TWI665957B - 植物安全監控裝置、系統及其方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種植物安全監控裝置、系統及其方法，以監控並判斷一待測體是否被一接觸體所碰觸，包括：一微處理器；一電極單元，設置於該待測體，並電性連接該微處理器，用以偵測該待測體之一阻抗值；一通訊單元，電性連接該微處理器；以及一電源，電性連接該微處理器，用以供應所需之電力；其中，該電極單元持續偵測該待測體之該阻抗值，而得到一阻抗變化值，當該接觸體碰觸該待測體時，該阻抗變化值不為零，當該待測體未被碰觸時，該阻抗變化值為零。

Description

植物安全監控裝置、系統及其方法

本發明有關於一種植物安全監控裝置、系統及其方法，特別係關於一種植物安全監控裝置、系統及其方法，其利用人體電容效應，當人體碰觸到植物時，能透過量測相應的阻抗值變化，而達到有效監測植物安全的目的。

一般而言，蔬果在成熟盛產時期，市場上也正值該蔬果價格最好、最暢銷的時期。然而，各種香甜多汁的蔬果雖然受到消費者的青睞，也帶來了竊賊的覬覦，常常因蔬果被偷竊而造成果農的鉅大損失。因此，在蔬果成熟盛產時期，果農或菜農不僅白天要忙著採收，深夜或無人時還要作各種防盜動作，實在是非常的疲累。

目前農民所實施的各種防盜措施，包括：(1)求助於警方或公家單位，請其協助裝設巡邏箱、感應器等；(2)雇用更多人力，以增加看守果園或農園的時間；(2)透過社區巡守隊或互助團體協助巡邏果園或農園；或是(3)自行花費鉅資設置鐵網、維護欄、紅外線警戒網等防盜設施。可惜的是，上述方式都不盡理想，不是花費了鉅額資金，就是動用了大量人力，最氣人的是，仍是制止不了竊賊的入侵。

因此，如何能提供一設計簡化、成本低廉、監控準確度高、反應快速、實用又操作簡便之植物安全監控裝置、系統及其方法，有效防範與降低植物被竊盜的風險，實為果園或農園防盜市場的一大需要與福音。

有鑑於此，為達到上述及其他目的，本發明提供一種植物安全監控裝置、系統及其方法，其操作簡便、設計簡化、成本低廉、監控準確度高、反應又快速，能有效防範與降低植物被竊盜的風險。

就其中一個觀點，本發明提供一種植物安全監控裝置，用以監控並判斷一待測體是否被一接觸體所碰觸，包括：一微處理器；一電極單元，設置於待測體，並電性連接微處理器，用以偵測待測體之一電阻值；一通訊單元，電性連接微處理器；以及一電源，電性連接微處理器，用以供應所需之電力；其中，電極單元持續偵測待測體之電阻值，而得到一電阻值變化值，當接觸體碰觸待測體時，電阻值變化值不為零，當待測體未被碰觸時，電阻值變化值為零。

