TW201325435A - 一種工作平台的架構及植床的監測系統 - Google Patents

Abstract

一種用於植床之工作平台的架構，包括多個第一支撐桿、多個第二支撐桿、滑動構件、第一滑軌和影像擷取裝置。第一支撐桿分別朝一預設方向延伸，而二支撐桿則分別配置並連接相鄰的兩第一支撐桿。第二支撐桿配置於植床的四周，以將植床支撐在一第一工作平面。第一滑軌位於第一監測平面上，並由部分的第一支撐桿所固定，以讓滑動構件在第一監測平面上滑動。另外，影像擷取裝置則設置於該滑動構件上，以隨著滑動構件的滑動而擷取該植床上不同位置的影像。

Description

一種工作平台的架構及植床的監測系統

本發明是有關於一種監測系統，且特別是有關於用於植床的監測系統。

相對於傳統或露天的植物栽培方式，利用植物工廠生產作物的優勢為作物的生長環境條件可以得到高度的調控。因此為提高作物生產的產量與品質，栽培作物的植物工廠必需真對所栽培的作物提供一個最適合的生長環境。一般而言，植物每一個生長階段的最適合環境不盡相同，因此植物在不同環境條件下的生長資料量測與模式分析是配合建立植物工廠環境控制策略的重要工作，除此之外，透過這些研究方法，作物生長過程中外界環境因子對於作物生理的影響，亦得以更深入了解。

植物工廠中作物的生長過程受到諸多環境因子如溫度度、濕度、照度與養液成份等之影響，為尋求其較佳的生長條件，進行實驗控制變因而對其生長過程或結果進行量測與記錄，從而進行分析或建立生長模式，是改善其生長環境的必要手段，同時對於植物工廠的生產條件與節能減碳的規劃而言，為必要資訊。傳統量測植物性狀如乾重、葉面積與株高者多為破壞性的量測，因此若能建立一套非破壞性的自動量測機台，將可以改善這缺點。

因此，本發明提供一種監測平台和一種監測系統，可以監測一植床內之植株的生長情形。

另外，本發明還提供一種植床的架構，具有監測植株生長情形的功能。

本發明提供一種監測平台，可以適用於一植床。其中植床具有用來承載植株工作平台，係位於一工作平面。此監測平台包括第一滑軌、滑動構件、致動器和影像擷取裝置。第一滑軌是配置在一第一監測平面上，並且朝一第一預設方向延伸。其中，監測平面與工作平面相距一第一預設距離，並且監測平面與工作平面在一可視範圍內彼此平行。另外，滑動構件則是朝一第二預設方向延伸，並且滑動構件的第一端放置在第一滑軌上，以使滑動構件可以由致動器所驅動，沿著第一滑軌滑動。此外，影像擷取裝置會設置在滑動構件上，以隨著滑動構件的移動而擷取工作平台上不同位置的影像。

從本發明另一觀點來看，本發明提供一種植床的架構，包括第一工作平台、多個第一支撐桿、多個第二支撐桿和一監測平台。第一工作平台是位於一第一工作平面，以承載植株。另外，第一支撐桿分別朝一第一預設方向延伸，而每一第二支撐桿則分別連接相鄰的第一支撐桿。這些第二支撐桿實質上是位於第一工作平面，並且配置於工作平台的四周，以將該工作平台支撐在第一工作平面。此外，監測平台是由第一支撐桿所固定，並且包括第一滑軌、滑動構件和影像擷取裝置。第一滑軌是配置在一第一監測平面上，並且朝第二預設方向延伸。其中，第一監測平面與第一工作平面相距一第一預設距離，並且第一監測平面與第一工作平面在一可視範圍內彼此平行。另外，滑動構件則是朝一第二預設方向延伸，並且滑動構件的第一端放置在第一滑軌上，以使滑動構件可以沿著第一滑軌滑動。此外，影像擷取裝置會設置在滑動構件上，以隨著滑動構件的移動而擷取工作平台上不同位置的影像。

在本發明之一實施例中，在滑動構件上還配置有一環境偵測單元，以偵測植床的生長環境資訊。此環境偵測單元例如是濕度偵測器、二氧化碳偵測器、亮度偵測器、或是溫度偵測器。

從另一觀點來看，本發明還提供一種監測系統，可以適用於一植床，其具有用來承載植株的工作平台，係位於一工作平面上。監測系統包括支撐架、滑動模組、致動器和影像擷取裝置。支撐架設置在工作平台上，並且建構出相對於工作平面的一監測平面。滑動模組則是由支撐架所支撐，並且具有一滑動構件。另外，致動器則會電性連接滑動模組，以驅動滑動構件在監測平面上朝一預設方向往復滑動。此外，影像擷取裝置被安裝在滑動構件上。藉此，當滑動模組被致動器所驅動時，就會帶動影像擷取裝置在一預設方向上往復滑動。如此一來，影像擷取裝置就可以在監測平面上，隨著滑動模組在預設方向上的滑動而擷取工作平台上不同位置的影像。

