基于蓝牙通讯和无线充电技术的智能交互花瓶及建议推送方法与流程

本发明涉及一种智能交互花瓶，特别是涉及一种基于蓝牙通讯和无线充电技术的智能交互花瓶及建议推送方法。

背景技术：

运用物联网实现实时检测环境参数是一项重要的技术，已经普及寻常百姓家。该技术可以让用户更好地关注环境变化，为用户提供很多生活上的建议。然而，大部分产品体积比较大，数据读取不方便，并且只能读取简单的数据，并不能给用户提供太多的帮助。现存的有些智能花瓶仅能用来检测所养花的状况，或是能够检测环境，但是成本过高，且只能提供简单的检测数据，没有进一步的分析。

技术实现要素：

针对上述背景技术中的现有花瓶存在的问题，本发明提供了一种基于蓝牙通讯和无线充电技术的智能交互花瓶，结构简单、制造容易、使用方便、成本低、外形美观，便于推广使用。本发明能够检测环境的温度、湿度、二氧化碳浓度、pm2.5浓度、光照强度、噪音等环境参数，并对环境的模式进行判断，同时通过手机终端给用户一定的生活建议。本发明还能根据当前的日期给用户推荐花卉。

本发明所采用的具体技术方案是：

基于蓝牙通讯和无线充电技术的智能交互花瓶，包括:

用于实时检测环境温湿度的温湿度传感器模块；

用于检测光照强度的光线传感器；

用于检测二氧化碳浓度的二氧化碳传感器；

用于检测pm2.5浓度的pm2.5传感器；

用于检测周围声音的声音传感器模块；

用于给花瓶中的电路供电的无线充电模块；

用于与手机终端通讯的蓝牙模块；

用于接收和处理数字、模拟信号的单片机模块；

用于发光的led灯；

用于提供时间信号的时钟模块；

用于插花的花瓶外壳；

所述的时钟模块以及各传感器的信号输出端均与单片机模块连接，单片机模块经蓝牙模块与手机终端无线连接，led灯引脚与单片机连接，电路嵌于花瓶内部，无线充电模块置于花瓶底部。

作为优选，花瓶外壳由3d打印材料制成。

作为优选，所述的led灯具有不同的发光强度和/或发光颜色。

本发明的另一目的在于提供一种基于上述智能交互花瓶的建议数据推送方法：首先对各传感器所监测到的物理量数据进行滤波处理，然后基于滤波后的数据，对花瓶当前所处的周围环境进行模式识别，并根据识别结果从预设的建议数据库中提取相匹配的建议数据，并将其推送给用户的手机终端。

作为优选，所述的滤波算法为递推平均滤波法，对于任意一个传感器，将其采样取得的最近n个采样值作为一个队列，队列的长度固定为n，每次将传感器采样到一个新环境参数值放入队尾，并去除队首的一个数据，然后把队列中的n个数据进行算术平均运算，获得本次滤波结果。

作为优选，对花瓶当前所处的周围环境进行模式识别的算法如下：预先设定一个样本数据集合，该样本集合包含各种环境模式的数据，并且样本集中每个数据都具有其所述的环境模标签，将各传感器的滤波后的采样结果作为没有标签的新数据输入后，将新数据的每个物理量特征与样本数据集合中数据对应的物理量特征进行比较，计算加权的欧几里德距离的大小，提取样本数据集合中欧几里德距离最小的环境模式的分类标签，作为当前环境模式；加权的欧几里德距离k的计算公式为：其中，ai、bi为样本数据集合中第i个物理量特征，a、b为所述的新数据中第i个物理量特征，a、b为比例系数，α、β为幂系数。

作为优选，所述的建议数据库中针对每种环境模式保存有至少1条相匹配的生活建议，当识别到的当前环境模式对应建议数据库中的该种环境模式时，将该环境模式相匹配的建议数据推送给用户的手机终端。