一實施例中，待測體包括一果實、一葉部結構、一莖幹結構、或一根部結構。

一實施例中，接觸體包括人身體的各部位(包括手或腳)、也可以是動物(包括貓或狗)身體的各部位。

一實施例中，本發明更包括一遠端裝置，用以與通訊單元作無線通訊連接，係一終端通訊裝置或一雲端伺服器，其中，遠端裝置包括有一警示單元。

一實施例中，通訊單元係透過2G通信模組、3G通信模組、4G 通信模組和5G通訊模組其中一個或任意2個通信模組進行通信連接。

一實施例中，本發明更包括一顯示單元，電性連接微處理器，用以將所偵測到之阻抗變化值顯示出來。

一實施例中，本發明更包括一使用者控制單元，電性連接微處理器，係一輸出入介面，作為一使用者控制操作之用。

一實施例中，本發明更包括一無線充電單元，係一共振器，用以與一外部供電器採用無線方式產生耦合電流，以供電給電源。

就另一個觀點，本發明提供一種植物安全監控系統，應用上述之植物安全監控裝置，以監控並判斷一待測體是否被一接觸體所碰觸，包括：一植物安全監控裝置、一待測體、一接觸體、以及一遠端裝置。植物安全監控裝置包括：一微處理器；一電極單元，設置於待測體，並電性連接微處理器，用以偵測待測體之一電阻值；一通訊單元，電性連接微處理器；以及一電源，電性連接微處理器，用以供應所需之電力；其中，電極單元持續偵測待測體之電阻值，而得到一電阻值變化值，當接觸體碰觸待測體時，電阻值變化值不為零，當待測體未被碰觸時，電阻值變化值為零。

就再一個觀點，本發明提供一種植物安全監控方法，應用上述之植物安全監控裝置，以監控並判斷一待測體是否被一接觸體所碰觸，包括下列步驟：提供一電極單元；將電極單元設置於待測體；量測待測體的一第一電阻值；間隔一特定時間，持續量測待測體的一第二電阻值；比較第一電阻值與第二電阻值是否有變化，並進而得到一電阻值變化值。

一實施例中，若第一阻抗值與第二阻抗值有差異或有變化，則阻抗變化值不為零，代表待測體被碰觸，則透過一通訊單元發出一訊號給一 遠端裝置，以及，遠端裝置之一警示單元發出一警示訊號，以提醒一使用者注意並作出及時的反應。

一實施例中，若第一阻抗值與第二阻抗值沒有差異或沒有變化，則阻抗變化值為零，可以繼續進行量測待測體的第二阻抗值。

一實施例中，本發明極適合應用於偵測蔬果在園中是否有被人碰觸，其可應用於各種類之蔬菜水果上，不論為何種形狀之蔬果、不論為草本或木本之植物、不論為大株或小株之植物，只要被人碰觸到甚至採摘，本發明都可以有效且立即地偵測出來，並立即發出警示訊息，以提醒農戶或相關人員適時作出有效之防盜制止措施。

10‧‧‧植物安全監控裝置

12‧‧‧微處理器

14‧‧‧電極單元

16‧‧‧使用者控制單元

18‧‧‧顯示單元

20‧‧‧通訊單元

22‧‧‧電源

24‧‧‧無線充電單元

30‧‧‧待測體

32‧‧‧果實

34‧‧‧葉部結構

36‧‧‧莖幹結構

38‧‧‧根部結構

40‧‧‧接觸體

50‧‧‧遠端裝置

52‧‧‧警示單元

S1‧‧‧提供一電極單元

S2‧‧‧將電極單元設置於一待測體上

S3‧‧‧量測待測體的一第一阻抗值

S4‧‧‧間隔一特定時間，持續量測待測體的一第二阻抗值

S5‧‧‧比較第一阻抗值與第二阻抗值是否有變化？

S6‧‧‧透過一通訊單元發出一訊號給一遠端裝置

S7‧‧‧遠端裝置之一警示單元發出一警示訊號

第1圖繪示係根據本發明一實施例，一種植物安全監控系統之方塊示意圖。

第2圖繪示係根據本發明一實施例，一種植物安全監控方法之流程示意圖。

第3A圖與第3B圖繪示係根據本發明一實施例，當植物被碰觸時，該植物安全監控裝置所量測到電容值(等效於阻抗值)變化示意圖。

第4A圖繪示係根據本發明一實施例，當植物落果時，該植物安全監控裝置所量測到電容值(等效於阻抗值)變化示意圖。

第4B圖係對應第4A圖之局部放大示意圖。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，即可清楚的呈現。