由於在本發明在滑動構件上設置了影像擷取裝置，因此影像擷取裝置可以隨著滑動構件在預設方向上往復滑動。藉此，影像擷取裝置就可以擷取工作平台上不同位置的影像來進行分析。另外，在滑動構件上還配置有環境偵測單元，以偵測植床上的生長環境資訊來進行分析。因此，本發明就可以收集植床上各類不同的資訊。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

圖1繪示為依照本發明之一較佳實施例的一種植床之架構的立體圖。請參照圖1，本實施例所提供的植床100的架構，具有一工作平面WP1，以及相對於此工作平面的監測平面MP1。。在此工作平面WP1上，可以配置一工作平台102，以用來承載植株。另外，在較佳(但不限定於此)實施例中，監測平面MP1與工作平面WP1在一可視範圍內會彼此互相平行。

另外，在一些實施例中，植床100為多層架構。例如，在植床100中，可以有多個工作平面，例如WP1和WP2，分別位於不同的高度。而在每一工作平面上都可以放置對應的工作平台，例如102和104。另外，每一工作平面WP1和WP2都有對應的監測平面，例如MP1和MP2。然而，從圖1中可以清楚的看出，監測平面MP2和工作平面WP1實質上是同一平面。另外，每一工作平面WP1和WP2與其對應的監測平面MP1和MP2分別相距預設距離D1和D2。其中，預設距離D1和D2可以相同或是不同。

為使本發明的敘述能夠簡明，因此以下以單層的植床100結構來說明本發明。而依據以下的敘述，本領域的技術人員可以自行推得多層的植床結構。

在植床100中，還包含一支撐架，其具有多個第一支撐桿112、114、116和118、以及多個第二支撐桿122、124、126和128。第一支撐桿112、114、116和118會朝一預設方向Z1延伸。另外，第二支撐桿122、124、126和128則位於工作平面WP1上，並且配置於工作平台102的周圍，以將工作平台102支撐在工作平面WP1。此外，每一第二支撐桿122、124、126和128皆配置並連接兩相鄰之第一支撐桿。例如，第二支撐桿122會配置並連接兩相鄰的第一支撐桿112和114。

請繼續參照圖1，特別的是，本實施例之植床100還包括至少一監測平台106，其包括至少一滑軌132，其位於監測平面MP1上並且朝預設方向Y1延伸。另外，滑軌132會由第一支撐桿之部分所固定，例如滑軌132是由第一支撐桿112和114所固定。其中，預設方向Y1與Z1大致上彼此垂直。在一些實施例中，滑軌132可以是一電動滑軌。在本實施例中，滑軌132其具有一移動部152和一溝槽154。其中，溝槽154是沿預設方向Y1延伸。移動部152是可移動地嵌入在溝槽154內。如此一來，移動部152可以沿著溝槽154而在預設方向Y1沿著溝槽154往復移動。

另外，監測平台106還包括一滑動構件140，其可以在滑軌132上滑動。滑動構件140包括至少一主滑動部142，其位於監測平面MP1上。另外，此主滑動部142會朝預設方向X1延伸，並且可以在滑軌132上滑動。其中，預設方向X1與Y1和Z1大致上互相彼此垂直。在本實施例中，主滑動部142可以連接至上述滑軌134中的移動部152。如此一來，主滑動部142可以由移動部152所帶動，而在預設方向Y1上沿著滑軌132往復滑動。

在主滑動部142上，還配置有影像擷取裝置202。因此，當移動部152帶動主滑動部142在預設方向Y1上往復滑動時，影像擷取裝置202就可以擷取在工作平面WP1上之工作平台102不同位置的影像。

而在多層的植床100結構中，滑動構件140還包括連動部144和146，以及至少一副滑動部148。在本實施例中，連動部144和146分別連接主滑動部142的兩端，並且大致上朝預設方向Z1延伸。另外，副滑動部148則大致上位於監測平面MP2上，並且朝預設方向X1延伸。而副滑動部148的兩端也會分別連接在連動部144和146。因此，當主滑動部142被移動部152牽引滑動時，連動部144和146也會帶動副滑動部148滑動。

為了擷取工作平面WP2上之植床104的影像，在副滑動部148上也配置另一影像擷取裝置204。因此，當主滑動部142在預設方向Y1上往復滑動時，會帶動副滑動部148滑動。因此，影像擷取裝置204也會被帶動在預設方向Y1上滑動。如此一來，影像擷取裝置204就可以擷取植床104不同位置的影像。在本實施例中，上述的影像擷取裝置202和204例如是CCD攝影機、CMOS攝影機或是其它攝影/錄影器材。

