、信号传感器2、蓝牙模块10、物联网网关9均与系统控制器8相连接；所述的信号传感器2采集电源模块3、半自动水肥系统4、种植模块5的相关信息后，将数据传输给系统控制器8，系统控制器8处理数据，将数据及分析结果在显示器7上显示，并控制半自动水肥系统4、风扇24、水箱25、智能光照模块13的工作状态；所述的系统控制器8、蓝牙模块10、电源模块3、物联网网关9集合成为控制箱14，与报警器6位于植物墙上方；当湿度、温度、或其他信号出现不正常情况时，所述的报警器6发出声音并开启闪烁灯进行报警，同时系统控制器8将报警信号通过蓝牙模块10或物联网网关9传递到移动终端设备12。所述的物联网网关9与因特网服务器11通过物联网进行数据双向传递，移动终端设备12可以通过互联网与因特网服务器11进行远程双向通信，也可以直接连接蓝牙模块10进行数据双向传递。所述的智能光照模块13根据植物生长需要或室内光照的情况，通过智能化调控器调节光源的波长与强度，达到光源的智能化控制。

实施例2

如图2-图3所示为发明的一种基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备中，关于植物墙支架的具体实施例。

在该实例中，植物墙支架22具体包括普通固定杆15、可进行滴灌的滴灌杆16、嵌入层面支架的运输管道23、侧面的支架内置接口17、均匀分布在支架内的信号传感器2和风扇24、支架底部，分布于四角的滑轮21组成。其中所述的普通固定杆15主要用于固定种植模块5，而滴灌杆16的杆上具有细小滴灌孔，可以对放在下方的种植模块5进行滴灌，并与运输管道23组成半自动灌溉系统的一部分。所述的支架内置接口17内嵌于植物墙两边侧面的支架板中，既可以与显示器7相连，又可以与其他的支架进行结构、电气和信息层面的相连，以进行植物墙面积的有效扩展。所述的风扇24内部设置有负氧离子发生器、空气净化系统和驱虫香薰。负氧离子发生器和空气净化系统把通入的空气变得洁净，再从植物墙后方出风。驱虫香薰可以拆卸，可以只在由虫害的时候使用。此送风结构既可以改善植物墙的环境湿度，又可以为室内输送洁净空气；植物墙下方的水箱25则包含如下结构：水净化处理器和PH信号传感器19、水泵20、紫外灯杀菌装置18。水箱25中同时具有水自动循环系统，用户可以通过移动终端设备12进行联网操作，设备上的软件平台根据所选植物特点自动设计灌水频率。水箱25中水经过水净化处理器和PH信号传感器19进行水质监测和净化，并从水泵20中抽至滴灌管16进行滴灌，多余的水滴流回水箱25实现循环。水净化处理器和PH信号传感器19可以附加水位监测传感器，从而可以在水位不足时报警提醒。

实施例3，

如图4、5所示为发明,基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备中，关于种植模块的具体实施例。

种植模块5由种植杯28、植物主体、功能杯27等部件组成。种植模块5可以随时取出，方便进行植物更换。所述功能杯27比一般的种植杯28大，可以套住各种常见的种植杯28，并可以牢牢固定在支架上。所述的功能杯27为只有杯形状的三分之一，在其底部靠近圆心的位置有漏水小孔26，漏水小孔26的高度比种植杯底部的小孔更高，且其孔径更大，从而达到功能杯27长时间额外蓄水，以防止水箱25水位不足带来的问题。功能杯27所蓄的水也可通过风扇24促进蒸发，有效地增加湿度。

本发明基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备，所述的一种基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备中，所述的植物一般为：绿萝、红掌、花叶万年青、彩叶草等生命力较强，可在室内生长，具有强净化空气功能的植物。

本发明基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备，所述智能光照模块中的光源主要包括红光、蓝光与白光的不同比例搭配。

下面结合安装方法对本发明作进一步描述。

本发明实施例提供的基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备安装方案与步骤的具体实施例：

(a)设计流程：

步骤A01：与业主或建筑师就植物墙的空间设计意图进行讨论。

步骤A02：对场地和环境条件进行全方位的评估。

步骤A03：确定设计图纸，制定设计概念。

步骤A04：图纸确定后，进行材料生产和备料。

步骤A05：根据植物选择方案和植物来源商的供给进行植物选择。

(b)日常维护：

步骤B01：定期检查植物

步骤B02：定期检查植物墙控制系统的各项模块和硬件

(c)安装流程：

步骤C01：根据设计方案进行材料准备。植物墙材料包括支撑或框架、智能控制设备、苗圃等。对植物进行适当修剪，目的让植物生长。

步骤C02：确定安装环境，根据工程量对人员以及资源进行合理调整分配，确保施工如期完成。

步骤C03：安装好后，对智能控制系统中各项模块进行调试，调试没有问题后工程竣工签收。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘SolidState Disk(SSD))等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备控制方法，其特征在于，所述基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备控制方法包括：

