智能花盆的研究现状与发展前景

龙源期刊网智能花盆的研究现状与发展前景作者：张娜吴文福杜吉山顾冰洁邢左群来源：《农业与技术》2016年第01期摘要：本文对智能花盆技术的研究进行综合论述。介绍了智能花盆的国内外现状以及发展趋势，同时分析了智能花盆的工作原理和关键技术。最后对我国智能花盆及智能家居方面的发展状况进行了预测。关键词：智能花盆；智能家居；发展趋势中图分类号：TP273文献标识码：ADOI：10.11974/nyyjs.20160132071随着社会的进步，人们的生活质量也与日俱增，越来越多的家庭注重健康舒适的生活空间。在家中，工作和学习的环境中放置一些盆栽花卉既可以通过光合作用吸收二氧化碳，净化室内空气，还可以陶冶的情操，让的生活，工作和学习更加愉悦。智能花盆是智能家居的一种，是备受喜爱的一种新型家居设备。随着科技的的发展，智能家居的概念也频频出现在各大媒介上，进入公众的视线。城市建设正走向智能化，智能化的进步也自然而然直接带动了相关产业的发展，其中智能化家居的普及，正随着其技术发展越来越走向现实。只需要手机等设备来进行家中的一切操作。智能花盆的研究也成为研究者们争先研究的对象，也有很多成品为人们所用。1智能花盆国内外的研究现状1.1国外研究现状国外的智能家用市场已经做大做强，鉴于中国在全球制造链和设计链的重要地位，使得中国成为了全球各大生产智能家用设备厂商逐鹿的大战场，同时，也带动了我国对智能家用设备仪器的重视，家居设备的研发与测试技术也有了比较迅速的发展[1]。智能花盆自然也包括在其中，近年来，国内外出现了许多种智能花盆，其功能与控制原理也有很多不同之处，但根本目的都是为了方便人们的日常生活和保证花草的正常生长。英国一个叫瑞贝克皮特森的发明了一种智能花盆。这种花盆具有可以监控植物湿度和温度的传感装置[11]。当主人靠近它时，它会发出声音来表示自己的需要。发出的声音可能是唱出来一首歌或者是几句话。植物用这种方法告诉主人，它是否舒适。水内郁夫是东京的农工大学研究生院副教授，他的小组研发了一款叫做“Plantroid”的花盆机器人[2]，这种智能花盆的创新之处在于它不仅由6块晶体硅太阳能电池板组成，花盆的下面还安装了电机驱动轮子，可以在地上随便地移动。当其光照传感器检测到植物需要移动至朝阳处，或者背阴处时，移动花盆便会按照需求移动来调节植物的温度和光照，是植物保持在光合作用效率高的状态下，从而使植物健康生长。龙源期刊网，设计的灵感源于美国国家航空航天局（NASA）的电子花盆，它不仅可以自动给花卉浇水还可以给其施肥。英国一位名为娜塔莉·金的大学生近日也发明了一种“智能花盆”[3]，这种花盆将水分和温度传感器安装在花盆底部，外面同时还有光照传感器。这些传感器时刻监测植物生长环境的变化，如果生长环境没有达到标准，花盆就会报警，花盆外部设有指示灯，温度和湿度也会显示出来，提醒主人采取措施。1.2国内研究现状我国自动浇花器的项目也已经存在，普遍采用的都是传统的浇花器械，但是智能浇花的产品还很少。现在市场上有许多类型的自动浇花器，但是很少有定时或者定量的智能花盆，浇水方式还是采用传统的雨幕式的浇花，这样浇花非常浪费水资源，还可能造成植物附近大面积的积水，还不能根据植物的生长环境来实时对植物进行合理灌溉，不能高效率的对植物进行浇水[4]。随着科技和时代的进步，国内也正在研究高效的智能花盆。2011年杨守建[5]等人，研究了利用自制的简易土壤温湿度检测装置对土壤温湿度进行定时检测，根据土壤湿度状况和植物正常生长所需的湿度的不同，从而决定是否该对植物浇水和浇水量的多少，设计成本不高，简单实用，效果还可以。同年王薇等人进行了简易自动浇花机的设计，该自动浇花机由湿敏传感器，比较电路，放大电路，驱动电路，继电器，电磁阀组成简易自动浇花机。它可以自动检测土壤湿度，然后对电磁阀与继电器控制，进行浇花[6]。张兆朋[7]，设计了一种家庭智能浇花器，实现了花卉的自动浇水，并且可以根据不同的花，实施不同的控制方式。可以定时定量浇花也可以根据湿度浇花，浇花的水管还可伸缩，能够调整距离。赵丽设计了一种智能湿度感应浇花系统，利用土壤温室度传感器检测土壤的相对湿度，在通过单片机进行信号处理，利用模糊控制，输出控制信号，控制继电器，从而控制了水泵电源的通断，完成定量的浇花工作[8]。罗维进行了基于TRIZ理论的可控自动浇花装置的研究，利用TRIZ理论对自动浇花装置进行具体的研究和创新，提出了可控自动浇花的整体方案设计，这个使用新型具有自动浇花装置和并解决了水流量可控问题[9]。