本发明涉及一种智能庭院维护系统及其维护方法。
背景技术：
常规的家庭庭院场景如图1所示，房屋周边(如前、后)通常会铺设整片的草坪，在庭院的其他地方还会零星或成形地布置一些灌木丛或者花圃。庭院内的草坪、花圃、灌木等植被需要经常打理，如割草、灌溉、施肥，因此，庭院维护是一项艰巨的任务。
庭院内不同区域的草坪、花圃、灌木等植被，由于地理位置的不同或者由于遮挡物(如房屋、灌木丛)阴影遮挡而受到的光照会有所不同，因此不同区域内的草坪、花圃、灌木等植被对水、养分的需求是不一样的。
针对该项需求，现有的花园维护系统需要用户根据自身经验将庭院划分成多个区域，并且在每个区域的某一点布置传感器，用来实时地检测传感器所处区域的土壤湿度或养分情况。多个传感器将数据传输到花园维护系统的控制中心，控制中心分析数据后判断出哪个或者哪些区域需水、养分，控制中心再控制执行机构工作，如灌溉喷头对需水或养分区域进行灌溉、切割装置对需要割草区域进行切割。
现有技术通过传感器对不同区域的土壤情况的采集，实现分区执行灌溉策略。由于传感器数据只能显示一定区域范围内的土壤情况，因此，一个家庭庭院通常需要布置大量的传感器才能完全地覆盖整个庭院区域的情况。大量传感器的布置需要耗费较大的资金，增加庭院维护系统的成本。而且传感器进行工作必须要有电能供应，当传感数量较多时，用户维护每个传感器都有电能续航比较困难。
技术实现要素：
基于此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种智能庭院维护系统，以实现用较少数量传感装置就能覆盖整个庭院情况，从而根据庭院内植物实际需求进行维护。
基于此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种智能庭院维护系统，以实现用较少数量传感装置就能覆盖整个庭院情况，从而根据庭院内植物实际需求进行维护。
为解决上述问题，本发明可以采用如下技术方案：一种智能庭院维护系统，包括：传感装置，用来获得植物维护需求的相关数据；控制装置，接收传感装置所获得的数据，并且对该数据进行分析处理，得出控制指令；执行装置，接收且执行控制装置的控制指令以对庭院进行维护；所述庭院内设有参考点，所述传感装置在参考点采集数据，所述控制装置利用参考点的数据，采用预设算法推算出其他区域的推测数据，所述控制装置根据所述推测数据针对所述其他区域生成相应的控制指令。
优选的，所述智能庭院维护系统为智能灌溉系统，所述传感装置用来获得植物对灌溉需求的数据,所述控制装置利用参考点的数据，采用预设算法推算出其他灌溉区域的推测数据，所述控制装置根据推测数据针对不同灌溉区域生成相应的灌溉指令，所述执行装置为灌溉执行装置，所述灌溉执行装置接收且执行控制装置的控制指令以对庭院进行维护。
优选的，所述传感装置的数量为一个。
优选的，所述庭院内设有至少一个采样点，所述参考点为采样点中的一个。
优选的，所述庭院内设有多个采样点，所述参考点为多个采样点中的一个，所述传感装置在各个采样点上分别采样后，将所述传感装置再固定在选取的参考点上继续采集传感数据，当参考点上的传感数据发生变化时，控制装置根据参考点的数据变化，采用预设算法同步地调整其他采样点的传感数据。
优选的，所述参考点为布设在庭院内的至少一个标准位置。
优选的，所述参考点为布设在庭院内的复数个标准位置，所述复数个标准位置上分别设置一个传感装置，所述传感装置检测所处标准位置的数据，并且将其传输给控制装置。
优选的，所述标准位置为庭院的角落、房屋拐点处、突变区域中的一种或者多种的组合。
优选的，所述预设算法包括各个标准位置的相对关系，以与所有标准位置点的传感数据结合，推算出庭院其他区域的传感数据。
优选的，所述预设算法包括日照情况随着地理位置变化的变化参数，以用于与标准位置所检测得到的传感数据结合，推算出庭院内其他区域的传感数据。