在一些選擇實施例中，監測平台106還包括另一滑軌134，以作為輔助滑軌。此滑軌134同樣配置於監測平面MP1上，而朝向預設方向Y1延伸，並且滑軌134是由未連接滑軌132之第一支撐桿的至少部分，例如116和118所固定。同樣地，滑軌134也可以讓主滑動部142在其上滑動。換句話說，當主滑動部142的第一端由滑軌132中的移動部152帶動在預設方向Y1上往復滑動時，主滑動部142的第二端也會在滑軌134上往復滑動。

圖2繪示為依照本發明之一較佳實施例的一種監測平台的系統方塊圖。請合併參照圖1和圖2，本實施例的監測系統200至少包括了影像擷取裝置202和204、致動器210、以及滑動模組230。其中，滑動模組230包括滑動構件140，以及滑軌132和134。另外，致動器210可以利用馬達來實現，其可以電性連接滑動模組230。如此一來，致動器210就可以驅動滑軌132中的移動部152在預設方向Y1往復移動。

另外，在本實施例中，監測系統200還包括一主機裝置220，其例如是桌上型電腦、可攜式電腦或一手持式智慧行動裝置。主機裝置220可以耦接致動器210。如此一來，工作人員可以透過操作主機裝置220，而控制致動器210來驅動滑動模組230，藉以將主滑動部142和副滑動部148移動至一影像擷取點來擷取影像。

另外，主機裝置220還可以與影像擷取裝置202和204連線。在一些實施例中，影像擷取裝置202和204是透過有線的傳輸介面耦接主機裝置220。另外，影像擷取裝置202和204也可以透過無線的傳輸介面而與主機裝置220取得連線。當影像擷取裝置202和204擷取位於工作平面WP1和WP2上之植床的影像後，會產生多個影像資料IMG_Data，並且這些影像資料IMG_Data都會被送至主機裝置220。如此一來，工作人員就可以透過主機裝置220來分析影像擷取裝置202和204所取得的影像資料IMG_Data。例如，藉由這些影像資料IMG_Data，工作人員可以計算位於工作平面WP1及WP2之工作平台上植株的葉片投影面積、覆蓋面積、株高、容積等作物性狀指標，據以分析實驗作物整個生長週期的性狀。

另外，在監測系統200中，還包括至少一環境資訊偵測單元，例如206和208。在本實施例中，這些環境資訊偵測單元206和208以可以分別安裝在主滑動部142和副滑動部148上。如此一來，在影像擷取裝置202和204在擷取植床102和104的影像時，環境資訊偵測單元206和208，例如是濕度偵測器、二氧化碳偵測器、亮度偵測器和溫度計，就可以收集植床102和104周遭的生長環境資訊，像是濕度、二氧化碳、亮度及溫度等生長環境資訊。另外，環境資訊偵測單元206和208也可以與主機裝置220連線。藉此，環境資訊偵測單元206和208也可以將所收集到的生長環境資料GE_Data傳送給主機裝置220。如此一來，工作人員就可以透過主機裝置220分析植床102和104所受到的環境資訊影響，例如溫度、溼度、照度與養液成份等影響，以找尋植床上植株的較佳的生長條件。

綜上所述，由於影像擷取裝置被安裝在可以在一預設方向上往復滑動的滑動構件上，因此本發明僅需用一個影像擷取裝置，就可以擷取植床上的影像。另外，在滑動構件上還配置有環境資訊偵測元，因此本發明可以收集植床上不同類型的資訊。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100．．．植床

102、104．．．工作平台

106．．．監測平台

112、114、116、118、122、124、126、128．．．支撐桿

132、134．．．滑軌

140．．．滑動構件

142．．．主滑動部

144、146．．．連動部

148．．．副滑動部

152．．．移動部

154．．．溝槽

200．．．監測系統

202、204．．．影像擷取裝置

206、208．．．環境資訊偵測單

210．．．致動器

220．．．主機裝置

230．．．滑動模組

D1、D2．．．預設距離

GE_Data．．．生長環境資料

IMG_Data．．．影像資料

P1、P2．．．預設平面

X1、Y1、Z1．．．預設方向

圖1繪示為依照本發明之一較佳實施例的一種植床之架構的立體圖。

圖2繪示為依照本發明之一較佳實施例的一種監測平台的系統方塊圖。

100．．．植床

102、104．．．工作平台

106．．．監測平台

112、114、116、118、122、124、126、128．．．支撐桿

132、134．．．滑軌

140．．．滑動構件

142．．．主滑動部

144、146．．．連動部

148．．．副滑動部

152．．．移動部

154．．．溝槽

202、204．．．影像擷取裝置

206、208．．．環境資訊偵測單

210．．．致動器

D1、D2．．．預設距離

MP1、MP2．．．監測平面

WP1、WP2．．．工作平面

X1、Y1、Z1．．．預設方向

Claims (21)

