花盆智能监测装置的制作方法

本实用新型涉及植物环境监测装置技术领域，尤其涉及一种花盆智能监测装置。

背景技术：

现有技术的智能种植培养中，为了更加方便，更加科学，更加智能，大部分是通过传感器检测种植环境(如温度，相对湿度，土壤湿度，光照强度)，然后再根据种植环境进行免人工的闭环调节。但现有技术中，种植人如果想了解植株种植情况必须到现场观察植株生长情况，若种植批量大而且成长状况需不定时检测，往往需要大量的人力去支持。而且这种智能种植大部分面向规模较大的种植，而像一些小型的盆栽种植却迟迟未能实现智能化。另外，不同的植株生长环境不同，普通的智能种植不能自适应地更改不同植株生长环境，需人工调节。且普通的智能种植也不具有交互功能，一般只是个人的智能培育。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够实时监测种植环境数据并实时获取植株图像且具有交互功能的花盆智能监测装置。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种花盆智能监测装置，包括控制模块、摄像头模块、温湿度检测电路、水泵控制电路、光强检测电路、LED控制电路、WIFI模块、水箱水位检测电路以及土壤水分检测电路，所述摄像头模块与所述控制模块的信号输入端连接，用于对花盆内的植物进行图像采集；所述温湿度检测电路与所述控制模块的信号输入端连接，用于采集花盆所处环境的温湿度信息；所述光强检测电路与所述控制模块的信号输入端连接，用于检测花盆所处环境的光照信息；所述LED控制电路与所述控制模块的信号输出端连接，用于接收控制模块输出的信号为花盆补光；所述水泵控制电路与所述控制模块的信号输出端连接，用于接收所述控制模块输出的控制信号控制水泵向所述花盆内供水；所述WIFI模块与所述控制模块双向连接，用于接收远程终端发送的控制命令并将所述装置采集的各种信息上传至所述远程终端；水箱水位检测电路与所述控制模块的信号输入端连接，用于采集为所述花盆提供水源的水箱内的水位信息；土壤水分检测电路与所述控制模块的信号输入端连接，用于检测所述花盆内土壤的水分信息；电源模块与所述装置中需要供电的模块的电源输入端连接，用于为其提供工作电源。

进一步的技术方案在于：所述控制模块包括微处理器、上电复位电路、晶振模块以及接口模块，所述上电复位电路与所述微处理器的信号输入端连接，用于使所述装置复位；所述晶振模块与所述微处理器双向连接，用于为所述微处理器提供工作时钟；所述接口模块与所述微处理器双向连接，用于提供所述监测装置与其它设备的连接接口。

进一步的技术方案在于：所述装置还包括人机交互模块，所述人机交互模块与所述微处理器双向连接，用于输入控制命令并显示输出的数据。

进一步的技术方案在于：所述微处理器使用STM32系列微处理器。

进一步的技术方案在于：所述土壤水分检测电路包括芯片U6，所述U6使用NE555，土壤检测传感器的信号输出端分为两路，第一路与所述U6的7脚连接，第二路依次经电阻R28、电容C19后接地，所述U6的2脚及6脚接电阻R28与电容C19的结点；所述U6的1脚接地；所述U6的4脚和8脚接电源VCC；所述U6的5脚经电容C18接地；所述U6的3脚为所述土壤水分检测电路的信号输出端，与所述控制模块的相应引脚连接。

进一步的技术方案在于：所述LED控制电路包括光敏电阻芯片U5，所述LED控制电路的电源的输入端分为五路，第一至第四路分别经电容C17、C18、C19以及C20接地，第五路与所述U5的5脚连接；所述U5的3脚为所述LED控制电路的信号输入端，所述U5的2脚接地，电阻R40的一端与所述U5的2脚连接，所述电阻R40的另一端与所述U5的3脚连接；肖特基二极管D5的负极与所述U5的5脚连接，所述D5的正极分为两路，第一路与所述U5的1脚连接，第二路经电感L2与发光二极管D6-D8的负极连接；电阻R39的一端与所述U5的5脚连接，电阻R39的另一端分为两路，第一路与所述U5的4脚连接，第二路与发光二极管D6-D8的正极连接。

