CN110214578A - 一种可精准浇水和补光的智能花盆及其应用技术 - Google Patents

Abstract

本发明属于室内花卉栽培设备技术领域，公开了一种可精准浇水和补光的智能花盆及应用技术，通过初始化设置模块可设定栽种花卉所需要的土壤湿度和环境光照强度参数；通过土壤水分检测模块和光照强度检测模块，可以实时检测花卉生长环境中的湿度和光照强度；通过数值比较模块，可以将实测数据与数据库中参数比较以确定是否需要浇水和补光；通过浇水控制模块和补光控制模块，可以对土壤湿度和环境光照强度进行调节。本发明中的浇水控制模块设置有两种浇水方式，可根据所栽培花卉适宜的浇水方式，选择根部滴水或叶面喷水，实现室内花卉养护的精准化和智能化。

Description

一种可精准浇水和补光的智能花盆及其应用技术

技术领域

本发明属于室内花卉栽培设备技术领域，尤其涉及一种可精准浇水和补光的智能花盆及其应用技术。

背景技术

适宜的水分和充足的光照是室内花卉生长所必须的基础条件，特别是大型酒店、会场的名贵花卉或者经常长时间外出家中无人照看的居民家中的名贵花卉；无人化和精准化的水分和光照管理对于保证花卉健康生长、实现花卉养护的省心、省力十分必要。所以，针对此类情况，设计一种可精准浇水和补充光照的智能花盆十分必要。虽然目前已有可用于花卉自动定时浇水的设备，但此类设备一旦浇水时间和浇水量设定后很难根据土壤湿度状况实时调节，同时，市面上用于花卉补充光照的设备也是通过调节光照时间来控制补光量，无法根据环境光照情况进行实时调节。所以目前相关技术存在浇水量和补光量控制粗放，无法解决室内花卉浇水和补光的精准化管理问题，因而难以适用于名贵花卉。

综上所述，现有技术存在的问题是：

现有的花卉养护设备无法根据土壤湿度状况和环境光照状况实时调节浇水量和补光量，浇水量和补光量控制粗放，无法实现室内精准化管理，因而难以适用于名贵花卉。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种可精准浇水和补光的智能花盆及其应用技术。

本发明是这样实现的，一种可精准浇水和补光的智能花盆设置有：

初始化设置模块，与中央处理模块连接，根据栽种花卉的品种、苗龄等信息，设定栽种花卉所需要的湿度和光照强度。

土壤水分检测模块，与中央处理模块连接，通过利用湿度传感器检测土壤中的湿度。

光照强度检测模块，与中央处理模块连接，通过利用光照强度传感器检测花卉生长环境中的光照强度。

数值比较模块，与中央处理模块连接，将实测数据与数据库中参数相比较。当土壤湿度低于下限或高于上限，光强数据低于下限或高于上限，将信息分别传输给浇水控制模块和补光控制模块。

数据显示模块，与中央处理模块连接，通过利用显示器显示花卉的生长环境数据。

中央处理模块，与初始化设置模块、土壤水分检测模块、光照强度检测模块、数值比较模块、数据显示模块、浇水控制模块、补光控制模块和数据存储模块连接，协调各个模块的正常运行。