作为优选，所述的建议数据库中存储有不同品种的花上市的日期，将当前日期与建议数据库中的各种花上市的日期进行对比，至少选取一种上市日期与当前日期相匹配的花推送给用户的手机终端。

作为优选，各传感器的历史数据均存储于历史数据库中，当接收到用户的查询请求时，将符合查询条件的数据推送至用户的手机终端。

作为优选，所述的单片机模块根据当前环境模式，根据预设的规则改变所述led灯的发光颜色和/或强度。

本发明具有以下有益效果：

1)可以在手机终端上显示出当前环境的温度、湿度、光照强度、co2浓度、pm2.5浓度、环境噪音大小。2)可以在手机终端上显示出当前环境的模式，并提供给用户个人相关的生活建议。3)可以根据不同的日期，提供给用户养花的建议。4)可以根据不同的环境模式，通过led灯发出变化的不同颜色的光，改变花瓶的外观，起到提醒和装饰的作用。5)外壳由3d打印材料制成，可以由用户喜好更改大小、外形和颜色。

附图说明

图1是本发明的电路框架图。

图2是本发明的下位机程序框架图。

图3是本发明的手机程序框架图。

图4是本发明的花瓶的外观效果简图。

图5是本发明中滤波算法的流程图；

图6是本发明中环境模式识别算法的流程图；

图7是本发明手机终端上显示的页面目录树结构图；

图8是本发明的手机终端上显示的“主页”界面示意图。

图9是本发明的手机终端上显示的“生活建议”界面示意图。

图10是本发明的手机终端上显示的“设置”界面示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步阐述和说明。

如图1所示，一种基于蓝牙通讯和无线充电技术的智能交互花瓶，其内部电路结构包括:

用于实时检测环境温湿度的温湿度传感器模块；用于检测光照强度的光线传感器；用于检测二氧化碳浓度的二氧化碳传感器；用于检测pm2.5浓度的pm2.5传感器；用于检测周围声音的声音传感器模块；用于给花瓶中的电路供电的无线充电模块；用于与手机终端通讯的蓝牙模块；用于接收和处理数字、模拟信号的单片机模块；用于发光的led灯；led灯具有不同的发光强度和/或发光颜色；用于提供时间信号的时钟模块；用于插花的花瓶外壳；花瓶外壳由3d打印材料制成，可制成不同的尺寸和形状；时钟模块以及各传感器的信号输出端均与单片机模块连接，单片机模块经蓝牙模块与手机终端无线连接，led灯引脚与单片机连接，电路嵌于花瓶内部，无线充电模块置于花瓶底部。

基于上述智能交互花瓶，本发明提供了一种建议数据推送方法，具体步骤为：首先对各传感器所监测到的物理量数据进行滤波处理，然后基于滤波后的数据，对花瓶当前所处的周围环境进行模式识别，并根据识别结果从预设的建议数据库中提取相匹配的建议数据，并将其推送给用户的手机终端。整个步骤由单片机和手机终端配合完成，其中单片机中所执行的流程如图2所示，手机终端所执行的流程如图3所示。

本实施例中，采用的滤波算法为递推平均滤波法。如图5所示，对于任意一个传感器，将其采样取得的最近n个采样值作为一个队列，队列的长度固定为n，每次将传感器采样到一个新环境参数值放入队尾，并去除队首的一个数据，然后把队列中的n个数据进行算术平均运算，获得本次滤波结果。例如，取n＝5，该传感器采样的环境参数为温度，对温度采样5次，分别为t0、t1、t2、t3、t4，此时认为环境温度为t＝(t0+t1+t2+t3+t4)/5；再一次进行采样，采样得到的值为t5，则此时认为环境温度为t＝(t1+t2+t3+t4+t5)/5；再一次进行采样，采样得到的值为t5，则此时认为环境温度为t＝(t1+t2+t3+t4+t5)/5；第三次采样，采样得到的值为t6，则此时认为环境温度为t＝(t2+t3+t4+t5+t6)/5。以此类推。

