CN111642268A - 一种智能花盆及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通信技术领域，公开了一种智能花盆及其控制系统，所述智能花盆包括盆体和用于承载盆体的承载台，承载台的底部具有移动轮，通过设置传感器组获取盆体周边环境的光照强度，并向远程终端发送环境参数，从而能够在盆体的某一侧的光照较强时，远程控制盆体向该侧移动，而当盆体的相对两侧光照强度都较强时，盆体静止，使得盆体具有寻找光源的能力，能够为植物的生长提供更充足的光照。并在盆体的至少一侧设置超声波传感器，以在盆体的移动过程中检测盆体的前方是否有障碍物。本发明的智能花盆的功能完善，智能化水平高，大大提高用户体验，且结构相对简单，制作较易，适宜于工业化生产。

Description

一种智能花盆及其控制系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种智能花盆及其控制系统。

背景技术

现有的智能花盆一般通过传感器探测土壤的湿度，在植物需要水分时提醒用户。系统的硬件电路主要包括土壤湿度传感器、蜂鸣器报警电路等构成，湿度传感器采集的数据经过控制器处理以后，控制水泵或打开。

但是，现有的智能花盆仅是采集土壤湿度信息并控制水泵打开，用户若不在现场便无法查看相关信息，且智能花盆仅具备检测土壤湿度的功能，植物的生长过程中还需要充足的光照，现有的智能花盆的智能化水平仍较低。

发明内容

本发明提供一种智能花盆及其控制系统，用以解决现有的智能花盆的功能单一、智能化水平较低的问题。

为解决上述技术问题，本发明实施例中提供一种智能花盆，包括用于种植植物的盆体和用于承载所述盆体的承载台，所述承载台的底部具有移动轮；

所述智能花盆还包括：

用于采集盆体所处的环境参数的传感器组，所述传感器组包括设置在盆体的至少相对两侧的第一光敏传感器，所述第一光敏传感器用于采集该第一光敏传感器所在侧的光照强度；

控制器，与所述传感器组连接；

显示屏，与所述控制器连接，所述控制器用于控制所述显示屏显示所述传感器组采集的盆体所处的环境参数；

无线通信模块；

用于获取显示屏的显示图像的图像采集元件，所述控制器通过所述无线通信模块与所述图像采集单元连接，用于控制所述无线通信模块将显示屏的显示图像发送至远程终端；

设置在所述承载台上的驱动机构，其传动轴与所述移动轮连接，当某一第一光敏传感器采集的该第一光敏传感器所在侧的光照强度大于或等于第一设定值时，所述控制器通过无线通信模块接收远程终端发送的移动指令，并根据该移动指令控制所述驱动机构驱动盆体向该第一光敏传感器的所在侧移动；

设置在所述承载台上的超声波传感器，所述盆体的至少相对两侧设置有超声波传感器，超声波传感器与第一光敏传感器的位置一一对应，在盆体的移动过程中，当所述超声波传感器检测到盆体的前方有障碍物时，所述控制器控制所述驱动机构驱动盆体后退。

可选的，所述智能花盆还包括：

用于采集盆体内的土壤湿度的湿度传感器，以及用于采集盆体内的光照强度的第二光敏传感器；

水泵；

光源，设置在盆体上方；

所述控制器与所述湿度传感器和水泵连接，当土壤中的湿度小于第二设定值时，所述控制器控制所述水泵打开，向土壤中泵水，当土壤中的湿度大于或等于第二设定值时，所述控制器控制所述水泵关闭；

所述控制器还与第二光敏传感器和光源连接，当盆体所处环境的光照强度小于第三设定值时，所述控制器控制光源打开，当盆体所处环境的光照强度大于或等于第三设定值时，所述控制器控制光源关闭。

可选的，所述智能花盆还包括：

第一报警器，所述控制器与所述第一报警器连接，当所述传感器组采集的盆体所处的环境参数不满足预设的条件时，所述控制器控制所述第一报警器报警，并生成第一报警信号，所述控制器控制显示屏显示所述第一报警信号；