浇水控制模块，与中央处理模块连接，根据采集到土壤湿度数据，利用开启(或关闭)水泵对土壤湿度进行调节。

补光控制模块，与中央处理模块连接，根据采集的花卉生长的光照强度数值，利用日光灯进行调节。

数据存储模块，与中央处理模块连接，将检测到的花卉的生长环境数据存储在存储器中。

进一步，所述数据存储模块将检测到的花卉的生长环境数据存储到存储器的过程中，为了提高分类的准确性，具体过程如下：

第一步，根据采集的数据建立原始样本，对原始样本进行判断，划分成少数类和多数类。

第二步，将原始样本判断出的少数类，构建混合高斯模型，利用EM算法估计模型参数。

第三步，根据混合模型采样生成新的样本，建立新的样本集A。

第四步，将原始样本判断出的多数类，随机欠采样，建立新的样本集B。

第五步，将新的样本集A和新的样本集B结合，形成大的已经分类完成的样本集。

进一步，所述补光控制模块，与中央处理模块连接，根据采集的花卉生长环境的光照强度数据，利用日光灯进行调节的具体过程如下：

首先，根据光照传感器检测到花卉生长的光照强度数据，与设定的数据进行对比，判断是否需要对花卉生长的光照强度进行调节。

再次，根据所判断的结果，中央处理模块进行C语言分析数据。

最后，转化成灯光强度控制命令，通过变频控制器控制日光灯电路中电流大小，进而改变日光灯的光照强度。

进一步，所述浇水操作模块根据采集的土壤湿度，进行调节的具体过程如下：

根据所栽培的花卉适宜采用的浇水方式，选择滴灌和喷灌中的一种。

当所栽培的花卉适宜采用叶面喷水时，浇水控制模块控制水泵电磁阀和喷灌电磁阀门开启，水泵从储水桶抽水，水经水管和喷头，实现叶面喷水。

当所栽培的花卉适宜采用根部滴灌时，浇水控制模块控制水泵电磁阀和滴灌头电磁阀门开启，水泵从储水桶抽水，水经过水管和滴灌头，实现根部滴水。

本发明的另一目的在于提供一种可精准浇水和补光的花卉智能花卉应用技术，包括以下步骤：

步骤一，根据栽种花卉的品种、苗龄等信息，设定栽种花卉所需要的湿度和光照强度。

步骤二，当花卉栽植一段时间后(一周)，利用湿度传感器实时检测土壤中的湿度(每隔3分钟～5分钟)。同时利用光照强度传感器实时检测花卉生长环境中的光照强度(每隔3分钟～5分钟)。

步骤三，通过将实测的土壤湿度数据和光照强度数据与数据库中参数进行对比，利用浇水管理模块和补光控制模块对花卉生长环境中湿度和光照强度进行调节。

步骤四，通过利用存储器中存储的花卉生长环境数据，通过利用显示器显示花卉的生长环境数据。

进一步，步骤二利用光照强度传感器检测花卉生长环境中的光照强度中，将入射光束的横截面划分成多个矩形，矩形光束与像素阵为一一对应的关系；计算出每个矩形光束的散射场后进行叠加就得到最终光照强度的散射场；将入射光按像素矩阵划分成多个矩形光束后，通过公式推导，每个矩形光束的散射场通过矩形光束的参数计算出来；

单个矩形光束的散射场写为：

其中，为入射光的照射方向，为入射光对应的矩形光束在光照强度的投影区域的面元法向，为矩形光束的中轴线的起点，为一次反射波的照射方向，为一次反射波对应的矩形光束在光照强度的投影区域的面元法向，为入射光对应的矩形光束在光照强度的投影区域的中心点，为二次反射波的照射方向，为二次反射波对应的矩形光束在光照强度的投影区域的面元法向，为一次反射波对应的矩形光束在光照强度的投影区域的中心点。

进一步，将每个像素对应的矩形光束产生的散射场叠加，得到光照强度的总散射场：

p为像素的序号，P为总的像素个数，为第p个像素点对应矩形光束的散射场。

本发明的另一目的在于提供一种所述可精准浇水和补光的智能花盆应用技术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可精准浇水和补光的智能花盆应用技术。

本发明的另一目的在于提供一种实现所述可精准浇水和补光的智能花盆应用技术的可精准浇水和补光的智能花盆控制系统。

综上所述，本发明的优点及积极效果为：

本发明中通过设置初始化设置模块，可以根据栽种花卉的品种、苗龄等信息，设定栽种花卉所需要的湿度和光照强度。通过设置土壤湿度检测模块和光照强度检测模块，可以实时监测花卉生长环境中的湿度和光照强度。通过设置数值比较模块，将实测数据与数据库中参数相比较。通过设置浇水控制模块和补光控制模块，可以实现当土壤湿度低于下限或高于上限，环境光强数据低于下限或高于上限，利用开启水泵或日光灯对土壤水分和环境光照进行自动调节。

本发明中的浇水操作模块设置有两种浇灌方式，可以根据所栽培花卉适宜的浇水方式，选择喷灌或滴灌，防止因浇水方式不当造成花卉死亡。本发明中补光强度的调节是通过利用变频控制器调节日光灯电路中的电流大小实现的。

