智能化环境检测和维护装置技术领域
本发明涉及智能化处理领域，尤其涉及一种智能化环境检测和维护装置。
背景技术
植物有明显的细胞壁和细胞核，其细胞壁由葡萄糖聚合物——纤维素构成。植物
具有光合作用的能力——就是说它可以借助光能及动物体内所不具备的叶绿素，利用水、
矿物质和二氧化碳生产食物。释放氧气后，剩下葡萄糖——含有丰富能量的物质，作为植物
细胞的组成部分。
亚里斯多德将生物区分成植物(通常是不移动的)和动物(时常会移动去获取食
物)两种。在林奈系统里，则被分为了植物界和动物界两界。后来，人们渐渐了解过原本定义
的植物界中包含了数个不相关的类群，并将真菌和数种藻类移至新的界去。然而，对于植物
仍然有许多种看法，不论是在专业上的，还是在一般大众的眼中来看。而也确实，若试图要
完美地将“植物”放至单一个分类里是会发生问题的，因为对于大多数的人而言，“植物”这
一词对现今分类学和系统分类学所立基的种系发生学的概念之间的关连性并不是很清楚,
繁殖方法主要有压条、分根、扦插、嫁接、根、叶、种子、孢子等。
人们喜爱将植物放入盆中进行栽种，即盆栽植物，然而当前对盆栽进行维护的控
制机制较为落后，依赖于人工模式，无法满足人们对盆栽维护的要求，因此，需要一种新的
盆栽维护方案，以替换人工模式，实现对盆栽自动化的高效维护。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种智能化环境检测和维护装置及方法，基于
实时环境气温、实时对象水分以及解密后的参数确定是否需要对盆栽内的作物对象进行维
护操作，并在需要对盆栽内的作物对象进行维护操作时，发出维护启动信号，在维护启动
后，基于枯萎度影响因子、枯萎度、气温影响因子、实时环境气温、水分影响因子和实时对象
水分确定维护力度，其中，基于盆栽植物叶子夹角确定并输出对应的枯萎度。
根据本发明的一方面，提供了一种智能化环境检测和维护装置，所述装置包括：
气温检测设备，用于实时对盆栽周围环境进行气温检测，以获得实时环境气温；
对象水分检测设备，用于对盆栽内的作物对象进行株内水分提取，以获得实时对
象水分；
参数获取设备，用于通过无线通信链路从盆栽维护中心处下载加密参数；
数据解密设备，用于接收加密参数，对加密参数进行解密以获得解密后的参数；
维护判断设备，用于接收实时环境气温、实时对象水分以及解密后的参数，基于实
时环境气温、实时对象水分以及解密后的参数确定是否需要对盆栽内的作物对象进行维护
操作，并在需要对盆栽内的作物对象进行维护操作时，发出维护启动信号；
维护操作设备，用于在接收到维护启动信号时，执行对盆栽内的作物对象的维护
操作。
更具体地，在所述智能化环境检测和维护装置中：所述维护判断设备基于实时环
境气温、实时对象水分以及解密后的参数确定是否需要对盆栽内的作物对象进行维护操
作，并在不需要对盆栽内的作物对象进行维护操作时，发出停止维护信号。
更具体地，在所述智能化环境检测和维护装置中,还包括：叶子状态分析设备，设
置在盆栽内的作物对象的上端，用于对作物对象进行实时图像采集、图像预处理和实时图
像分析，实时图像采集用于拍摄作物对象的高清图像，图像预处理用于对作物对象的高清
图像顺序进行对比度增强处理、图像腐蚀处理、图像膨胀处理、基于图像内容的自适应滤波
以及灰度化处理，获得预处理图像，实时图像分析用于对预处理图像进行叶形识别并分割
出对应的叶子图案，对叶子图像进行外形识别以确定其与水平方向的夹角，并基于所述夹
角确定并输出预处理图像的枯萎度，其中，所述夹角越小，输出的枯萎度越高；
其中，基于图像内容的自适应滤波包括，对待处理图像进行信号分析，获取其中的
一个或多个主要干扰噪声类型，基于一个或多个主要干扰噪声类型选择对应的一个或多个
滤波器，使用所述一个或多个滤波器对待处理图像顺序执行滤波处理，并将滤波处理后的
图像输出；
其中，参数获取设备下载的加密参数中，参数包括枯萎度影响因子，气温影响因子
和水分影响因子；
其中，维护操作设备用于在接收到维护启动信号时，执行对盆栽内的作物对象的
维护操作包括接收枯萎度、实时环境气温、实时对象水分以及解密后的参数，基于枯萎度影
响因子、枯萎度、气温影响因子、实时环境气温、水分影响因子和实时对象水分确定维护力
度；
其中，维护操作设备包括控制单元、自动抽水单元、自动喷雾单元和薄膜自动覆盖
单元，控制单元在维护力度大于等于第一力度阈值时，控制自动抽水单元对盆栽土壤进行