第二报警器，所述控制器与所述第一报警器连接，在盆体的移动过程中，当所述超声波传感器检测到盆体的前方有障碍物时，所述控制器控制所述第二报警器报警，并生成第二报警信号，所述控制器控制显示屏显示所述第二报警信号。

可选的，所述图像采集元件还用于获取盆体的图像以及盆体周围环境的图像，所述智能花盆还包括：

舵机云台，包括舵机和云台，所述图像采集元件设置在所述云台上，所述控制器与所述舵机连接，用于控制所述舵机改变图像采集元件的角度。

可选的，所述传感器组还包括：

用于采集盆体所处环境的温度和湿度的温湿度传感器；

用于采集盆体所处环境的Ph值的Ph传感器；

用于感应是否下雨的雨滴传感器。

可选的，所述控制器为STC12C5A60S2单片机；

所述控制器包括第一控制器和第二控制器，所述第一控制器和第二控制器连接；

所述第一控制器与传感器组、第一报警器、第二报警器和显示屏连接；

所述第二控制器与湿度传感器、第二光敏传感器、超声波传感器、无线通信模块、驱动机构、舵机、水泵和光源连接。

可选的，所述智能花盆还包括：

太阳能电池；

降压电路，所述太阳能电池通过降压电路与第一控制器和第二控制器连接，为所述第一控制器和第二控制器供电；

所述太阳能电池还与驱动机构、舵机云台、水泵、光源连接，为所述驱动机构、舵机云台、水泵、光源供电。

可选的，所述智能花盆还包括：

语音模块，与所述第一控制器连接，当系统初始化时，所述第一控制器控制所述语音模块播放预设的语音。

可选的，所述智能花盆还包括：

Zigbee通信模块，不同的智能花盆之间通过Zigbee通信模块进行通信。

本发明实施例中还提供一种智能花盆控制系统，其特征在于，包括：

至少一个如上所述的智能花盆；

远程终端，其中至少一个所述智能花盆通过无线通信模块与远程终端进行通信。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述技术方案中，智能花盆的盆体可移动，通过传感器组获取盆体所处的环境参数，包括盆体周边环境的光照强度，并向远程终端发送环境参数，从而能够在盆体的某一侧的光照较强时，远程控制盆体向该侧移动，而当盆体的相对两侧光照强度都较强时，盆体静止，使得盆体具有寻找光源的能力，能够为植物的生长提供更充足的光照。并在盆体的至少一侧设置超声波传感器，以在盆体的移动过程中检测盆体的前方是否有障碍物，防止花盆在移动的过程中撞到障碍物。本发明的智能花盆的功能完善，智能化水平高，大大提高用户体验，且结构相对简单，制作较易，适宜于工业化生产。

附图说明

为了更清楚地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地介绍，显而易见地，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1表示本发明实施例中智能花盆的组成框图；

图2表示本发明实施例中DHT11模块与单片机的连接示意图；

图3表示STC12C5A60S2的引脚图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明实施例中提供一种智能花盆，包括用于种植植物的盆体和用于承载所述盆体的承载台，所述承载台的底部具有移动轮，以使得盆体能够移动。

所述智能花盆还包括：

用于采集盆体所处的环境参数的传感器组，所述传感器组包括设置在盆体的至少相对两侧的第一光敏传感器，所述第一光敏传感器用于采集该第一光敏传感器所在侧的光照强度；

控制器，与所述传感器组连接；

显示屏，与所述控制器连接，所述控制器用于控制所述显示屏显示所述传感器组采集的盆体所处的环境参数；

无线通信模块；

用于获取显示屏的显示图像的图像采集元件，所述控制器通过所述无线通信模块与所述图像采集单元连接，用于控制所述无线通信模块将显示屏的显示图像发送至远程终端；

设置在所述承载台上的驱动机构，其传动轴与所述移动轮连接，当某一第一光敏传感器采集的该第一光敏传感器所在侧的光照强度大于或等于第一设定值时，所述控制器通过无线通信模块接收远程终端发送的移动指令，并根据该移动指令控制所述驱动机构驱动盆体向该第一光敏传感器的所在侧移动；