进一步的技术方案在于：所述WIFI模块使用USR-C322型WIFI芯片。

进一步的技术方案在于：水箱水位检测电路包括三个水位检测单元和一个水位传感器J3，第一水位检测单元包括电阻R3，电阻R3的一端与水位传感器J3的第一感应水位信号输出端连接，电阻R3的另一端分为两路，第一路经电阻R6接地，第二路与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极经电阻R7接3.3V电源，所述电阻R7与三极管Q1集电极的结点为所述水箱水位检测电路的第一水位信号输出端；第一水位检测单元包括电阻R4，电阻R4的一端与水位传感器J3的第二感应水位信号输出端连接，电阻R4的另一端分为两路，第一路经电阻R8接地，第二路与三极管Q2的基极连接，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极经电阻R9接3.3V电源，所述电阻R9与三极管Q2集电极的结点为所述水箱水位检测电路的第二水位信号输出端；第三水位检测单元包括电阻R5，电阻R5的一端与水位传感器J3的第三感应水位信号输出端连接，电阻R5的另一端分为两路，第一路经电阻R10接地，第二路与三极管Q3的基极连接，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的集电极经电阻R11接3.3V电源，所述电阻R11与三极管Q3集电极的结点为所述水箱水位检测电路的第三水位信号输出端；所述第一至第三水位信号输出端与控制模块的相应信号输入端连接。

进一步的技术方案在于：所述电源模块包括电源芯片U8，所述U8使用LM22678，所述电源模块的电源输入端经二极管D4后分为三路，第一路经电容C26接地，第二路经电容C30接地，第三路与所述U8的7脚连接；所述U8的2、3、5脚悬空；所述U8的6脚接地；所述U8的8脚分为三路，第一路经电容C31与所述U8的1脚连接，第二路经反向二极管D5接地，第三路经电感L1后又分为三路，第一路经电容C27接地，第二路经电容C29接地，第三路依次经电阻R26、电阻R27后接地，所述电感L1与电阻R26的结点为所述电源模块的电源输出端，所述U8的4脚接电阻R26与电阻R27的结点。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：所述监测装置能够实时监测所述花盆中土壤的水分信息、花盆所处环境的温湿度信息和光照信息以及植株的图像信息，并根据实时监测的信息，控制水泵向花盆内浇水并控制所述LED控制电路为所述植物进行补光，植株能根据既定的生长环境配置进行免人工培育。所述监测装置将实时采集到的信息通过服务器传输给智能终端，用户可利用移动终端实时获取被监测植物的状态，且用户之间能利用智能终端进行相互交流，有效的提高了种植效率和种植乐趣。用户还可以使用智能终端远程控制所述监测装置动作，实现远程控制，使用方便。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型实施例所述监测装置的原理框图；

图2是本实用新型实施例所述监测装置中土壤水分检测电路的原理图；

图3是本实用新型实施例所述监测装置中LED控制电路的原理图；

图4是本实用新型实施例所述监测装置中WIFI模块的原理图；

图5是本实用新型实施例所述监测装置中水箱水位检测电路的原理图；

图6是本实用新型实施例所述监测装置中电源模块的原理图；

图7是本实用新型实施例所述监测装置中控制模块的原理图；

图8是本实用新型实施例所述监测系统的原理框图；

图9是本实用新型实施例所述监测系统中数据采集及数据传输的流程图；

图10是本实用新型实施例所述监测系统中应用层框架图；

图11是本实用新型实施例所述监测系统中服务器设计系统框图。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1所示，本实用新型实施例公开了一种花盆智能监测装置，包括控制模块、摄像头模块、温湿度检测电路、水泵控制电路、光强检测电路、LED控制电路、WIFI模块、水箱水位检测电路以及土壤水分检测电路。所述摄像头模块与所述控制模块的信号输入端连接，用于对花盆内的植物进行图像采集；所述温湿度检测电路与所述控制模块的信号输入端连接，用于采集花盆所处环境的温湿度信息；所述光强检测电路与所述控制模块的信号输入端连接，用于检测花盆所处环境的光照信息；所述LED控制电路与所述控制模块的信号输出端连接，用于接收控制模块输出的信号为花盆补光；所述水泵控制电路与所述控制模块的信号输出端连接，用于接收所述控制模块输出的控制信号控制水泵向所述花盆内供水；所述WIFI模块与所述控制模块双向连接，用于接收远程终端发送的控制命令并将所述装置采集的各种信息上传至所述远程终端；水箱水位检测电路与所述控制模块的信号输入端连接，用于采集为所述花盆提供水源的水箱内的水位信息；土壤水分检测电路与所述控制模块的信号输入端连接，用于检测所述花盆内土壤的水分信息；电源模块与所述装置中需要供电的模块的电源输入端连接，用于为其提供工作电源。

