[发明专利]家用草木本植物自动浇灌系统及其工作方法

权利要求书

1.一种家用草木本植物自动浇灌系统，其特征在于：所述系统包括两个组成装置：自动浇灌装置和系统控制装置；其中：

自动浇灌装置，由单片机、传感器和各种电子机械器件组成，用于完成感测数据采集、浇灌操作以及该自动浇灌装置与系统控制装置的交互通信；设有传感模块、浇灌模块和通信模块三个部件：传感模块设有分别用于获取空气温度和空气湿度数据的空气温湿度传感器，以及采集草木本植物土壤湿度数据的土壤湿度传感器，感测采集的空气温湿度和土壤湿度数据通过通信模块发送给系统控制装置；该土壤湿度传感器仅工作于训练预测模型步骤，在完成训练预测模型的建立后，就不再工作；浇灌模块用于实现自动浇灌操作，设有分别控制出水的水泵和控制出水管道启闭的电控阀门；通信模块负责完成自动浇灌装置和系统控制装置之间的网络通信交互：经由互联网和设定的网络通信协议发送传感器感测数据给系统控制装置，并接收返回的按照设定时间进行的数据采集和浇灌操作的各种指令；

系统控制装置，作为系统控制中心、用于完成对自动浇灌装置采集的各种感测数据进行存储处理、数据运算分析与业务逻辑处理、并与自动浇灌装置通信交互，以控制自动浇灌装置实现按照设定时间和设定水量的浇灌操作；设有五个部件：数据采集模块、数据存储模块、数据分析模块、浇灌控制模块和数据库；

其中，所述系统控制装置中的五个部件的功能分别说明如下：

数据采集模块，用于接收由自动浇灌装置发送的传感器的感测数据，并对该感测数据进行初步处理后，发送给数据存储模块；该数据采集模块设有数据解析单元和数据预处理单元：数据解析单元负责接收自动浇灌装置的消息后，按照设定格式解析消息，提取其中包括装置信息、空气温湿度数据和土壤湿度数据；数据预处理单元负责对接收到的感测数据进行预处理，以消除因电压不稳、噪声造成的误差；所述感测数据的预处理是对传感器的感测数据采用包括按平均值平滑、按边界值平滑或按中值平滑的平滑处理；预处理后的数据则由数据预处理单元发送到数据存储模块中的存储服务单元；

数据存储模块，用于与数据库交互数据：向数据库中存储数据和读取数据库中的数据信息，为系统控制装置的其他模块提供数据服务：设有分别用于实现数据存储的存储服务单元和实现数据读取的读取服务单元两个组件：存储服务单元负责将来自数据采集模块的传感器感测数据保存于数据库；数据分析模块和浇灌控制模块都通过读取服务单元读取植物数据、传感器感测数据，以及通过读取服务单元将预测的土壤湿度数据、浇灌数据保存在数据库中；

数据分析模块，用于完成预测植物和土壤的水分蒸散发量的预测模型训练，设有两个组件：预测蒸散发量单元和预测土壤湿度单元，该数据分析模块负责根据预测模型预测前一时间阶段的水分蒸散发量，利用前一时间阶段的水分蒸散发量预测当前时间的土壤湿度后，根据预测的土壤湿度判断是否需要为植物浇水；数据分析模块还与数据存储模块通信交互植物数据、浇灌数据与土壤湿度数据，并将这些数据发送给浇灌控制模块的计算浇水量单元；

浇灌控制模块，用于接收数据分析模块的指令，并通过读取指令确定需要浇灌的植物和为该需要浇灌的植物计算浇水量，形成浇灌指令，再将浇灌指令发送给自动浇灌装置，由自动浇灌装置完成浇灌操作；设有计算浇水量单元和控制浇水单元两个组件：计算浇水量单元根据植物品种及其喜水程度、土壤质地和花盆体积计算浇水量，然后将浇水量数据发送给控制浇水单元；控制浇水单元根据植物和浇水量的数据，形成浇灌指令；所述浇灌指令包括：水泵的开关控制、水泵工作时长、电控阀门的开闭与角度、电控阀门工作时长；然后将浇灌指令发送给自动浇灌装置；

数据库，用于存储系统中所有的数据信息，并通过数据存储模块提供数据读取服务；所述数据信息包括：自动浇灌装置的信息和传感器的感测数据、养护的植物信息、系统控制装置产生的所有数据和操作指令，以及系统工作日志。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述系统控制装置能够用于对一个或多个自动浇灌装置实现控制。