设置在所述承载台上的超声波传感器，所述盆体的至少相对两侧设置有超声波传感器，超声波传感器与第一光敏传感器的位置一一对应，在盆体的移动过程中，当所述超声波传感器检测到盆体的前方有障碍物时，所述控制器控制所述驱动机构驱动盆体后退。

上述技术方案中智能花盆的盆体可移动，通过传感器组获取盆体所处的环境参数，包括盆体周边环境的光照强度，并向远程终端发送环境参数，从而能够在盆体的某一侧的光照较强时，远程控制盆体向该侧移动，而当盆体的相对两侧光照强度都较强时，盆体静止，使得盆体具有寻找光源的能力，能够为植物的生长提供更充足的光照。并在盆体的至少一侧设置超声波传感器，以在盆体的移动过程中检测盆体的前方是否有障碍物，防止花盆在移动的过程中撞到障碍物。

本发明的智能花盆的功能完善，智能化水平高，大大提高用户体验，且结构相对简单，制作较易，适宜于工业化生产。

其中，控制器具体可以为单片机，具有体积小、质量轻、价格便宜等优点。远程终端具体可以为手机、pad、电脑等通信设备，用户具体可以通过按下设定的按钮以通过无线通信模块向远程终端发送特定的指令，例如：上述的移动指令。

第一光敏传感器具体可以为光敏电阻传感器，当然，还可以为其它能够检测光照强度的传感器。

驱动机构具体可以为电机，例如：步进电机。

显示屏具体可以为液晶显示屏，图像采集元件具体可以为摄像头，摄像头采集液晶显示屏的显示图像。图像采集元件还可以用于采集盆体的图像以及盆体周围环境的图像，控制器控制无线通信模块向远程终端发送摄像头采集的图像，从而用户能够通过远程终端获取盆体中植物的生长状况，以及盆体周围的环境。

为了实现图像采集元件采集不同视角的图像，设置所述智能花盆还包括舵机云台，所述图像采集元件设置在所述舵机云台上，所述控制器与所述舵机云台连接，用于控制所述舵机云台改变图像采集元件的角度，以控制所述图像采集元件获取显示屏的显示图像、盆体的图像以及盆体周围环境的图像。

本发明的无线通信模块具体可以为WIFI通信单元。

本实施例中，无线通信模块为Atheros WiFi模块，底板采用JS9331_core_board_V1.2，系统频率为400MHz、内存为64MByte DDR2RAM。

超声波传感器具体可以为HC-SR04超声波传感器，采用脉冲触发引脚TRIG触发测距，给最少10us的高电平信号，自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回，有信号返回，通过回波引脚ECHO输出一个高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间，测得的距离为：高电平持续时间*声速/2，声速为340m/s。

进一步地，所述智能花盆还包括：

用于采集盆体内的土壤湿度的湿度传感器，以及用于采集盆体内的光照强度的第二光敏传感器；

水泵；

光源，设置在盆体上方；

所述控制器与所述湿度传感器和水泵连接，当土壤中的湿度小于第二设定值时，所述控制器控制所述水泵打开，向土壤中泵水，当土壤中的湿度大于或等于第二设定值时，所述控制器控制所述水泵关闭；

所述控制器还与第二光敏传感器和光源连接，当盆体所处环境的光照强度小于第三设定值时，所述控制器控制光源打开，当盆体所处环境的光照强度大于或等于第三设定值时，所述控制器控制光源关闭。

上述技术方案中能够根据盆体内的土壤湿度来控制水泵打开，而当盆体所处环境的光线较弱时，能够打开盆体上方的光源，为植物的生长提供足够的光照。当盆体所处环境的光线较强时，关闭盆体上方的光源，减少耗电。