优选的，所述传感装置的检测类型包括土壤ph值、土壤湿度、土壤养分含量、空气湿度、温度或者光照情况的一种或者多种的组合。
优选的，所述执行装置包括喷灌装置、滴灌装置、射灌装置及移动水箱中的一种或多种的组合。
优选的，所述预设算法包括地理位置与植物对维护需求间的关系和/或不同植物与维护需求间的关系。
优选的，所述地理位置与植物对维护需求间的关系包括不同纬度与植物对维护需求间的关系和/或不同土壤与植物对维护需求间的关系。
本发明所要解决的技术问题在于提供一种智能庭院维护系统，以实现用较少数量传感装置就能覆盖整个庭院情况，从而根据庭院内植物实际需求进行维护。
为解决上述问题，本发明还可以采用如下技术方案：一种智能庭院维护系统，包括：传感装置，用来获得植物维护需求的相关数据；控制装置，接收传感装置所获得的数据，并且对该数据进行分析处理，得出控制指令；执行装置，接收且执行控制装置的控制指令以对庭院进行维护；所述传感装置采用移动方式获取庭院内不同区域的数据，所述控制装置根据不同区域内的数据针对不同区域生成相应的控制指令。
优选的，所述智能庭院维护系统为智能灌溉系统，所述传感装置用来获得植物对灌溉需求的数据；控制装置，接收传感装置所获得的数据，并且对该数据进行分析处理，得出控制指令；执行装置，接收且执行控制装置的控制指令；所述传感装置采用移动方式获取庭院内不同区域的数据，所述控制装置根据不同灌溉区域内的数据针对不同灌溉区域生成相应的灌溉指令。
优选的，所述移动方式包括在一移动平台上设置所述传感装置，所述传感装置在移动平台运动到不同区域时，采集相应区域的数据。
优选的，所述移动平台包括智能割草机。
优选的，所述传感装置包括碎草分析器，所述碎草分析器通过分析所述智能割草机割断的碎草得到草的水分和/或养分数据。
优选的，所述传感装置包括电容传感器，所述电容传感器通过感知草作为介质时的介电常数或者介电常数的间接物理量。
本发明所要解决的技术问题在于提供一种智能庭院维护系统的维护方法，以实现用较少数量传感装置就能覆盖整个庭院情况，从而根据庭院内植物实际需求进行维护。
为解决上述问题，本发明还可以采用如下技术方案：一种智能庭院维护系统的维护方法，至少包括如下步骤：
步骤1：采集数据，通过至少一个传感装置对庭院设立的采样点采集相关传感数据，将采集的数据传输给控制装置；
步骤2：分析处理数据，控制装置接收步骤1传输的传感数据，并且将采样点的传感数据与一预设阈值进行比较分析处理，从而得到控制指令；
步骤3：执行控制命令，执行装置接收到控制装置所发的控制指令，对庭院相应区域执行维护工作。
优选的，所述步骤1进一步包括：采集数据，所述智能庭院维护系统包括一移动平台，所述传感装置活动的设置在移动平台上，所述传感装置通过移动平台的移动获得不同区域的传感数据，并将该等传感数据传输给控制装置。
优选的，所述庭院设立有至少一个采样点。
优选的，所述步骤1进一步包括：采集数据，所述传感装置的数量为一个，所述庭院内设有多个采样点，通过一个传感装置对庭院的多个采样点采样得到第一传感数据，将复数个第一传感数据传输给控制装置，再在多个采样点中选取一个参考点，将传感装置再固定到参考点上采集得到第二传感数据，继续将参考点上的第二传感数据传输给控制装置。
优选的，所述步骤2进一步包括：分析处理数据，控制装置接收步骤1的第一、第二传感数据，并根据参考点上第二传感数据相对于该参考点的第一传感数据变化，采用预设的算法同步将其他采样点的第一传感数据进行更新调整，从而将各个采样点更新的传感数据与一预设阈值进行比较分析处理,得到控制指令。
优选的，所述步骤1中的采样点为在庭院内选取的至少一个标准位置，所述传感装置的数量与选取的标准位置的数量相同并一一对应，所述传感装置检测所处标准位置的数据，并将其传输给控制装置。