本发明利用光照强度传感器检测花卉生长环境中的光照强度中，将入射光束的横截面划分成多个矩形，矩形光束与像素阵为一一对应的关系；计算出每个矩形光束的散射场后进行叠加就得到最终光照强度的散射场；将入射光按像素矩阵划分成多个矩形光束后，通过公式推导，每个矩形光束的散射场通过矩形光束的参数计算出来；可获得准确的花卉生长环境中的光照强度，为智能花盆的应用提供保证。

附图说明

图1是本发明实施例提供的可精准浇水和补光的智能花盆的结构示意图。

图2是本发明实施例提供的可精准浇水和补光的智能花盆应用技术流程图。

图中：1、初始化设置模块；2、土壤水分检测模块；3、光照强度检测模块。4、数值比较模块；5、数据显示模块；6、中央处理模块；7、浇水控制模块；8、补光控制模块；9、数据存储模块。

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。

下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。

如图1所示，本发明实施例提供的可精准浇水和补光的智能花盆包括：

初始化设置模块1，与中央处理模块6连接，根据栽种花卉的品种、苗龄等信息，设定栽种花卉所需要的湿度和光照强度。

土壤水分检测模块2，与中央处理模块6连接，通过利用湿度传感器检测土壤湿度。

光照强度检测模块3，与中央处理模块6连接，通过利用光照强度传感器检测花卉生长环境中的光照强度。

数值比较模块4，与中央处理模块6连接，将实测数据与数据库中参数相比较。当土壤湿度低于下限或高于上限，光强数据低于下限或高于上限，将信息分别传输给浇水控制模块和补光控制模块。

数据显示模块5，与中央处理模块6连接，通过利用显示器显示花卉生长环境数据。

中央处理模块6，与初始化设置模块1、土壤水分检测模块2、光照强度检测模块3、数值比较模块4、数据显示模块5、浇水控制模块7、补光控制模块8和数据存储模块9连接，协调各个模块的正常运行。

浇水控制模块7，与中央处理模块6连接，根据采集到土壤湿度数据，利用开启(或关闭)水泵对土壤湿度进行调节。

补光控制模块8，与中央处理模块6连接，根据采集的花卉生长的光照强度数值，利用变频控制器控制日光灯强度进行调节。

数据储存模块9，与中央处理模块6连接，将检测到的花卉的生长环境数据储存在储存器中。

所述数据储存模块9将检测到的花卉生长环境数据存储到存储器的过程中，为了提高分类的准确性，具体过程如下：

第一步，根据采集的数据建立原始样本，对原始样本进行判断，划分成少数类和多数类。

第二步，将原始样本判断出的少数类，构建混合高斯模型，利用EM算法估计模型参数。

第三步，根据混合模型采样生成新的样本，建立新的样本集A。

第四步，将原始样本判断出的多数类，随机欠采样，建立新的样本集B。

第五步，将新的样本集A和新的样本集B结合，形成大的已经分类完成的样本集。

所述补光控制模块8，与中央处理模块6连接，根据采集的花卉生长的光照强度数值，利用日光灯进行调节的具体过程，如下：

首先，根据光照传感器检测到花卉生长的光照强度数据，与设定的数据进行对比，判断是否需要对花卉生长的光照强度进行调节。

再次，根据所判断的结果，中央处理模块进行C语言分析数据。

最后，转化成灯光强度控制命令，利用变频控制器控制日光灯电路中电流的大小，进而改变日光灯的光照强度。

所述浇水控制模块7根据采集的土壤湿度，进行调节的具体过程如下：

根据所栽培的花卉适宜的浇水方式，选择滴灌和喷灌中的一种。

当所栽培的花卉适宜采用叶面喷水时，浇水控制模块控制水泵电磁阀和喷灌电磁阀门开启，水泵从储水桶抽水，水经过水管和喷头，实现叶面喷水。

当所栽培的花卉适宜根部滴灌时，浇水控制模块控制水泵电磁阀和滴灌头电磁阀门开启，水泵从储水桶抽水，水经过水管和滴灌头，实现根部滴水。

如图2所示，本发明实施例提供的可精准浇水和补光的智能花盆应用技术，包括以下步骤：

S101：根据栽种花卉的品种、苗龄等信息，设定栽种花卉所需要的湿度和光照强度。

S102：当花卉栽植一段时间后(约一周后)，利用湿度传感器每隔2-3分钟检测土壤中的湿度。同时利用光照强度传感器每隔3-5分钟)实时检测花卉生长环境中的光照强度。