灌溉，在维护力度小于第一力度阈值且大于等于第二力度阈值时，控制自动喷雾单元对盆
栽内的作物对象的株体进行喷雾，在维护力度小于第二力度阈值时，控制薄膜自动覆盖单
元对盆栽内的作物对象所在土壤进行薄膜覆盖；
其中，第二力度阈值小于第一力度阈值，以及控制单元控制自动抽水单元对盆栽
土壤进行灌溉包括：维护力度越大，灌溉水量越多；控制单元控制自动喷雾单元对盆栽内的
作物对象的株体进行喷雾包括：维护力度越大，喷雾所使用的水量越多；控制单元控制薄膜
自动覆盖单元对盆栽内的作物对象所在土壤进行薄膜覆盖包括：维护力度越大，对盆栽内
的作物对象所在土壤进行薄膜覆盖的程度越大。
更具体地，在所述智能化环境检测和维护装置中,还包括：显示设备，与维护操作
设备连接，用于实时显示枯萎度影响因子、枯萎度、气温影响因子、实时环境气温、水分影响
因子和实时对象水分，还用于实时显示维护力度。
更具体地，在所述智能化环境检测和维护装置中，还包括：阈值存储设备，与维护
操作设备连接，用于预先存储第一力度阈值和第二力度阈值；
其中，参数获取设备通过无线通信链路从盆栽维护中心处下载加密参数包括：下
载的加密参数中，参数还包括基于枯萎度影响因子、枯萎度、气温影响因子、实时环境气温、
水分影响因子和实时对象水分确定维护力度的具体模式。
附图说明
以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：
图1为根据本发明实施方案示出的智能化环境检测和维护装置的结构方框图。
图2为根据本发明实施方案示出的智能化盆栽维护方法的步骤流程图。
附图标记：1气温检测设备；2对象水分检测设备；3参数获取设备；4数据解密设备；
5维护判断设备；6维护操作设备；S101实时对盆栽周围环境进行气温检测，以获得实时环境
气温；S102对盆栽内的作物对象进行株内水分提取，以获得实时对象水分；S103通过无线通
信链路从盆栽维护中心处下载加密参数；S104接收加密参数，对加密参数进行解密以获得
解密后的参数；S105接收实时环境气温、实时对象水分以及解密后的参数，基于实时环境气
温、实时对象水分以及解密后的参数确定是否需要对盆栽内的作物对象进行维护操作，并
在需要对盆栽内的作物对象进行维护操作时，发出维护启动信号；S106在接收到维护启动
信号时，执行对盆栽内的作物对象的维护操作
具体实施方式
下面将参照附图对本发明的智能化盆栽维护方法的实施方案进行详细说明。
现代家庭为了增加生活情趣，喜爱在家中种植自己青睐的植物品种，例如绿萝、仙
人掌、滴水观音等绿色植物，甚至种植一些瓜果蔬菜，来增加自己的满足感，同时为室内添
加生机。由于室内空间有限，大多以盆栽的方式进行种植。
但是，如果家庭成员全部外出很长时间，由于没有人定时对这些植物维护，植物很
可能干枯致死。如果让邻居或亲戚来看管，又过于麻烦。现有技术中存在一些机械式或电子
式的维护系统，但原理单一，结构粗糙，较少的效果不佳，因此，需要一种精确的盆栽植物维
护方案，能够在家人外出时，也能保障室内绿植的茁壮成长。
为了克服上述不足，本发明搭建了一种智能化环境检测和维护装置及方法，基于
盆栽植物的生长状况和周围环境，制定自适应的盆栽维护模式，从而解决了上述技术问题。
图1为根据本发明实施方案示出的智能化环境检测和维护装置的结构方框图，所
述装置包括：
气温检测设备，用于实时对盆栽周围环境进行气温检测，以获得实时环境气温；
对象水分检测设备，用于对盆栽内的作物对象进行株内水分提取，以获得实时对
象水分；
参数获取设备，用于通过无线通信链路从盆栽维护中心处下载加密参数；
数据解密设备，用于接收加密参数，对加密参数进行解密以获得解密后的参数；
维护判断设备，用于接收实时环境气温、实时对象水分以及解密后的参数，基于实
时环境气温、实时对象水分以及解密后的参数确定是否需要对盆栽内的作物对象进行维护
操作，并在需要对盆栽内的作物对象进行维护操作时，发出维护启动信号；
维护操作设备，用于在接收到维护启动信号时，执行对盆栽内的作物对象的维护
操作。
接着，继续对本发明的智能化环境检测和维护装置的具体结构进行进一步的说
明。
另外，所述智能化环境检测和维护装置中：所述维护判断设备基于实时环境气温、
实时对象水分以及解密后的参数确定是否需要对盆栽内的作物对象进行维护操作，并在不
需要对盆栽内的作物对象进行维护操作时，发出停止维护信号。