优选的，所述步骤2中的控制装置内设有预设算法，所述预设算法与标准位置点相应的传感数据结合得到庭院的传感数据信息，并且将该等传感数据信息与一预设阈值进行比较分析处理从而得到控制指令。
优选的，所述预设算法包括标准位置的相对关系及日照情况随着地理位置变化的变化参数。
优选的，所述标准位置为庭院的角落、房屋拐点处、突变区域中的一种或者多种组合。
优选的，所述智能庭院维护系统的方法还包括设置在步骤1与步骤2之间的消除误差步骤，所述消除误差步骤为线性回归法或非线性回归法或最小二乘误差消除法。
优选的，所述预设阈值为满足植物维护需求情况下的标准传感数据信息。
优选的，所述智能维护系统为智能灌溉系统，所述执行装置包括喷灌装置、滴灌装置、射灌装置及移动水箱中的一种或多种的组合。
优选的，所述步骤3进一步包括：执行控制命令，执行装置接收到控制装置所发的控制指令，对庭院相应区域执行维护工作，所述传感装置检测相应区域的传感数据，并将传感数据反馈给控制装置，然后转入步骤2。
优选的，所述智能维护系统为智能灌溉系统，所述控制装置发出的控制指令包括灌溉量和/或灌溉时长。
与现有技术相比，本发明的智能庭院维护系统能够在减少传感装置数量的情况下，仍然能够准确地了解不同区域植物的实际需求。智能庭院维护系统采用移动式传感装置采集不同区域数据或者采用数学模型推算不同区域数据，实现了解不同区域植物的实际需求，进而对不同区域执行不同的维护策略。传感装置数量的减少不仅避免了用户布置的麻烦、提高了整个系统的智能性，而且降低了成本，还降低了用户维护传感器续航的难度。
附图说明
以上所述的本发明的目的、技术方案以及有益效果可以通过下面的能够实现本发明的具体实施例的详细描述，同时结合附图描述而清楚地获得。
图1是常规家庭庭院布置示意图。
图2是一实施例的智能庭院维护系统的模块图。
图3是一实施例的智能庭院维护的流程图。
图4是一实施例采样点和参考点在庭院分布的示意图。
图5是一实施例标准位置在庭院分布的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围作出更为清楚和明确的界定。所附附图仅提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。
请参见图2，本实施例的智能庭院维护系统100包括传感装置20，接收传感装置20所测得数据的控制装置30，以及执行控制装置30所发指令的执行装置40。
传感装置20包括用来测试土壤湿度的湿度传感器、土壤各种养分含量的传感器(如氮含量传感器、磷含量传感器、其他元素含量传感器等)、土壤ph值传感器、光照强度传感器、光照时长传感器、空气湿度传感器、温度传感器、或其他可影响植物生长状况指标的传感器。如本领域人员所知，本实施例中的传感装置20可以是上述所列具体传感器的一种或者上述所列具体传感器的多种组合。具体地如何利用一个或者少量的该传感装置20获得庭院所有区域的数据，从而得出植物实际需求，本文会在具体的实施例中进行介绍。本段所列传感装置20仅为获取植物实际需求数据的几种方式，在不同的应用场景下，传感装置20还包括其他类型传感器，如本文后续所述具体实施例中所列。因此，本段所列传感器类型不构成对本发明的限制。
控制装置30主要接收传感装置20的数据并且进行分析处理，判断是具体各个区域内的植物的实际需求，具体地，如需要割草、需要水分或者需要养分，进而对执行装置40发出相应的控制指令。
控制装置30与传感装置20之间可以通过无线通讯方式进行数据传输，具体地，如wi-fi装置、蜂窝通讯装置、蓝牙装置、gps装置、zigbee装置、2.4ghz无线通信装置、433mhz无线通信装置或者z-wave无线通信装置等。
控制装置30包括设定在庭院某处的固定装置，如设定在水源附近且带有按钮或/和面板或/和显示屏的装置，用户可以进行维护工作设置或/和可以查看区域的工作情况或/和查看工作历史。