均匀分布在植物墙支架内的信号传感器采集电源模块、半自动水肥系统、种植模块的相关信息后，将数据传输给系统控制器；系统控制器处理数据，将数据及分析结果在显示器上显示，并控制风扇、水箱、智能光照模块的工作状态；

当湿度、温度或其他信号不正常时，报警器发出声音并开启闪烁灯进行报警，同时系统控制器将报警信号通过蓝牙模块或物联网网关传递到移动终端设备；物联网网关与因特网服务器通过物联网进行数据双向传递，移动终端设备通过互联网与因特网服务器进行远程双向通信，或直接连接蓝牙模块进行数据双向传递；智能光照模块根据植物生长需要或室内光照的情况，通过智能化调控器调节光源的波长与强度。

2.如权利要求1所述的基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备控制方法，其特征在于，均匀分布在植物墙支架内的信号传感器采集电源模块、半自动水肥系统、种植模块的相关信息后，将数据传输给系统控制器；具体包括：

1)信号传感器向系统控制器发送数据包，各系统控制器根据自身的能量状态判断是否对信号传感器进行协作；

2)若系统控制器对信号传感器进行协作，则对信号传感器发送的信息进行解码并进行能量收集；若系统控制器不对信号传感器进行协作，则仅从信号传感器发送的信号中进行能量收集；

3)所有参与协作且对信号传感器发送的信息能正确译码的系统控制器，测量自身与目的节点间链路的瞬时信道增益，根据测量结果进行协作中继选择，并由被选择的中继协作转发信号传感器发送的数据包；

步骤1)具体包括：

1.1)信号传感器S对将要发送的数据包进行编码和调制后，将信号以P_S的功率发送给系统控制器R_i，i∈{1,...,N}，N为网络中系统控制器的总数；

1.2)各系统控制器将自身所储存的能量E_i，i∈{1,...,N}与设定的两个能量门限E₀和E_min进行判决比较：对于任意系统控制器R_i，若E_i≥E₀则该系统控制器R_i将直接参与中继协作，若E₀＞E_i≥E_min则该系统控制器R_i将以概率p参与中继协作，以概率1-p不参与中继协作，若E_i＜E_min则该系统控制器R_i不参与中继协作。

在E₀＞E_i≥E_min条件下系统控制器R_i是否参与协作的判决，按如下步骤进行：

a)系统控制器R_i均产生一个0到1以内的随机数；

b)系统控制器R_i将自身产生的随机数与预定的概率门限值p进行比较；

c)当所产生随机数小于或等于预定的概率门限值p时将系统控制器R_i自动参与协作，当所产生随机数大于预定的概率门限值p时系统控制器R_i不参与协作；

E₀为每时隙数据传输的能量开销，E_min为最低能量门限，两者的取值由下式决定：

E₀＝P_R·T；

其中，P_R为系统控制器的额定发射功率，A为能量约束因子，A∈[0,1]，η为能量转化效率，λ为功率分离比，λ∈[0,1]，为信号传感器S到系统控制器的平均链路增益，T为单个时隙的时间间隔。

步骤2)包括：

2.1)参与中继协作的所有系统控制器R_k，测量其与信号传感器S链路的瞬时信道增益h_S,k以及与目的节点D链路的瞬时信道增益g_k,D，k∈{1,...,K}，K为参与中继协作的系统控制器的总数；并采用λ的功率分离比率来进行能量的收集并将收集到的能量储存于节点的储能装置中，采用1-λ的功率分离比率来进行信号传感器信息的解码处理，系统控制器存在一个最大储能容量E_max，当中继储存的能量超过该值便不能继续储存能量；

2.2)不参与中继协作的所有系统控制器R_j，对信号传感器发送的信息不进行解调，而是将所有的功率用于能量的收集并将收集到的能量储存于节点的储能装置中，j∈{1,...,J}，J为不参与协作的系统控制器的总数；

步骤3)包括：

3.1)所有参与协作且对信号传感器发送信息成功解码的系统控制器R_m，根据其与目的节点D链路的瞬时信道增益g_m,D进行协作中继选择，从中选出最优中继R'作为协作中继进行数据转发，m∈{1,...,M}，M为参与协作且成功解码的系统控制器的总数；