现如今科技不断发展，智能化技术发展迅速，逐步向工业，军事等领域渗透，和日常生活密切相关。而且智能家居概念也越来越受人们的推崇，因此，智能花盆也会有很好的发展前景。龙源期刊网智能花盆的控制技术智能花盆是当今世界家居和办公室种植花卉的新宠，是由传感技术支持的根据花卉土壤墒情的变化按需实施供给的一套现代化种植管理系统。主要通过传感器对植物的各生长环境参数进行了监测，对采集的数据进行分析，处理，与预设值比较，最后通过外围设备的控制对植物的生长参数进行调控。智能花盆的控制需要一套完整的控制系统，专业系统来实现。2.1基于生长环境基本参数控制通过智能花盆的的各个传感器来采集智能花盆中的植物的生长环境因素的数据，例如，湿度，光照，肥料等，把采集到的生长环境数据和设定好的相应的生长环境的数据对比，若生长环境因素的与设定值不同，就定时定量的对花卉进行浇水，对其进行合理光照以及合理施肥等。2.2基于智能花盆总重控制主要是通过称重传感器监测花盆，土壤以及植物的总重量，通过检测总重量的变化情况，并实时显示采集到的总重量，当显示的总重量低于与预设的值，那么通过控制系统控制执行机构，对花卉进行浇水。达到预设值时停止。2.3基于叶片水势来控制采用一种密闭气囊，其与叶片形成密闭环境以模拟植物微环境，气囊内的温、湿度传感器检测植物的温湿度，并利用温湿度计算出的叶水势判断植物是否缺水，能够实时监测植物是否缺水，克服监测的滞后性。3智能花盆的发展趋势3.1专家系统利用此领域专家水平的知识和经验，进行推理和判断，模拟人类专家的决策过程，来设定各种花卉以及在各个地区，花卉正常生长所要的水分和光照等因素，当需要对某一种花卉进行监测时便可以选择此种花卉的正常生长因素数据，对花卉进行智能浇灌，光照等，这样能够便于对花卉的监测。3.2物联网要说当今的信息化的潮流趋势，不得不提的便是物联网[12]。我国的物联网从自行发展无序状态进入到有组织、有目标、有规划新阶段，加速推进经济产业向互联网化、智能化转型举措。龙源期刊网智能花盆，通过使用一些物联网相关的软件与设备，无论人在哪里，一旦有了互联网，可利用通信模块的终端随时随地控制和管理植物的生长状况。还可以了解运行设备的状态及一些其他的信息。3.3环保节能随着工业化，城镇化进程的加快，我国淡水资源及其短缺，我国660多个城市中有400多个城市缺水，其中108个为严重缺水城市。农业灌溉有效利用率一般只有25%～40%[10]。近年来，厄尔尼诺现象越为严重，土地越来越干旱，水资源及其短缺，要珍惜每一滴水。因此，必须采取一系列措施，保护水资源。智能花盆用重量和水势的监测来控制浇花，能够精准的浇灌花卉，节省水资源。4总结与展望智能花盆已经渐渐进入人们的视野，被人们所接受所推崇，更便捷更经济的智能花盆便成为人们迫不及待的需求。智能花盆的质量直接影响到花卉的生长情况，那么智能就要借助于各种各样的现代化生产机械，环境控制系统以及先进的管理模式对花卉生长环境进行科学高效的控制和管理，不仅为花卉生长发育过程创造了条件，而节省了照顾花卉的时间。未来的智能花盆会更加的精致，更加的便于控制，成为植物生长的一种保障，也将会成为人们生活的一种必需品。参考文献[1]王磊.智能浇花控制系统设计[D].哈尔滨剑桥学院，2013.[2]日本科技树“歪系列”花盆还是机器人.中国园林网[EB/OL].http：//[3]会提醒主人的智能花盆[J].发明与创新（综合科技），2010（09）：52.[4]袁腾，王帅，梅明等.基于单片机原理的可定时自动浇花器[J].硅谷，2012（7）：138-139.[5]杨守建，沈一波，周明旭等.基于土壤定时检测的家庭自动浇花装置[J].北方园艺，2011（8）：119-122.[6]王薇，祖静，张瑜.简易自动浇花机的设计[J].电子测试，2011（6）：106-109.[7]张兆朋.基于AT89S52的家庭智能浇花器的设计[J].电子设计工程，2011，19（5）：39-44.龙源期刊网[8]赵丽.基于单片机的智能浇花系统设计与实现[J].长春大学学报，2012，20（6）：650-651.[9]罗维，李瑞琴.基于TRIZ理论的可控自动浇花装置的研究[J].设计与制造，2011（3）：128-130.[10]张舵.浅谈农业水利灌溉中节水的有效措施[J].商品与质量·建筑与发展，2013（11）：556[11]何生.植物与环境[J].科技文萃，2004（11）：152-157.[12]廖伟.物联网发展指数及其评价体系研究[D].北京交通大学，2014.作者简介：张娜，女，硕士，吉林农业大学。研究方向：智能化检测与控制技术。