控制装置30包括移动平台，具体地，如移动手机、平板pad、个人电脑、或者中心控制服务器。移动平台上设有相应的庭院维护app软件，用户通过app界面可以进行维护工作设置或/和可以查看区域的工作情况或/和查看工作历史。
控制装置30包括集成芯片，如微处理器。集成芯片可以直接耦合或者安装在相应的传感装置20内或者安装在执行装置40上。
执行装置40按照控制装置30所发指令对相应区域进行工作。执行装置40包括割草装置、扫雪装置、灌溉装置、施肥装置、防盗装置等。当执行装置40为执行灌溉装置时，具体的灌溉方式包括喷灌方式、滴灌方式、射灌方式或者移动水箱方式。
当执行装置40为喷灌方式时，庭院内布置灌溉管道，且管道间隔一定距离会设有喷头。当执行装置40接收到灌溉指令时，会将需要灌溉区域内的喷头打开或者与该喷头连接的阀门打开进行喷灌；或者会将需要灌溉区域附近的喷头打开或者与该喷头连接的阀门打开，且将喷灌方向转至所需灌溉区域的方向进行喷灌。
当执行装置40为滴灌方式时，庭院内布置灌溉管道，且管道间隔一定距离会设有滴头。当执行装置40接收到灌溉指令时，会将需要灌溉区域内的滴头打开或者与该滴头连接的阀门打开进行滴灌。
当执行装置40为射灌方式时，庭院内布置一射灌机，射灌机与水源连接。用户在启用智能灌溉系统前，需要在射灌机的学习模式下调节射灌机的喷射角度以及水压，使得射灌机记忆其所需喷射的最远区域，以及不同喷射角度以及水压对应的喷射区域。当执行装置40接收到指令时，射灌机根据学习模式下的记忆调整自身的喷射角度以及水压，使得喷射区域刚好对应到指令中所指的灌溉区域。
当执行装置40为移动水箱方式时，庭院内设置一移动装置，该移动装置上设有一水箱。当执行装置40接收到灌溉指令时，所述移动装置携带水箱移动到需要灌溉区域内，并将水箱内的水在该区域内进行喷洒。优选的，当水箱内水用完后，该移动装置能够自动移动至水源处汲取水。
请参见图3，本实施例的智能庭院维护系统100的维护流程包括如下步骤：
步骤s11：采集数据。通过一个或者少量传感装置20在庭院(或庭院)的多个采样点采集相关传感数据。采集的数据传输给控制装置30。
步骤s12：分析处理数据。控制装置30接收步骤s11传输的数据，并且分析处理数据从而得到控制指令。此处仅举一例分析处理的方法：将各个采样点的数据与一预设阈值进行比较，当比较结果不同于预设条件时，则判断该采样点所代表的区域或者该采样点周边需要进行灌溉、清扫、割草等工作，并发出该区域需要灌溉、清扫、割草等的控制指令。
步骤s13：执行控制命令。执行装置40接收到控制装置30所发的控制指令后，对相应区域执行灌溉、清扫、割草、施肥等。
在一优选实施例中，在步骤s11和步骤s12之间设置一消除误差的步骤。在实际应用场景中，传感装置20由于硬件自身原因或不可避免的环境干扰，传感装置20所采集到的数据可能会存在误差。因此，在分析处理数据之前，先利用相关算法对数据进行误差消除。具体的消除误差算法，可以为线性回归法、非线性回归法，最小二乘误差消除法，或者其他类型的误差消除方法。
在一优选实施例中，控制装置30不仅仅基于采集到的数据发出哪些(个)区域需要灌溉、清扫、割草等的指令，控制装置30还可以结合庭院所处地域的气候参数发出更智能的灌溉、清扫、割草、施肥等指令。庭院所处地域的气候参数可以是基于网络获取的当地天气预报，或者传感装置检测的气候参数，或者基于大数据得出的气候变化模型推算出来的气候参数。更智能的灌溉指令包括哪个(些)区域需要执行灌溉、清扫、割草或施肥等工作，以及基于气候参数得出的适合什么时候灌溉、清扫、割草或施肥等，需要灌溉量或施肥量是多少，或者灌溉时长或者清扫时长或者割草时长或者施肥时长是多久。