进一步的，如图1所示，所述控制模块包括微处理器、上电复位电路、晶振模块以及接口模块。所述上电复位电路与所述微处理器的信号输入端连接，用于使所述装置复位；所述晶振模块与所述微处理器双向连接，用于为所述微处理器提供工作时钟；所述接口模块与所述微处理器双向连接，用于提供所述监测装置与其它设备的连接接口。

进一步的，为了方便的能够实现就地输入控制命令并显示输出的数据，所述装置还包括人机交互模块。所述人机交互模块与所述微处理器双向连接，用于输入控制命令并显示输出的数据。所述人机交互模块的具体形式至少有两种，第一种为单独设置的键盘模块以及显示模块，第二种为触摸显示屏。

如图2所示，所述土壤水分检测电路包括芯片U6，所述U6使用NE555，土壤检测传感器的信号输出端分为两路，第一路与所述U6的7脚连接，第二路依次经电阻R28、电容C19后接地，所述U6的2脚及6脚接电阻R28与电容C19的结点；所述U6的1脚接地；所述U6的4脚和8脚接电源VCC；所述U6的5脚经电容C18接地；所述U6的3脚为所述土壤水分检测电路的信号输出端，与所述控制模块的相应引脚连接。

土壤检测传感器配置两根探针，监测时，两根探针插入土壤中，由于两探针间的泥土在不同的湿度时会有不同的阻值，土壤等效电阻与电路中的电容C19构成了RC回路，又与NE555构成了完整的振荡电路，同时，由于NE555的输出信号是数字信号，相当于将RC振荡的波形整形为脉冲信号，方便于与数字控制系统连接以测量电路振荡频率，达到测量水分的目的。

如图3所示，所述LED控制电路包括光敏电阻芯片U5，所述LED控制电路的电源的输入端分为五路，第一至第四路分别经电容C17、C18、C19以及C20接地，第五路与所述U5的5脚连接；所述U5的3脚为所述LED控制电路的信号输入端，所述U5的2脚接地，电阻R40的一端与所述U5的2脚连接，所述电阻R40的另一端与所述U5的3脚连接；肖特基二极管D5的负极与所述U5的5脚连接，所述D5的正极分为两路，第一路与所述U5的1脚连接，第二路经电感L2与发光二极管D6-D8的负极连接；电阻R39的一端与所述U5的5脚连接，电阻R39的另一端分为两路，第一路与所述U5的4脚连接，第二路与发光二极管D6-D8的正极连接。

经研究发现，植物光合作用需要的光线，波长在400～720nm左右。440～480nm(蓝色)的光线以及640～680nm(红色)对于光合作用贡献最大。520～610nm(绿色)的光线，被植物色素吸收的比率很低。

按照以上原理，LED控制电路采用的补光灯波长为450～460nm，为蓝光1W2两个，白光1W一个(为D6-D8)。而在光检测的设计上，系统采用了PT550系列的光敏电阻。PT550对比传统的CDS光敏电阻有如下优点：不含镉，铅有害物质，符合欧盟ROHS标准，适用于各类光照照明产品：如小夜灯，草坪灯等，而且静态电流小，响应速度快，性能稳定。测量范围为400～1100nm。