其中，光源可以为LED，具有功耗低、寿命长、亮度高、发热少等优点。

具体的，控制器可以通过继电器来控制水泵和光源的打开或关闭，即，在为水泵供电的第一电源和水泵之间设置第一继电器，在为光源供电的第二电源和光源之间设置第二继电器。

本实施例中，盆体所处的环境参数不仅包括光照强度，还可以包括温度、湿度、Ph值、是否下雨等，则所述传感器组还包括：

用于采集盆体所处环境的温度和湿度的温湿度传感器；

用于采集盆体所处环境的Ph值的Ph传感器；

用于感应是否下雨的雨滴传感器。

在实际应用过程中可以根据需要具体设置传感器组的种类和组合方式，在此不作限定。

可选的，温湿度传感器采用DHT11模块，该模块是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。采用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性和卓越的长期稳定性。该传感器包括：1个电阻式感湿元件，1个NTC测温元件，1个高性能8位单片机。因此，该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。每个DHT11传感器都在极为精确的湿度校验室中进行校准。校准系数以程序的形式存在OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。因为其单线制串行接口，使得系统集成变得简易快捷；超小的体积、极低的功耗，使其成为同类应用甚至最为苛刻的应用场合的最佳选择。

DHT11模块是数字传感器，可以将DHT11直接与单片机的P1口直接连接，进行温湿度数据的传输。DHT11与单片机的接口电路如图2所示。

用户可以根据传感器组采集到的环境参数来执行相应的操作，例如：当雨滴传感器感应到下雨时，用户可以通过远程终端发送指令控制智能花盆移动至户外，实现自动寻找水源的目的。

本实施例中，所述智能花盆还包括：

太阳能电池；

降压电路，所述太阳能电池通过降压电路与控制器连接，为所述控制器供电；

所述太阳能电池还与驱动机构、舵机云台、水泵、光源连接，为所述驱动机构、舵机云台、水泵、光源供电。

上述技术方案通过设置太阳能电池为智能花盆供电，能够充分利用光能实现持续供电，节约能源，降低成本。

具体的，所述太阳能电池可以通过降压电路为一蓄电池充电，由所述蓄电池为控制器供电。当所述控制器为单片机时，所述蓄电池具体为5V蓄电池。

进一步地，所述智能花盆还包括语音模块，与所述第一控制器连接，当系统初始化时，所述第一控制器控制所述语音模块播放预设的语音，提示系统开启。

所述预设的语音可以为欢迎语音。语音模块具体可以为SYN6658语音模块，其是一款中文语音合成芯片，通过UART接口或SPI接口通讯方式，接收待合成的文本数据，实现文本到语音(或TTS语音)的转换。

当然，所述控制器还可以控制显示屏同步显示欢迎语音对应的文字。

为了进一步提高用户体验，本实施例中还可以设置所述智能花盆还包括：

第一报警器，所述控制器与所述第一报警器连接，当所述传感器组采集的盆体所处的环境参数不满足预设的条件时，所述控制器控制所述第一报警器报警，并生成第一报警信号，所述控制器控制显示屏显示所述第一报警信号；

第二报警器，所述控制器与所述第一报警器连接，在盆体的移动过程中，当所述超声波传感器检测到盆体的前方有障碍物时，所述控制器控制所述第二报警器报警，并生成第二报警信号，所述控制器控制显示屏显示所述第二报警信号。

上述技术方案通过设置报警器能够达到提醒用户的目的，提高用户的体验。同时，通过控制显示屏显示报警信号，通过将包括报警信号的显示屏的显示图像发送至远程终端，使得用户即使不在家，也可以及时收到报警信号，做出相应的处理。

其中，第一报警器和第二报警器具体可以为蜂鸣器。

本实施例中，所述控制器为STC12C5A60S2单片机，其引脚图如图3所示。所述控制器包括第一控制器和第二控制器，所述第一控制器和第二控制器连接。所述第一控制器与传感器组、第一报警器、第二报警器、语音模块和显示屏连接。所述第二控制器与湿度传感器、第二光敏传感器、超声波传感器、无线通信模块、驱动机构、舵机、水泵和光源连接。