S103：根据检测的数据，浇水和补光控制系统，对花卉生长环境中湿度和光照强度进行调节。

S104：通过利用存储器存储的花卉生长环境数据，通过利用显示器显示花卉的生长环境数据。

本发明的工作原理为：首先，用户通过初始化设置模块1，根据栽种花卉的品种、苗龄等信息，设定栽种花卉所需要的湿度和光照强度参数。当花卉生长一段时间后，利用土壤水分检测模块2检测土壤中的湿度。利用光照强度检测模块3检测花卉生长环境中的光照强度。通过数值比较模块4，将实测数据与数据库中参数相比较。当土壤湿度低于下限或高于上限，光强数据低于下限或高于上限，将信息分别传输给浇水控制模块和补光控制模块。浇水控制模块7，与中央处理模块6连接，根据采集到土壤湿度数据，利用开启(或关闭)水泵对土壤湿度进行调节。补光控制模块8，与中央处理模块6连接，根据采集的花卉生长的光照强度数据，利用变频控制器对日光灯光照强度进行调节。最后，通过数据存储模块9，与中央处理模块6连接，将检测到的花卉的生长环境数据存储在存储器中。数据显示模块5，与中央处理模块6连接，通过利用显示器显示花卉的生长环境数据。

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。

实施例

本发明利用光照强度传感器检测花卉生长环境中的光照强度中，将入射光束的横截面划分成多个矩形，矩形光束与像素阵为一一对应的关系；计算出每个矩形光束的散射场后进行叠加就得到最终光照强度的散射场；将入射光按像素矩阵划分成多个矩形光束后，通过公式推导，每个矩形光束的散射场通过矩形光束的参数计算出来。

单个矩形光束的散射场写为：

其中，为入射光的照射方向，为入射光对应的矩形光束在光照强度的投影区域的面元法向，为矩形光束的中轴线的起点，为一次反射波的照射方向，为一次反射波对应的矩形光束在光照强度的投影区域的面元法向，为入射光对应的矩形光束在光照强度的投影区域的中心点，为二次反射波的照射方向，为二次反射波对应的矩形光束在光照强度的投影区域的面元法向，为一次反射波对应的矩形光束在光照强度的投影区域的中心点。

将每个像素对应的矩形光束产生的散射场叠加，得到光照强度的总散射场：

p为像素的序号，P为总的像素个数，为第p个像素点对应矩形光束的散射场。

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，凡在本发明思路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)

1.一种可精准浇水和补光的智能花盆，其特征在于，所述的可精准浇水和补光的智能花盆设置有：

初始化设置模块，与中央处理模块连接，根据栽种花卉的品种、苗龄等信息，设定栽种花卉所需要的土壤湿度和光照强度参数；

土壤水分检测模块，与中央处理模块连接，通过湿度传感器检测土壤中的湿度；

光照强度检测模块，与中央处理模块连接，通过光照强度传感器检测花卉生长环境中的光照强度；

数值比较模块，与中央处理模块连接，将实测数据与数据库中参数相比较；当土壤湿度低于下限或高于上限，光强数据低于下限或高于上限，将信息分别传输给浇水控制模块和补光控制模块；

数据显示模块，与中央处理模块连接，通过利用显示器显示花卉的生长环境数据；

中央处理模块，与初始化设置模块、土壤水分检测模块、光照强度检测模块、数值比较模块、数据显示模块、浇水控制模块、补光控制模块和数据存储模块连接，协调各个模块的正常运行；

