基於藍牙通訊和無線充電技術的智能交互花瓶及建議推送方法與流程

2023-12-05 06:54:11 1

本發明涉及一種智能交互花瓶，特別是涉及一種基於藍牙通訊和無線充電技術的智能交互花瓶及建議推送方法。

背景技術：

運用物聯網實現實時檢測環境參數是一項重要的技術，已經普及尋常百姓家。該技術可以讓用戶更好地關注環境變化，為用戶提供很多生活上的建議。然而，大部分產品體積比較大，數據讀取不方便，並且只能讀取簡單的數據，並不能給用戶提供太多的幫助。現存的有些智能花瓶僅能用來檢測所養花的狀況，或是能夠檢測環境，但是成本過高，且只能提供簡單的檢測數據，沒有進一步的分析。

技術實現要素：

針對上述背景技術中的現有花瓶存在的問題，本發明提供了一種基於藍牙通訊和無線充電技術的智能交互花瓶，結構簡單、製造容易、使用方便、成本低、外形美觀，便於推廣使用。本發明能夠檢測環境的溫度、溼度、二氧化碳濃度、pm2.5濃度、光照強度、噪音等環境參數，並對環境的模式進行判斷，同時通過手機終端給用戶一定的生活建議。本發明還能根據當前的日期給用戶推薦花卉。

本發明所採用的具體技術方案是：

基於藍牙通訊和無線充電技術的智能交互花瓶，包括:

用於實時檢測環境溫溼度的溫溼度傳感器模塊；

用於檢測光照強度的光線傳感器；

用於檢測二氧化碳濃度的二氧化碳傳感器；

用於檢測pm2.5濃度的pm2.5傳感器；

用於檢測周圍聲音的聲音傳感器模塊；

用於給花瓶中的電路供電的無線充電模塊；

用於與手機終端通訊的藍牙模塊；

用於接收和處理數字、模擬信號的單片機模塊；

用於發光的led燈；

用於提供時間信號的時鐘模塊；

用於插花的花瓶外殼；

所述的時鐘模塊以及各傳感器的信號輸出端均與單片機模塊連接，單片機模塊經藍牙模塊與手機終端無線連接，led燈引腳與單片機連接，電路嵌於花瓶內部，無線充電模塊置於花瓶底部。

作為優選，花瓶外殼由3d列印材料製成。

作為優選，所述的led燈具有不同的發光強度和/或發光顏色。

本發明的另一目的在於提供一種基於上述智能交互花瓶的建議數據推送方法：首先對各傳感器所監測到的物理量數據進行濾波處理，然後基於濾波後的數據，對花瓶當前所處的周圍環境進行模式識別，並根據識別結果從預設的建議資料庫中提取相匹配的建議數據，並將其推送給用戶的手機終端。

作為優選，所述的濾波算法為遞推平均濾波法，對於任意一個傳感器，將其採樣取得的最近n個採樣值作為一個隊列，隊列的長度固定為n，每次將傳感器採樣到一個新環境參數值放入隊尾，並去除隊首的一個數據，然後把隊列中的n個數據進行算術平均運算，獲得本次濾波結果。

作為優選，對花瓶當前所處的周圍環境進行模式識別的算法如下：預先設定一個樣本數據集合，該樣本集合包含各種環境模式的數據，並且樣本集中每個數據都具有其所述的環境模標籤，將各傳感器的濾波後的採樣結果作為沒有標籤的新數據輸入後，將新數據的每個物理量特徵與樣本數據集合中數據對應的物理量特徵進行比較，計算加權的歐幾裡德距離的大小，提取樣本數據集合中歐幾裡德距離最小的環境模式的分類標籤，作為當前環境模式；加權的歐幾裡德距離k的計算公式為：其中，ai、bi為樣本數據集合中第i個物理量特徵，a、b為所述的新數據中第i個物理量特徵，a、b為比例係數，α、β為冪係數。

作為優選，所述的建議資料庫中針對每種環境模式保存有至少1條相匹配的生活建議，當識別到的當前環境模式對應建議資料庫中的該種環境模式時，將該環境模式相匹配的建議數據推送給用戶的手機終端。