3.2)被选出的最优中继R'将信号传感器S发送的数据重新编码后，将编码后的数据包以额定功率P_R发送给目的节点D；

3.3)目的节点D在收到最优中继R'发送的信号后，将对该信号进行解码。

3.一种实现权利要求1所述基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备控制方法的计算机程序。

4.一种实现权利要求1所述基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备控制方法的信息数据处理终端。

5.一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1所述的基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备控制方法。

6.一种实现权利要求1所述控制方法的基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备，其特征在于，所述基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备设置有植物墙支架；

所述植物墙支架顶部通过铰接杆固定有智能光照模块；

控制箱位于铰接杆下部并镶装在植物墙支架上；控制箱上镶嵌有报警器；

植物墙支架正面镶装有多个信号传感器；

植物墙支架正面插接有多个普通固定杆；

普通固定杆上固定有可进行滴灌的滴灌杆；滴灌杆上开有多个细小滴灌孔；多个细小滴灌孔滴水的方向正对安装在普通固定杆上并位于滴灌杆下方的种植模块；

滴灌杆通过连通的运输管道连接水泵；

水泵搁置在水箱内；

水箱焊接在植物墙支架下部；

植物墙支架底部通过螺栓固定有滑轮；

水箱通过焊接的卡槽卡接滑轮；

水箱内安装有水净化处理器和pH信号传感器；

水箱上边沿安装有紫外灯杀菌装置；

植物墙支架上还安装有多个风扇；

植物墙支架一侧镶装有支架内置接口；支架内置接口内嵌于植物墙支架两边侧面的支架板中；

支架内置接口通过导线连接位于植物墙支架一侧的显示器；

信号传感器、报警器、显示器、智能光照模块、紫外灯杀菌装置、水净化处理器和pH信号传感器、水泵、风扇均通过导线连接控制箱。

7.如权利要求6所述的基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备，其特征在于，

所述种植模块设置有种植杯；

种植杯搁置在功能杯内；

植物主体搁置在种植杯内；

功能杯的尺寸大于种植杯并固定在普通固定杆上植物墙支架的支架上；功能杯为杯形状的三分之一；种植杯底部靠近圆心的位置有漏水小孔；

种植杯上部正对滴灌杆上开设的多个细小滴灌孔；

多个信号传感器用于检测种植杯内的湿度、温度信号；

风扇内部设置有负氧离子发生器、空气净化系统和驱虫香薰；空气通过负氧离子发生器和空气净化系统，形成洁净空气，从植物绿墙后方出风；驱虫香薰为拆卸结构。

8.一种实现权利要求1所述控制方法的基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备控制系统，其特征在于，所述基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备控制系统至少搭载有基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备；

所述基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备控制系统还包括：

植物墙智能控制系统，安装在基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备的植物墙支架上，用于采集电源模块、半自动水肥系统、种植模块的相关信息，将数据传输给系统控制器；系统控制器处理数据，将数据及分析结果在显示器上显示，并控制风扇、水箱、智能光照模块的工作状态；

当湿度、温度、光照、紫外灯杀菌、水净化处理器和pH信号、水泵运行信号不正常时，报警器发出声音并开启闪烁灯进行报警，将报警信号通过物联网网关传递到因特网服务器与移动终端设备通信或通过蓝牙模块直接与移动终端设备通信；

因特网服务器，用于进行远程双向通信；

移动终端设备；通过互联网与因特网服务器进行远程双向通信，或直接连接蓝牙模块进行数据双向传递通信。

9.如权利要求8所述的基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备控制系统，其特征在于，

植物墙智能控制系统包括系统控制器、电源模块、半自动水肥系统、蓝牙模块及物联网网关；

系统控制器，用于当湿度、温度光照、紫外灯杀菌、水净化处理器和pH信号、水泵运行信号不正常时，控制报警器发出声音并开启闪烁灯进行报警，将报警信号通过物联网网关传递到因特网服务器与移动终端设备通信或通过蓝牙模块直接与移动终端设备通信；

所述的电源模块、半自动水肥系统、蓝牙模块、物联网网关均与系统控制器相连接；

基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备的信号传感器、报警器、均与系统控制器通过导线相连接；基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备的显示器通过支架内置接口与系统控制器相连接。

10.如权利要求8所述的基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备控制系统，其特征在于，

所述半自动水肥系统由基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备的种植模块、滴灌杆、滴灌杆开设的多个细小滴灌孔具有细小滴灌孔、运输管道、水泵组成；

系统控制器、蓝牙模块、电源模块、物联网网关均集成在基于物联网的简易移动式智能光照植物墙装备的控制箱内。