本發明利用植物本身的結構特性，每株植物都具有維管束之基本構造，其係分布於植物的根、莖、葉內，運輸水分的細胞上下排列成管狀，運輸養分的細胞也上下排列成管狀，兩者聚集成束狀，就稱為維管束。其中，維管束中運輸水分的構造叫做木質部，運輸養分的叫韌皮部，而葉部的維管束則稱為葉脈。前述木質部與韌皮部可等效視為電阻與電容，因為老化的外層具電阻性，水分具電容性，所以植物可以等效成為一具有複數個電阻與電容串並聯的模型。而人體本身又可視為一導體，當身體上的衣物相互摩擦產生電荷，透過血液可儲存電荷，所以，人體本身可視為一個大的電容器。

根據上述的描述，本發明可進一步推測如下情形：(1)當人體接觸植物時就會產生與大地的漏電迴路，於是導致電荷降低以及電容下降，此時，若量測植物的阻抗，理論上應該會量測到植物阻抗值(或電阻值)產生之變化；(2)當人體(有機生命體)摘取水果或破壞枝葉時，會影響或破壞前述植物的整體等效模型，導致電荷下降以及阻抗降低，此時，可透過偵測植物的阻抗，作為監控植栽是否被盜被盜竊的指標訊號，進而可警示或緊急通知相關人員，達到植栽防盜、防止作物被竊或被破壞的目的。

請參照第1圖，其繪示係根據本發明一實施例，一種植物安全監控系統之方塊示意圖。本發明植物安全監控系統包括有：一植物安全監控裝置10、一待測體30、一接觸體40、以及一遠端裝置50。前述植物安全監控裝置10包括有：一微處理器12、一電極單元14、一使用者控制單元16、一顯示單元18、一通訊單元20、一電源22、一無線充電單元24。上述待測體30可以是一棵果樹、一株蔬菜、或是各種草本、木本或灌木等植物，其中，待測體30包括一果實32、一葉部結構34、一莖幹莖幹結構36、以及一根部 結構38。上述接觸體40可以包括人身體的各部位(例如手或腳等四肢)、也可以是動物(例如貓或狗等)身體的各部位。上述遠端裝置50可以是一終端通訊裝置(例如智能手機)、也可以是一雲端裝置(例如雲端伺服器)，其中，遠端裝置50包括有一警示單元52。

進一步而言，請參照第1圖，上述微處理器12係電性耦接電極單元14、使用者控制單元16、顯示單元18、通訊單元20、以及電源22。電極單元14係設置於待測體30上，舉例來說，電極單元14可以設置於待測體30的果實32、葉部結構34、莖幹結構36、或是根部結構38上，較佳的是設置於待測體30的根部結構38上。值得注意的是，電極單元14最好是直接接觸或貼附於待測體30的根部結構38上，如第1圖所示，電極單元14可用以偵測阻抗值變化(因電容產生改變所導致之阻抗值變化)，當接觸體40(例如人的手)觸摸到待測體30時，例如採摘果實32或葉部結構34，或破壞莖幹結構36或根部結構38等動作時，都將造成等效電路之電容值(阻抗值)的改變。

一實施例中，微處理器12係間隔一段時間，持續接收並處理電極單元14感測到的訊號，以得到一阻抗變化值R。電源22係用以提供植物安全監控裝置10中各部件所需之電源，通訊單元20係用以與遠端裝置50作無線通訊連接，其可以包括2G通信模組、3G通信模組、4G通信模組和5G通訊模組其中一個或任意2個通信模組進行通信連接。

一實施例中，本發明植物安全監控裝置10更包括無線充電單元24，其可與一外部供電器(未繪示)採用無線方式產生耦合電流，以供電給電源22。無線充電單元24可採用共振器(Resonator)來實現。在此設計下， 植物安全監控裝置10可更佳彈性地設計，例如可以整體是密封式的設計，把上述所有單元零部件均設置於一密閉空間內，甚至電極單元14與待測體30接觸之部分亦採密封式的設計，使其可以防水防潮、防日曬雨淋以及防溫度變化，以符合戶外嚴苛天候環境條件(耐冷熱、防水等條件)下使用。