本实施例中，对花瓶当前所处的周围环境进行模式识别的算法如图6所示：预先设定一个样本数据集合，该样本集合包含各种环境模式的数据，并且样本集中每个数据都具有其所述的环境模标签，将各传感器的滤波后的采样结果作为没有标签的新数据输入后，将新数据的每个物理量特征(温度、湿度等不同的物理量)与样本数据集合中数据对应的物理量特征进行比较，计算加权的欧几里德距离的大小，提取样本数据集合中欧几里德距离最小的环境模式的分类标签，作为当前环境模式；加权的欧几里德距离k的计算公式为：其中，ai、bi为样本数据集合中第i个物理量特征，a、b为所述的新数据中第i个物理量特征，a、b为比例系数，α、β为幂系数。

例如，设定一个样本数据集合，该样本集合存放的数据格式为：(温度，湿度)，仅有两个特征物理量，即a代表温度，b代表湿度。算法过程如下：

1.在集合中存放3个数据与对应的标签，分别为：(t1＝30℃,h1＝70％)高温高湿模式，(t2＝20℃，h2＝40％)正常模式，(t3＝0℃,h3＝0％)低温干燥模式；

2.设置比例系数a＝1，b＝1，设置幂系数α＝2，β＝2；

3.采样一组温度与湿度的值，设其为(t，h)；

4.分别计算

5.比较三个ki的大小。若k1最小，则当前为高温高湿模式，若k2最小，则为正常模式，若k3最小，则为低温干燥模式。

建议数据库中针对每种环境模式保存有至少1条相匹配的生活建议，当识别到的当前环境模式对应建议数据库中的该种环境模式时，将该环境模式相匹配的建议数据推送给用户的手机终端。若有多条，可随机选择一条或多条推送。

建议提供的一种算法流程如下：

(1)使用判断环境模式的模式识别算法获得环境所属类别；

(2)所提供的用户建议根据环境信息分为不同类别，如下所示：

温度较高，温度适宜，温度较低；

湿度较高，温度适宜，湿度较低噪音较大，噪音不大；

二氧化碳浓度高，二氧化碳浓度适宜；

pm2.5浓度高，pm2.5浓度适宜；

(3)针对每一种环境模式，从建议库中取出对应的生活建议。

如，当前环境温度较低时，可以推送提示温度较低，注意保暖的生活建议。

建议数据库中还存储有不同品种的花上市的日期，将当前日期与建议数据库中的各种花上市的日期进行对比，至少选取一种上市日期与当前日期相匹配的花推送给用户的手机终端。

本发明在使用时先为无线充电模块插上电源，花瓶内的led灯开始发光，花瓶效果简图如图4。打开手机蓝牙功能和手机app，手机与蓝牙通信模块之间开始建立连接。手机终端可设置app，包含“主页”、“生活建议”、“设置”三个界面。在配对成功后，手机app“主页”显示当前环境的温度、湿度、光照强度、co2浓度、pm2.5浓度和环境噪音大小，手机界面示意图如图5；切换到“生活建议”界面能够显示推荐花卉、天气预报和生活建议，手机界面示意图如图6，点击其中的“推荐花卉”，有能显示出花卉名称、花卉图片、花卉简介和购买链接。切换到“设置”界面，能够进行定时提醒设置、语音播报设置、发送通知设置、检测频率设置和清空历史数据，手机界面示意图如图7。各传感器的历史数据均存储于历史数据库中，当接收到用户的查询请求时，将符合查询条件的数据推送至用户的手机终端，用户也可点击清空历史数据将历史数据进行删除。

另外，针对不同的环境模式，单片机模块可自动根据当前环境模式，改变所述led灯的发光颜色或强度，led灯的颜色或强度与不同环境模式之间的匹配规则可事先根据用户喜好设定。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。