其中，所述第二控制器需要通过驱动模块与驱动机构和舵机连接，以控制驱动机构和舵机。第二控制器可以通过继电器与水泵和光源连接，以控制水泵和光源打开或关闭，具体可以在太阳能电池和水泵之间设置第一继电器，在太阳能电池和光源之间设置第二继电器。

STC12C5A60S2单片机内集成了模数转换模块，在对传感器进行检测时使用内部的模数转换便可实现。该单片机是STC生产的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统的51单片机，超强抗干扰、高速、高可靠、低功耗，速度比平常单片机快8～12倍。内部集成MAX810专用复位电路，2路PWM，8路高速10位A/D转换(250K/S)，尤其适用于电机控制。

进一步地，设置所述智能花盆还包括Zigbee通信模块，不同的智能花盆之间通过Zigbee通信模块进行通信，实现多个智能花盆之间能够进行局域网通信，通过设置其中一个智能花盆为主机，该主机将所有智能花盆的数据发送至远程终端，与远程终端进行通信。

本实施例中智能花盆的工作流程图为：

开机；

初始化、延时；

语音播报；

显示屏显示语音播报对应的文字；

获取传感器组采集的智能花盆所处的环境参数，判断是否满足预设的条件，如果不满足，报警；

获取土壤的湿度是否小于第二设定值，如果是，打开水泵，如果否，关闭水泵；

获取植物的光照强度是否大于第三设定值，如果是，关闭LED光源，如果否，打开LED光源；

获取智能花盆是否仅一侧的光照强度大于或等于第一设定值，如果否，花盆静止不动，如果是，判断智能花盆的前方是否有障碍物，如果是，控制智能花盆后退，并报警，如果否，控制智能花盆向该侧移动。

本发明的技术方案通过设置传感器组用于采集智能花盆所处的环境参数，包括盆体周边环境的光照强度，并发送至远程终端，根据用户的指令来控制植物所处的环境，例如：自动寻找光源、自动寻找水源，智能化水平高，功能完善。同时，用户还可以远程监测植物生长的土壤湿度以及光照强度，控制水泵为植物灌水，以及光源打开为植物提供充足的光照。

本发明实施例中还提供一种智能花盆控制系统，包括：

至少一个如上所述的智能花盆；

远程终端，其中至少一个所述智能花盆通过无线通信模块与远程终端进行通信。

上述技术方案能够实现远程获取智能花盆所处的环境参数，以及土壤湿度和光照强度，并控制智能花盆的生长环境，以及土壤湿度和光照强度，功能完善，智能化水平高，大大提高用户体验。

当智能花盆包括Zigbee通信模块时，不同的智能花盆之间通过Zigbee通信模块进行通信，实现多个智能花盆之间能够进行局域网通信，通过设置其中一个智能花盆为主机，该主机将所有智能花盆的数据发送至远程终端，与远程终端进行通信。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种智能花盆，包括用于种植植物的盆体和用于承载所述盆体的承载台，其特征在于，所述承载台的底部具有移动轮；

所述智能花盆还包括：

用于采集盆体所处的环境参数的传感器组，所述传感器组包括设置在盆体的至少相对两侧的第一光敏传感器，所述第一光敏传感器用于采集该第一光敏传感器所在侧的光照强度；

控制器，与所述传感器组连接；

显示屏，与所述控制器连接，所述控制器用于控制所述显示屏显示所述传感器组采集的盆体所处的环境参数；

无线通信模块；

用于获取显示屏的显示图像的图像采集元件，所述控制器通过所述无线通信模块与所述图像采集单元连接，用于控制所述无线通信模块将显示屏的显示图像发送至远程终端；

设置在所述承载台上的驱动机构，其传动轴与所述移动轮连接，当某一第一光敏传感器采集的该第一光敏传感器所在侧的光照强度大于或等于第一设定值时，所述控制器通过无线通信模块接收远程终端发送的移动指令，并根据该移动指令控制所述驱动机构驱动盆体向该第一光敏传感器的所在侧移动；