所述智能化环境检测和维护装置中还可以包括：叶子状态分析设备，设置在盆栽
内的作物对象的上端，用于对作物对象进行实时图像采集、图像预处理和实时图像分析，实
时图像采集用于拍摄作物对象的高清图像，图像预处理用于对作物对象的高清图像顺序进
行对比度增强处理、图像腐蚀处理、图像膨胀处理、基于图像内容的自适应滤波以及灰度化
处理，获得预处理图像，实时图像分析用于对预处理图像进行叶形识别并分割出对应的叶
子图案，对叶子图像进行外形识别以确定其与水平方向的夹角，并基于所述夹角确定并输
出预处理图像的枯萎度，其中，所述夹角越小，输出的枯萎度越高；
其中，基于图像内容的自适应滤波包括，对待处理图像进行信号分析，获取其中的
一个或多个主要干扰噪声类型，基于一个或多个主要干扰噪声类型选择对应的一个或多个
滤波器，使用所述一个或多个滤波器对待处理图像顺序执行滤波处理，并将滤波处理后的
图像输出；
其中，参数获取设备下载的加密参数中，参数包括枯萎度影响因子，气温影响因子
和水分影响因子；
其中，维护操作设备用于在接收到维护启动信号时，执行对盆栽内的作物对象的
维护操作包括接收枯萎度、实时环境气温、实时对象水分以及解密后的参数，基于枯萎度影
响因子、枯萎度、气温影响因子、实时环境气温、水分影响因子和实时对象水分确定维护力
度；
其中，维护操作设备包括控制单元、自动抽水单元、自动喷雾单元和薄膜自动覆盖
单元，控制单元在维护力度大于等于第一力度阈值时，控制自动抽水单元对盆栽土壤进行
灌溉，在维护力度小于第一力度阈值且大于等于第二力度阈值时，控制自动喷雾单元对盆
栽内的作物对象的株体进行喷雾，在维护力度小于第二力度阈值时，控制薄膜自动覆盖单
元对盆栽内的作物对象所在土壤进行薄膜覆盖；
其中，第二力度阈值小于第一力度阈值，以及控制单元控制自动抽水单元对盆栽
土壤进行灌溉包括：维护力度越大，灌溉水量越多；控制单元控制自动喷雾单元对盆栽内的
作物对象的株体进行喷雾包括：维护力度越大，喷雾所使用的水量越多；控制单元控制薄膜
自动覆盖单元对盆栽内的作物对象所在土壤进行薄膜覆盖包括：维护力度越大，对盆栽内
的作物对象所在土壤进行薄膜覆盖的程度越大。
所述智能化环境检测和维护装置中还可以包括：显示设备，与维护操作设备连接，
用于实时显示枯萎度影响因子、枯萎度、气温影响因子、实时环境气温、水分影响因子和实
时对象水分，还用于实时显示维护力度。
所述智能化环境检测和维护装置中还可以包括：阈值存储设备，与维护操作设备
连接，用于预先存储第一力度阈值和第二力度阈值；
其中，参数获取设备通过无线通信链路从盆栽维护中心处下载加密参数包括：下
载的加密参数中，参数还包括基于枯萎度影响因子、枯萎度、气温影响因子、实时环境气温、
水分影响因子和实时对象水分确定维护力度的具体模式。
图2为根据本发明实施方案示出的智能化盆栽维护方法的步骤流程图，所述方法
包括：
实时对盆栽周围环境进行气温检测，以获得实时环境气温；
对盆栽内的作物对象进行株内水分提取，以获得实时对象水分；
通过无线通信链路从盆栽维护中心处下载加密参数；
接收加密参数，对加密参数进行解密以获得解密后的参数；
接收实时环境气温、实时对象水分以及解密后的参数，基于实时环境气温、实时对
象水分以及解密后的参数确定是否需要对盆栽内的作物对象进行维护操作，并在需要对盆
栽内的作物对象进行维护操作时，发出维护启动信号；
在接收到维护启动信号时，执行对盆栽内的作物对象的维护操作。
接着，继续对本发明的智能化盆栽维护方法的具体步骤进行进一步的说明。
另外，所述智能化盆栽维护方法中：在接收实时环境气温、实时对象水分以及解密
后的参数，基于实时环境气温、实时对象水分以及解密后的参数确定是否需要对盆栽内的
作物对象进行维护操作之后，在不需要对盆栽内的作物对象进行维护操作时，发出停止维
护信号。
所述智能化盆栽维护方法中还可以包括：对作物对象进行实时图像采集、图像预
处理和实时图像分析，实时图像采集用于拍摄作物对象的高清图像，图像预处理用于对作
物对象的高清图像顺序进行对比度增强处理、图像腐蚀处理、图像膨胀处理、基于图像内容
的自适应滤波以及灰度化处理，获得预处理图像，实时图像分析用于对预处理图像进行叶
形识别并分割出对应的叶子图案，对叶子图像进行外形识别以确定其与水平方向的夹角，
并基于所述夹角确定并输出预处理图像的枯萎度，其中，所述夹角越小，输出的枯萎度越
高；