在一优选实施例中，当执行装置接收到控制装置所发的控制指令，对庭院相应区域执行维护工作时，传感装置检测相应区域灌溉量数据或施肥量数据或清扫数据或割草数据，并将数据反馈给控制装置，然后控制装置对数据进行分析处理，生成控制指令，如此循环反复，以持续进行追踪反馈生成并生成命令。具体的，在执行装置执行的过程中，通过传感装置持续的追踪，当灌溉量或施肥量或清扫情况或割草情况满足植物维护需求时，控制装置可及时生成停止执行的控制指令，执行装置接收到控制指令，执行相应的维护工作；当灌溉量或施肥量或清扫情况或割草情况不满足植物维护需求时，控制装置可及时生成加大或减少执行的控制指令，执行装置接收到控制指令，执行相应的维护工作。当然在实际应用过程中，由于数据传输及装置反应不免会有滞后性，因此，在实际应用时，当灌溉量或施肥量或清扫情况或割草情况接近满足植物维护需求时，控制装置即可及时生成停止执行的控制指令。
在一优选实施例中，控制装置30会基于植物喜旱喜湿的特点或者其他特点，采取不同的维护策略。具体地，智能庭院维护系统100预设存储不同区域内植物的品种，以及该植物品种的喜湿或喜旱的特性。当不同区域的传感数据传输至控制装置30内时，控制装置30首先根据区域地理坐标匹配该区域内植物的特性，再结合该植物特性与传感数据，判断该区域是否需要灌溉、灌溉量需要多少。
下文具体地介绍，怎样利用少量或者一个传感装置20获得庭院所有区域内的植物实际需求数据。因为当庭院维护为不同工作类型(如灌溉、施肥、割草、扫雪等)时，具体获得所有区域内数据的过程是类似的，因此，本文仅以庭院维护中的灌溉工作作为示例说明。
当智能灌溉系统需要分区控制灌溉的植物仅为草坪时，用户可以利用已有的草坪维护机器(如智能割草机、手推割草机、骑式割草机等)在维护草坪的过程中而获得整个草坪内哪些区域需要灌溉。本发明仅以用户利用智能割草机在维护草坪的过程中获得整个草坪内哪些区域需要灌溉为例。
在一实施例中，将上文所述传感装置20可活动地设置在智能割草机上。具体地，在智能割草机的底部或者壳体上，设有一传感装置20并且该传感装置20能够上下运动。传感装置20在向下运动时，其传感部位能够插入草坪的土壤中而获取土壤相关的数据(如水分、养分)。智能割草机自身携带定位装置及无线通信装置。具体地，定位装置可以为gps装置、或dgps装置、或惯导装置、或rfid装置、或beacon装置等。当然，智能割草机上也可以同时设置多种类型的定位装置。传感装置20检测得到的数据以及该检测点的坐标位置通过无线方式传输给智能庭院维护系统100的控制装置30。控制装置30分析处理该传感数据得出该检测点区域内的草坪是否需要灌溉，若需灌溉则向执行装置40发送控制命令。执行装置40接收到控制命令后，向相应区域执行灌溉。
由于智能割草机维护草坪的行走路径可以遍布草坪的所有区域，因此，该实施方式可以仅利用一个传感装置20获得整个草坪有关灌溉需求的传感数据。
通过对智能割草机进行软件或/和硬件改变，可以控制智能割草机何时开始利用传感装置20采集数据以及具体的采集点。具体地，智能割草机上设置一与获取灌溉数据相关的按钮，当用户启动该按钮时，智能割草机在此次割草的过程中就执行采集数据的任务，当用户不启动该按钮时，智能割草机仅正常的割草。具体的采样点可以通过软件设置让智能割草机在割草的过程中，间隔一定距离或者间隔一定时间，在相应割草的地点采集数据。如本领域技术人员所知，该种改变简单且方式有很多种，此处仅举一例。
在上述实施例中，传感装置20还可以采用其他方式获取该区域内的草是否有灌溉需求。在一实施例中，传感装置20可以为碎草分析传感器。碎草分析传感器可以通过分析碎草得知碎草的营养情况、或/和碎草的水分含量等代表草的生长情况的参照量。在另一实施例中，传感装置20可以为电容式传感器。草作为电容的介质，当草的营养情况不同、草的水分含量不一样时，其所代表的介质常量也是不一样的。通过介质常量的变化或者通过间接反应介质常量的其他物理量的变化而得到草的营养情况、或/和草的水分含量等代表草的生长情况的参照量。