作為優選，所述的建議資料庫中存儲有不同品種的花上市的日期，將當前日期與建議資料庫中的各種花上市的日期進行對比，至少選取一種上市日期與當前日期相匹配的花推送給用戶的手機終端。

作為優選，各傳感器的歷史數據均存儲於歷史資料庫中，當接收到用戶的查詢請求時，將符合查詢條件的數據推送至用戶的手機終端。

作為優選，所述的單片機模塊根據當前環境模式，根據預設的規則改變所述led燈的發光顏色和/或強度。

本發明具有以下有益效果：

1)可以在手機終端上顯示出當前環境的溫度、溼度、光照強度、co2濃度、pm2.5濃度、環境噪音大小。2)可以在手機終端上顯示出當前環境的模式，並提供給用戶個人相關的生活建議。3)可以根據不同的日期，提供給用戶養花的建議。4)可以根據不同的環境模式，通過led燈發出變化的不同顏色的光，改變花瓶的外觀，起到提醒和裝飾的作用。5)外殼由3d列印材料製成，可以由用戶喜好更改大小、外形和顏色。

附圖說明

圖1是本發明的電路框架圖。

圖2是本發明的下位機程序框架圖。

圖3是本發明的手機程序框架圖。

圖4是本發明的花瓶的外觀效果簡圖。

圖5是本發明中濾波算法的流程圖；

圖6是本發明中環境模式識別算法的流程圖；

圖7是本發明手機終端上顯示的頁面目錄樹結構圖；

圖8是本發明的手機終端上顯示的「主頁」界面示意圖。

圖9是本發明的手機終端上顯示的「生活建議」界面示意圖。

圖10是本發明的手機終端上顯示的「設置」界面示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明進一步闡述和說明。

如圖1所示，一種基於藍牙通訊和無線充電技術的智能交互花瓶，其內部電路結構包括:

用於實時檢測環境溫溼度的溫溼度傳感器模塊；用於檢測光照強度的光線傳感器；用於檢測二氧化碳濃度的二氧化碳傳感器；用於檢測pm2.5濃度的pm2.5傳感器；用於檢測周圍聲音的聲音傳感器模塊；用於給花瓶中的電路供電的無線充電模塊；用於與手機終端通訊的藍牙模塊；用於接收和處理數字、模擬信號的單片機模塊；用於發光的led燈；led燈具有不同的發光強度和/或發光顏色；用於提供時間信號的時鐘模塊；用於插花的花瓶外殼；花瓶外殼由3d列印材料製成，可製成不同的尺寸和形狀；時鐘模塊以及各傳感器的信號輸出端均與單片機模塊連接，單片機模塊經藍牙模塊與手機終端無線連接，led燈引腳與單片機連接，電路嵌於花瓶內部，無線充電模塊置於花瓶底部。

基於上述智能交互花瓶，本發明提供了一種建議數據推送方法，具體步驟為：首先對各傳感器所監測到的物理量數據進行濾波處理，然後基於濾波後的數據，對花瓶當前所處的周圍環境進行模式識別，並根據識別結果從預設的建議資料庫中提取相匹配的建議數據，並將其推送給用戶的手機終端。整個步驟由單片機和手機終端配合完成，其中單片機中所執行的流程如圖2所示，手機終端所執行的流程如圖3所示。

本實施例中，採用的濾波算法為遞推平均濾波法。如圖5所示，對於任意一個傳感器，將其採樣取得的最近n個採樣值作為一個隊列，隊列的長度固定為n，每次將傳感器採樣到一個新環境參數值放入隊尾，並去除隊首的一個數據，然後把隊列中的n個數據進行算術平均運算，獲得本次濾波結果。例如，取n＝5，該傳感器採樣的環境參數為溫度，對溫度採樣5次，分別為t0、t1、t2、t3、t4，此時認為環境溫度為t＝(t0+t1+t2+t3+t4)/5；再一次進行採樣，採樣得到的值為t5，則此時認為環境溫度為t＝(t1+t2+t3+t4+t5)/5；再一次進行採樣，採樣得到的值為t5，則此時認為環境溫度為t＝(t1+t2+t3+t4+t5)/5；第三次採樣，採樣得到的值為t6，則此時認為環境溫度為t＝(t2+t3+t4+t5+t6)/5。以此類推。