參照第2圖，本發明提供一種植物安全監控方法之流程示意圖，包含：步驟S1：提供一電極單元14；步驟S2：將電極單元14設置於一待測體30上，待測體30可以是一棵果樹、一株蔬菜、或是各種草本、木本或灌木等植物，待測體30還包括果實32、葉部結構34、莖幹結構36、或是根部結構38等；步驟S3：量測待測體30的一第一阻抗值；步驟S4：間隔一特定時間，持續量測待測體30的一第二阻抗值；步驟S5：比較該第一阻抗值與該第二阻抗值是否有變化？而得到一阻抗變化值R。亦即，第一阻抗值與第二阻抗值是否不同或有差異？若”是”的話，阻抗變化值R不為零，則代表有人碰觸待測體30，此時可繼續進行下一步驟S6，反之，若”否”的話，阻抗變化值R為零，則代表無人碰觸待測體30，則回到前述步驟S4，持續量測待測體30的第二阻抗值。

接著，本發明之步驟S6：透過一通訊單元20發出一訊號給一遠端裝置50；步驟S7：遠端裝置50之一警示單元52發出一警示訊號，以提醒相關人員注意並作出及時的反應，其中，相關人員包括果園或農園主人或主要照顧者、警方或公家單位、社區巡守隊或互助團體等。

詳細言之，上述S4步驟：係間隔一特定時間，以持續量測待測體30的該第二阻抗值。上述間隔該特定時間，可適時地調整特定時間的長短，例如，白天當果園或農園人手充足時，可設定特定間隔時間較長，或甚至關 閉不進行待測體30阻抗值的量測動作；而若晚上當果園或農園無人或人員稀少時，可設定特定間隔時間較短，或甚至密集地進行待測體30阻抗值的量測動作。

進一步而言，本發明S5步驟：比較第一阻抗值與第二阻抗值是否有變化？亦即，第一阻抗值與第二阻抗值是否不同？若”是”的話，則代表有人碰觸待測體30，此時可繼續進行下一步驟S6；反之，若”否”的話，則代無人碰觸待測體30，則回到前述步驟S4，持續量測並監控待測體30的第二阻抗值。

請參照第3A圖與第3B圖，其繪示係根據本發明一實施例，當植物被碰觸時，該植物安全監控裝置所量測到阻抗值變化示意圖。如第3A圖所示，縱軸代表電容值變化(其等效於阻抗值變化)，橫軸代表時間，可以看到的是，本發明間隔特定時間，持續對待測體30的不同部位作量測阻抗值的動作，包括：當果實32表面被碰觸時所量測到的阻抗值變化、當葉部結構34被碰觸時所量測到的阻抗值變化、當莖幹結構36被碰觸時所量測到的阻抗值變化等，均可見到很明顯的阻抗值變化。請持續參照第3B圖，其係繪示當剪下一片葉子時，其所量測到的阻抗值變化，也是非常的明顯。

請參照第4A圖，其繪示係根據本發明一實施例，當植物落果時，該植物安全監控裝置所量測到阻抗值變化示意圖，而第4B圖係對應第4A圖之局部放大示意圖。如第4A圖所示，縱軸代表電容值變化(其等效於阻抗值變化)，橫軸代表時間，在此實施例中，該電極單元14係直接接觸或貼附於待測體30的果實32的蒂頭上，在快要發生落果時，待測體30的阻抗值也會發生變化，電容值下降而阻抗值上升，得到之阻抗變化值R其變化幅度 例如會超過4%以上，如第4B圖所示之變化幅度為8%。

一實施例中，本發明植物安全監控裝置10還可包括該通訊單元20，其電性連接該微處理器12，可以接收遠端裝置50發出的訊息，以及傳送訊息至遠端裝置50，遠端裝置50較佳的是一雲端伺服器或是任一種終端通訊裝置。

本發明之優點為，植物安全監控裝置10設計簡單、檢監控方法亦簡單又快速、應用範圍非常廣泛，舉凡果園或農園中蔬果成熟時、收成前或後、以及採摘收成時，都可以應用到本發明之植物安全監控裝置10及其監控方法。