在一优选实施例中，智能割草机上还可以在配置检测光照相关或气候相关的传感器。智能庭院维护系统100的控制装置30利用光照或气候相关的数据可以给出更智能的灌溉控制命令，如灌溉时长控制、灌溉水量控制等命令。
在一优选实施例中，智能割草机上还可以将检测智能割草机割草时的电流/电压大小，并且将采样点出的电流/电压值传输给智能庭院维护系统100的控制装置30。控制装置30通过分析电流/电压值判断该采样点区域的草的疏密，从而判断出相应区域内对水需求量的大小。
在一优选实施例中，传感装置20在每次数据采样后，会自动重新定标，防止上次的检测结果会干扰下次的检测。
在一实施例中，传感装置20可以设置在一移动平台上。该移动平台可以携带传感装置20移动至庭院的不同区域进行数据采集。优选的，该移动平台上也可以集成不同的工作部件，以实现相应的工作。如移动平台上可安有割草部件、或扫雪部件、或推雪部件、或监控部件、或施肥部件等。
当不利用已有的草坪维护机器或者当智能灌溉系统需要分区控制灌溉的植物不仅仅为草坪时，也可以利用少量或者一个传感装置20获得庭院所有区域内的植物实际需求数据。
在一实施例中，如图4所示，首先利用一个传感装置20在庭院内多点采样，并且将采样点及该采样点的坐标传输给控制装置30，再将传感装置20固定在其中一个采样点上(称为参考点)。当参考点上的传感数据发生变化时，控制装置30根据参考点数据变化的规律，采用预设的算法同步地调整所有采样点的传感数据。优选的，传感装置20上配置有用于定位的定位器及用于数据传输的无线传输器。通过这种方式，控制装置30也能够实时得到庭院不同采样点的传感数据，从而判断出不同采样点所对应区域内的植物对灌溉的实际需求。
在一优选实施例中，预设算法包括地理位置与植物对维护需求间的关系和/或不同植物与维护需求间的关系。预设算法为预先设置在控制装置内，当控制装置接收传感装置获得数据，预设算法即启动并对接收的数据进行分析，从而得出控制指令。其中，地理位置与植物对维护需求间的关系包括不同纬度与植物对维护需求间的关系和/或不同土壤与植物对维护需求间的关系。具体的，此处以灌溉来举例说明，种植在沙地上的植物对水分需求会大于种植在林地、草地、耕地上的植物对水分的需求。喜湿的植物对水分的需求会大于喜旱植物对水分的需求。且同一植物种，种植密度密的区域对水分的需求一般会大于种植密度疏的区域。在本发明中，预设算法可结合不同地理位置、不同植物品种与相应的传感数据，推算出相应区域是否需要灌溉、灌溉量需要多少。
在另一实施例中，如图5所示，只在庭院的标准位置布置传感装置20，具体地，如在庭院的东南角、西南角、东北角、西北角、房屋拐点处、突变区域各设置一个传感装置20。少量传感装置20实时地检测所处地点的数据，并且将其传输给控制装置30。控制装置30内设有数学模型算法，该算法利用标准位置的相对关系，以及所有标准位置点相应的传感数据，估算出庭院的数据信息。标准位置的数据是实时变化的，控制装置30通过数学模型算法可以实时地推算出庭院其他非标准位置的数据，从而判断出庭院所有区域内的植物对灌溉的实际需求。
由于日照是影响植物是否需要灌溉的重要因素，因此在该实施例中的数学模型算法主要考虑日照因素。具体的，通过网络可以在相关的网站(如当地气象局网站、美国nasa网站)获取该庭院所在地区的日照情况，结合该数据源可以分析出该地区的日照情况随着地理位置变化(如东西走向或/和南北走向)的变化规律。数学模型算法再利用该变化规律，结合标准位置所检测得到的传感数据，推算出庭院内所有区域的传感数据。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。