本實施例中，對花瓶當前所處的周圍環境進行模式識別的算法如圖6所示：預先設定一個樣本數據集合，該樣本集合包含各種環境模式的數據，並且樣本集中每個數據都具有其所述的環境模標籤，將各傳感器的濾波後的採樣結果作為沒有標籤的新數據輸入後，將新數據的每個物理量特徵(溫度、溼度等不同的物理量)與樣本數據集合中數據對應的物理量特徵進行比較，計算加權的歐幾裡德距離的大小，提取樣本數據集合中歐幾裡德距離最小的環境模式的分類標籤，作為當前環境模式；加權的歐幾裡德距離k的計算公式為：其中，ai、bi為樣本數據集合中第i個物理量特徵，a、b為所述的新數據中第i個物理量特徵，a、b為比例係數，α、β為冪係數。

例如，設定一個樣本數據集合，該樣本集合存放的數據格式為：(溫度，溼度)，僅有兩個特徵物理量，即a代表溫度，b代表溼度。算法過程如下：

1.在集合中存放3個數據與對應的標籤，分別為：(t1＝30℃,h1＝70％)高溫高溼模式，(t2＝20℃，h2＝40％)正常模式，(t3＝0℃,h3＝0％)低溫乾燥模式；

2.設置比例係數a＝1，b＝1，設置冪係數α＝2，β＝2；

3.採樣一組溫度與溼度的值，設其為(t，h)；

4.分別計算

5.比較三個ki的大小。若k1最小，則當前為高溫高溼模式，若k2最小，則為正常模式，若k3最小，則為低溫乾燥模式。

建議資料庫中針對每種環境模式保存有至少1條相匹配的生活建議，當識別到的當前環境模式對應建議資料庫中的該種環境模式時，將該環境模式相匹配的建議數據推送給用戶的手機終端。若有多條，可隨機選擇一條或多條推送。

建議提供的一種算法流程如下：

(1)使用判斷環境模式的模式識別算法獲得環境所屬類別；

(2)所提供的用戶建議根據環境信息分為不同類別，如下所示：

溫度較高，溫度適宜，溫度較低；

溼度較高，溫度適宜，溼度較低噪音較大，噪音不大；

二氧化碳濃度高，二氧化碳濃度適宜；

pm2.5濃度高，pm2.5濃度適宜；

(3)針對每一種環境模式，從建議庫中取出對應的生活建議。

如，當前環境溫度較低時，可以推送提示溫度較低，注意保暖的生活建議。

建議資料庫中還存儲有不同品種的花上市的日期，將當前日期與建議資料庫中的各種花上市的日期進行對比，至少選取一種上市日期與當前日期相匹配的花推送給用戶的手機終端。

本發明在使用時先為無線充電模塊插上電源，花瓶內的led燈開始發光，花瓶效果簡圖如圖4。打開手機藍牙功能和手機app，手機與藍牙通信模塊之間開始建立連接。手機終端可設置app，包含「主頁」、「生活建議」、「設置」三個界面。在配對成功後，手機app「主頁」顯示當前環境的溫度、溼度、光照強度、co2濃度、pm2.5濃度和環境噪音大小，手機界面示意圖如圖5；切換到「生活建議」界面能夠顯示推薦花卉、天氣預報和生活建議，手機界面示意圖如圖6，點擊其中的「推薦花卉」，有能顯示出花卉名稱、花卉圖片、花卉簡介和購買連結。切換到「設置」界面，能夠進行定時提醒設置、語音播報設置、發送通知設置、檢測頻率設置和清空歷史數據，手機界面示意圖如圖7。各傳感器的歷史數據均存儲於歷史資料庫中，當接收到用戶的查詢請求時，將符合查詢條件的數據推送至用戶的手機終端，用戶也可點擊清空歷史數據將歷史數據進行刪除。

另外，針對不同的環境模式，單片機模塊可自動根據當前環境模式，改變所述led燈的發光顏色或強度，led燈的顏色或強度與不同環境模式之間的匹配規則可事先根據用戶喜好設定。

上述具體實施方式用來解釋說明本發明，而不是對本發明進行限制，在本發明的精神和權利要求的保護範圍內，對本發明作出的任何修改和改變，都落入本發明的保護範圍。