如图4所示，优选的，所述WIFI模块使用USR-C322型WIFI芯片作为主芯片，使所述装置具有无线传输与接收功能。

如图5所示，水箱水位检测电路包括三个水位检测单元和一个水位传感器J3，第一水位检测单元包括电阻R3，电阻R3的一端与水位传感器J3的第一感应水位信号输出端连接，电阻R3的另一端分为两路，第一路经电阻R6接地，第二路与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极经电阻R7接3.3V电源，所述电阻R7与三极管Q1集电极的结点为所述水箱水位检测电路的第一水位信号输出端；第一水位检测单元包括电阻R4，电阻R4的一端与水位传感器J3的第二感应水位信号输出端连接，电阻R4的另一端分为两路，第一路经电阻R8接地，第二路与三极管Q2的基极连接，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的集电极经电阻R9接3.3V电源，所述电阻R9与三极管Q2集电极的结点为所述水箱水位检测电路的第二水位信号输出端；第三水位检测单元包括电阻R5，电阻R5的一端与水位传感器J3的第三感应水位信号输出端连接，电阻R5的另一端分为两路，第一路经电阻R10接地，第二路与三极管Q3的基极连接，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的集电极经电阻R11接3.3V电源，所述电阻R11与三极管Q3集电极的结点为所述水箱水位检测电路的第三水位信号输出端；所述第一至第三水位信号输出端与控制模块的相应信号输入端连接。

如图6所示，所述电源模块包括电源芯片U8，所述U8使用LM22678，所述电源模块的电源输入端经二极管D4后分为三路，第一路经电容C26接地，第二路经电容C30接地，第三路与所述U8的7脚连接；所述U8的2、3、5脚悬空；所述U8的6脚接地；所述U8的8脚分为三路，第一路经电容C31与所述U8的1脚连接，第二路经反向二极管D5接地，第三路经电感L1后又分为三路，第一路经电容C27接地，第二路经电容C29接地，第三路依次经电阻R26、电阻R27后接地，所述电感L1与电阻R26的结点为所述电源模块的电源输出端，所述U8的4脚接电阻R26与电阻R27的结点。

优选的，如图7所示，所述微处理器使用STM32系列微处理器，需要说明的是，所述装置中微处理器还可以使用其它类型的微处理器，只要能够实现本申请相应的控制功能即可。

如图8所示，本实用新型还公开了一种花盆智能监测系统，包括若干个所述的监测装置，还包括服务器和智能终端。所述监测装置与所述服务器之间通过有线或无线网络进行双向连接，所述智能终端通过无线网络与所述服务器进行双向连接，所述监测装置采集的信息通过所述服务器传输给所述智能终端，智能终端下传的控制命令通过所述服务器下传给所述监测装置，通过所述监测装置对所监测的花盆进行控制。

所述系统的底层主要的工作是对植株生长环境的检测以及植株生长状况的拍摄，硬件系统设定时间通过wifi向服务器发送相关数据包。同时系统处于监听状态，监听服务器发来的指令，根据指令完成相关的任务。图9是本实用新型实施例所述监测系统中数据采集及数据传输的流程图。

应用层中分为三个部分：环境信息的获取显示，监测装置硬件设备的操作，智能终端交互。环境信息的获取，智能终端定时向服务器发送请求更新数据，实现数据的实时性。硬件设备的操作，用户可根据当前的环境状况并结合植物的最佳生长环境参数进行环境的调节。智能终端交互，系统模拟真实版QQ农场，用户间可相互查看植株生长状况，以及帮助其他用户进行植株辅助栽培。应用层系统框架如图10所示。

服务器的设计：为了解决智能终端兼容性问题，所述系统采用B/S的体系架构，智能花盆web服务器由两个类组成，包括webserver和webserverhandler，这两个类是有Thread类派生而来，启动webserver()方法创建监听服务器，调用accept()方法等待客户的HTTP请求连接，在有客户端连接时，webserver类产生一个webserverhandle来处理请求。系统框图如图11所示。

所述监测装置能够实时监测所述花盆中土壤的水分信息、花盆所处环境的温湿度信息和光照信息以及植株的图像信息，并根据实时监测的信息，控制水泵向花盆内浇水并控制所述LED控制电路为所述植物进行补光，植株能根据既定的生长环境配置进行免人工培育。所述监测装置将实时采集到的信息通过服务器传输给智能终端，用户可利用移动终端实时获取被监测植物的状态，且用户之间能利用智能终端进行相互交流，有效的提高了种植效率和种植乐趣。用户还可以使用智能终端远程控制所述监测装置动作，实现远程控制，使用方便。