设置在所述承载台上的超声波传感器，所述盆体的至少相对两侧设置有超声波传感器，超声波传感器与第一光敏传感器的位置一一对应，在盆体的移动过程中，当所述超声波传感器检测到盆体的前方有障碍物时，所述控制器控制所述驱动机构驱动盆体后退。

2.根据权利要求1所述的智能花盆，其特征在于，所述智能花盆还包括：

用于采集盆体内的土壤湿度的湿度传感器，以及用于采集盆体内的光照强度的第二光敏传感器；

水泵；

光源，设置在盆体上方；

所述控制器与所述湿度传感器和水泵连接，当土壤中的湿度小于第二设定值时，所述控制器控制所述水泵打开，向土壤中泵水，当土壤中的湿度大于或等于第二设定值时，所述控制器控制所述水泵关闭；

所述控制器还与第二光敏传感器和光源连接，当盆体所处环境的光照强度小于第三设定值时，所述控制器控制光源打开，当盆体所处环境的光照强度大于或等于第三设定值时，所述控制器控制光源关闭。

3.根据权利要求2所述的智能花盆，其特征在于，所述智能花盆还包括：

第一报警器，所述控制器与所述第一报警器连接，当所述传感器组采集的盆体所处的环境参数不满足预设的条件时，所述控制器控制所述第一报警器报警，并生成第一报警信号，所述控制器控制显示屏显示所述第一报警信号；

第二报警器，所述控制器与所述第一报警器连接，在盆体的移动过程中，当所述超声波传感器检测到盆体的前方有障碍物时，所述控制器控制所述第二报警器报警，并生成第二报警信号，所述控制器控制显示屏显示所述第二报警信号。

4.根据权利要求3所述的智能花盆，其特征在于，所述图像采集元件还用于获取盆体的图像以及盆体周围环境的图像，所述智能花盆还包括：

舵机云台，包括舵机和云台，所述图像采集元件设置在所述云台上，所述控制器与所述舵机连接，用于控制所述舵机改变图像采集元件的角度。

5.根据权利要求4所述的智能花盆，其特征在于，所述传感器组还包括：

用于采集盆体所处环境的温度和湿度的温湿度传感器；

用于采集盆体所处环境的Ph值的Ph传感器；

用于感应是否下雨的雨滴传感器。

6.根据权利要求5所述的智能花盆，其特征在于，所述控制器为STC12C5A60S2单片机；

所述控制器包括第一控制器和第二控制器，所述第一控制器和第二控制器连接；

所述第一控制器与传感器组、第一报警器、第二报警器和显示屏连接；

所述第二控制器与湿度传感器、第二光敏传感器、超声波传感器、无线通信模块、驱动机构、舵机、水泵和光源连接。

7.根据权利要求6所述的智能花盆，其特征在于，所述智能花盆还包括：

太阳能电池；

降压电路，所述太阳能电池通过降压电路与第一控制器和第二控制器连接，为所述第一控制器和第二控制器供电；

所述太阳能电池还与驱动机构、舵机云台、水泵、光源连接，为所述驱动机构、舵机云台、水泵、光源供电。

8.根据权利要求6所述的智能花盆，其特征在于，所述智能花盆还包括：

语音模块，与所述第一控制器连接，当系统初始化时，所述第一控制器控制所述语音模块播放预设的语音。

9.根据权利要求1所述的智能花盆，其特征在于，所述智能花盆还包括：

Zigbee通信模块，不同的智能花盆之间通过Zigbee通信模块进行通信。

10.一种智能花盆控制系统，其特征在于，包括：

至少一个权利要求1-9任一项所述的智能花盆；

远程终端，其中至少一个所述智能花盆通过无线通信模块与远程终端进行通信。

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