浇水控制模块，与中央处理模块连接，根据采集的土壤湿度数据，利用开启或关闭水泵对土壤湿度进行调节；

补光控制模块，与中央处理模块连接，根据采集的环境光照强度数据，利用变频控制器对日光灯光照强度进行调节；

数据存储模块，与中央处理模块连接，将检测到的花卉生长环境数据存储在存储器中。

2.如权利要求1所述的可精准浇水和补光的智能花盆，其特征在于，所述数据存储模块将检测到的花卉的生长环境数据存储到存储器的过程，具体如下：

第一步，根据采集的数据建立原始样本，对原始样本进行判断，划分成少数类和多数类；

第二步，将原始样本判断出的少数类，构建混合高斯模型，利用EM算法估计模型参数；

第三步，根据混合模型采样生成新的样本，建立新的样本集A；

第四步，将原始样本判断出的多数类，随机欠采样，建立新的样本集B；

第五步，将新的样本集A和新的样本集B结合，形成大的已经分类完成的样本集。

3.如权利要求1所述的可精准浇水和补光的智能花盆，其特征在于，所述补光控制模块，与中央处理模块连接，根据采集的花卉生长时的环境光照强度数据，利用日光灯进行调节的具体过程，如下：

首先，根据光照传感器检测到花卉生长的光照强度数据，与设定的数据进行对比，判断是否需要对花卉生长的光照强度进行调节；

再次，根据所判断的结果，中央处理模块进行C语言分析数据；

最后，转化成灯光强度控制命令，利用变频控制器控制日光灯电路中电流的大小，进而改变日光灯的光照强度，进行补光。

4.如权利要求1所述的可精准浇水和补光的智能花盆，其特征在于，所述浇水控制模块根据采集的土壤湿度，进行调节的具体过程如下：

根据所栽培的花卉适宜的浇水方式，选择滴灌和喷灌中的一种；

当所栽培的花卉适宜采用叶面喷水时，浇水控制模块控制水泵电磁阀和喷灌头电磁阀门开启，水泵从储水桶抽水，水经水管和喷头，实现叶面喷水；

当所栽培的花卉适宜采用根部滴灌时，浇水控制模块控制水泵电磁阀和滴灌头电磁阀门开启，水泵从储水桶抽水，水经水管和滴灌头，实现根部滴水。

5.一种如权利要求1所述的可精准浇水和补光的智能花盆应用技术，其特征在于，所述的可精准浇水和补光的智能花盆应用技术包括以下步骤：

步骤一，根据栽种花卉的品种、苗龄信息，设定栽种花卉所需要的土壤湿度和环境光照强度参数；

步骤二，当花卉栽植一周时间后，利用湿度传感器每隔2—3分钟检测土壤中的湿度；同时利用光照强度传感器隔3—5分钟检测花卉生长环境中的光照强度；

步骤三，通过将实测的土壤湿度数据和光照强度数据与数据库中参数进行对比，利用浇水管理模块和补光控制模块对花卉生长环境中湿度和光照强度进行调节；

步骤四，通过利用存储器存储花卉的生长环境数据，通过利用显示器显示花卉的生长环境数据。

6.如权利要求5所述的可精准浇水和补光的智能花盆应用技术，其特征在于，步骤二利用光照强度传感器检测花卉生长环境中的光照强度中，将入射光束的横截面划分成多个矩形，矩形光束与像素阵为一一对应的关系；计算出每个矩形光束的散射场后进行叠加就得到最终光照强度的散射场；将入射光按像素矩阵划分成多个矩形光束后，通过公式推导，每个矩形光束的散射场通过矩形光束的参数计算出来；

单个矩形光束的散射场写为：

其中，为入射光的照射方向，为入射光对应的矩形光束在光照强度的投影区域的面元法向，为矩形光束的中轴线的起点，为一次反射波的照射方向，为一次反射波对应的矩形光束在光照强度的投影区域的面元法向，为入射光对应的矩形光束在光照强度的投影区域的中心点，为二次反射波的照射方向，为二次反射波对应的矩形光束在光照强度的投影区域的面元法向，为一次反射波对应的矩形光束在光照强度的投影区域的中心点。

7.如权利要求6所述的可精准浇水和补光的智能花盆应用技术，其特征在于，将每个像素对应的矩形光束产生的散射场叠加，得到光照强度的总散射场：

p为像素的序号，P为总的像素个数，为第p个像素点对应矩形光束的散射场。

8.一种实现权利要求5～7任意一项所述可精准浇水和补光的智能花盆应用技术的信息数据处理终端。

9.一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5-7任意一项所述的可精准浇水和补光的智能花盆应用技术。

10.一种实现权利要求5～7任意一项所述可精准浇水和补光的智能花盆应用技术的可精准浇水和补光的智能花盆控制系统。