以上已針對較佳實施例來說明本發明，唯以上所述者，僅是本申請的實施例而已，並非對本申請作任何形式上的限制，雖然本申請已以具體實施例揭露如上，然而並非用以限定本申請，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本申請技術方案範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本申請技術方案的內容，依據本申請的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本申請技術方案的範圍內。

Claims (11)

1. 一種植物安全監控裝置，用以監控並判斷一待測體是否被一接觸體所碰觸，包含：一微處理器；一電極單元，設置於該待測體，並電性連接該微處理器，用以偵測該待測體之一阻抗值；一通訊單元，電性連接該微處理器；以及一電源，電性連接該微處理器，用以供應所需之電力；其中，該電極單元持續偵測該待測體之該阻抗值，而得到一阻抗變化值，當該接觸體碰觸該待測體時，該阻抗變化值不為零，當該待測體未被碰觸時，該阻抗變化值為零。
2. 如請求項1所述之植物安全監控裝置，其中，該待測體包括一果實、一葉部結構、一莖幹結構、或一根部結構。
3. 如請求項1所述之植物安全監控裝置，其中，該接觸體包括人身體的各部位、或動物身體的各部位。
4. 如請求項1所述之植物安全監控裝置，更包括一遠端裝置，用以與該通訊單元作無線通訊連接，係一終端通訊裝置或一雲端伺服器，其中，該遠端裝置包括有一警示單元，且該通訊單元係透過2G通信模組、3G通信模組、4G通信模組和5G通訊模組其中一個或任意2個通信模組進行通信連接。
5. 如請求項1所述之植物安全監控裝置，更包括一顯示單元，電性連接該微處理器，用以將所偵測到之該阻抗變化值顯示出來。
6. 如請求項1所述之植物安全監控裝置，更包括一使用者控制單元，電性連接該微處理器，係一輸出入介面，作為一使用者控制操作之用。
7. 如請求項1所述之植物安全監控裝置，其中，更包括一無線充電單元，係一共振器，用以與一外部供電器採用無線方式產生耦合電流，以供電給該電源。
8. 一種應用如請求項1所述之植物安全監控裝置的監控系統，包括：一待測體；一接觸體；一遠端裝置；以及一植物安全監控裝置，設置於該待測體上，與該遠端裝置作無線通訊連接，用以監控並判斷該待測體是否被該接觸體所碰觸，包含：一微處理器；一電極單元，設置於該待測體上，並電性連接該微處理器，用以偵測該待測體之一阻抗值；一通訊單元，電性連接該微處理器，與該遠端裝置作無線通訊；以及一電源，電性連接該微處理器，用以供應所需之電力；其中，該電極單元持續偵測該待測體之該阻抗值，而得到一阻抗變化值，當該接觸體碰觸該待測體時，該阻抗變化值不為零，當該待測體未被碰觸時，該阻抗變化值為零。
9. 一種應用如請求項1所述之植物安全監控裝置的監控方法，用以監控並判斷一待測體是否被一接觸體所碰觸，包含下列步驟：提供一電極單元；將該電極單元設置於該待測體；量測該待測體的一第一阻抗值；間隔一特定時間，持續量測該待測體的一第二阻抗值；比較該第一阻抗值與該第二阻抗值是否有變化，而得到一阻抗變化值。
10. 如請求項9所述之監控方法，其中，若該第一阻抗值與該第二阻抗值有變化，該阻抗變化值不為零，代表該待測體被碰觸，則透過一通訊單元發出一訊號給一遠端裝置，以及，該遠端裝置之一警示單元發出一警示訊號，以提醒一使用者注意並作出及時的反應。
11. 如請求項9所述之監控方法，其中，若該第一阻抗值與該第二阻抗值沒有變化，該阻抗變化值為零，則繼續進行量測該待測體的該第二阻抗值。