其中，基于图像内容的自适应滤波包括，对待处理图像进行信号分析，获取其中的
一个或多个主要干扰噪声类型，基于一个或多个主要干扰噪声类型选择对应的一个或多个
滤波器，使用所述一个或多个滤波器对待处理图像顺序执行滤波处理，并将滤波处理后的
图像输出；
其中，下载的加密参数中，参数包括枯萎度影响因子，气温影响因子和水分影响因
子；
其中，在接收到维护启动信号时，执行对盆栽内的作物对象的维护操作包括接收
枯萎度、实时环境气温、实时对象水分以及解密后的参数，基于枯萎度影响因子、枯萎度、气
温影响因子、实时环境气温、水分影响因子和实时对象水分确定维护力度，在维护力度大于
等于第一力度阈值时，控制自动抽水单元对盆栽土壤进行灌溉，在维护力度小于第一力度
阈值且大于等于第二力度阈值时，控制自动喷雾单元对盆栽内的作物对象的株体进行喷
雾，在维护力度小于第二力度阈值时，控制薄膜自动覆盖单元对盆栽内的作物对象所在土
壤进行薄膜覆盖；
其中，第二力度阈值小于第一力度阈值，以及控制自动抽水单元对盆栽土壤进行
灌溉包括：维护力度越大，灌溉水量越多；控制自动喷雾单元对盆栽内的作物对象的株体进
行喷雾包括：维护力度越大，喷雾所使用的水量越多；控制薄膜自动覆盖单元对盆栽内的作
物对象所在土壤进行薄膜覆盖包括：维护力度越大，对盆栽内的作物对象所在土壤进行薄
膜覆盖的程度越大。
所述智能化盆栽维护方法中还可以包括：实时显示枯萎度影响因子、枯萎度、气温
影响因子、实时环境气温、水分影响因子和实时对象水分，还用于实时显示维护力度。
所述智能化盆栽维护方法中还可以包括：预先存储第一力度阈值和第二力度阈
值；
其中，通过无线通信链路从盆栽维护中心处下载加密参数包括：下载的加密参数
中，参数还包括基于枯萎度影响因子、枯萎度、气温影响因子、实时环境气温、水分影响因子
和实时对象水分确定维护力度的具体模式。
另外，对待处理图像进行信号分析，获取其中的一个或多个主要干扰噪声类型，基
于一个或多个主要干扰噪声类型选择对应的一个或多个滤波器包括使用不同类型的小波
滤波器，以方便后续对不同的主要干扰噪声类型进行去干扰处理。小波(Wavelet)这一术
语，顾名思义，“小波”就是小的波形。所谓“小”是指他具有衰减性；而称之为“波”则是指它
的波动性，其振幅正负相间的震荡形式。与Fourier变换相比，小波变换是时间(空间)频率
的局部化分析，他通过伸缩平移运算对信号(函数)逐步进行多尺度细化，最终达到高频处
时间细分，低频处频率细分，能自动适应时频信号分析的要求，从而可聚焦到信号的任意细
节，解决了Fourier变换的困难问题，成为继Fourier变换以来在科学方法上的重大突破。有
人把小波变换称为“数学显微镜”。
小波分析的应用是与小波分析的理论研究紧密地结合在一起地。他已经在科技信
息产业领域取得了令人瞩目的成就。电子信息技术是六大高新技术中重要的一个领域，他
的重要方面是图像和信号处理。现今，信号处理已经成为当代科学技术工作的重要部分，信
号处理的目的就是：准确的分析、诊断、编码压缩和量化、快速传递或存储、精确地重构(或
恢复)。从数学地角度来看，信号与图像处理可以统一看作是信号处理(图像可以看作是二
维信号)，在小波分析地许多分析的许多应用中，都可以归结为信号处理问题。对于其性质
随时间是稳定不变的信号，处理的理想工具仍然是傅立叶分析。但是在实际应用中的绝大
多数信号是非稳定的，而特别适用于非稳定信号的工具就是小波分析。
采用本发明的智能化环境检测和维护装置及方法，针对现有技术中无人看守状态
下盆栽难以可持续生长的技术问题，搭建了一套智能化盆栽维护机制，能够根据盆栽的生
长状况和周围环境，自适应地确定不同的维护力度，从而替换人工维护模式，提高维护的效
率和自动化水准。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以
限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，
都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等
同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对
以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围
内。