1. 一種監測平台，適用於一植床，且該植床具有用以承載植株工作平台，係位於一工作平面，而該監測平台包括：一第一滑軌，配置在一第一監測平面上，並朝一第一預設方向延伸，其中該監測平面與該工作平面相距一第一預設距離，且該監測平面與該工作平面在一可視範圍內彼此平行；一滑動構件，朝一第二預設方向延伸，且該滑動構件的第一端放置在該第一滑軌上，以使該滑動構件可以沿著該第一滑軌滑動；一致動器，驅動該滑動構件沿著該第一滑軌移動；以及一影像擷取裝置，設置在該滑動構件上，以隨著該滑動構件的移動而擷取該工作平台上不同位置的影像。
2. 如申請專利範圍第1項所述之監測平台，其中該第一滑軌為一電動滑軌，具有一移動部，並由該致動器所驅動而在該第一預設方向上往復移動。
3. 如申請專利範圍第2項所述之監測平台，其中該滑動構件具有：一主滑動部，連接該移動部，並朝該第二預設方向延伸，且該影像擷取裝置係設置於該主滑動部上。
4. 如申請專利範圍第3項所述之監測平台，其中該滑動構件更包括：一第一連動部和一第二連動部，分別連接該主滑動部的兩端，並朝該第一預設方向延伸；以及一副滑動部，朝該第二預設方向延伸，且該副滑動部的兩端分別連接該第一連動部和該第二連動部，其中該副滑動部實質上位於一第二監測平面，且該第二監測平面與該第一監測平面相距一第二預設距離，且該第一監測平面在一可視範圍中與該第一監測平面互相平行。
5. 如申請專利範圍第4項所述之監測平台，其中該第二預設距離等於該第一預設距離。
6. 如申請專利範圍第1項所述之監測平台，更包括一第二滑軌，配置在該第一監測平面上而朝該第一預設方向延伸，且該第二滑軌承載該滑動構件的第二端，以致於該滑動構件可以沿著該第一滑軌和該第二滑軌往復滑動。
7. 如申請專利範圍第1項所述之監測平台，更包括一環境資訊偵測單元，配置在該滑動構件上，以偵測該植床上的一生長環境資訊。
8. 一種植床的架構，包括：至少一第一工作平台，位於一第一工作平面，以承載植株；多個第一支撐桿，分別朝一第一預設方向延伸；以及多個第二支撐桿，分別連接相鄰之第一支撐桿，且該些第二支撐桿實質上位於該第一工作平面，並配置於該工作平台的四周，以將該工作平台支撐在該第一工作平面；以及一監測平台，由該些第一支撐桿所固定，並包括：一第一滑軌，位於該第一監測平面上而朝一第二預設方向延伸，並由該些第一支撐桿之至少部分所固定，其中該第一監測平面在一可視範圍內與該工作平面平行，並相距一第一預設距離；一滑動構件，朝一第三預設方向延伸，且該滑動構件的第一端放置在該第一滑軌上，以使該滑動構件可以沿著該第一滑軌滑動；以及一影像擷取裝置，設置於該滑動構件上，以隨著該滑動構件的移動而擷取該工作平台上不同位置的影像。
9. 如申請專利範圍第8項所述之架構，其中該第一預設方向、該第二預設方向和該第三預設方向大致上彼此互相垂直。
10. 如申請專利範圍第8項所述之架構，其中該第一滑軌是一電動滑軌，具有一移動部，用以連接該滑動構件，以驅動該滑動構件在該第三預設方向上往復滑動。
11. 如申請專利範圍第10項所述之架構，其中該滑動構件包括：一主滑動部，連接該移動部，並朝該第二預設方向延伸，且該影像擷取裝置係設置於該主滑動部上。
12. 如申請專利範圍第11項所述之架構，其中該滑動構件更包括：一第一連動部和一第二連動部，分別連接該主滑動部的兩端，並朝該第一預設方向延伸；以及一副滑動部，朝該第二預設方向延伸，且該副滑動部的兩端分別連接該第一連動部和該第二連動部，其中該副滑動部實質上位於一第二監測平面，且該第二監測平面與該第一監測平面相距一第二預設距離。
13. 如申請專利範圍第8項所述之架構，其中該監測平台更包括：一第二滑軌，由未連接該第一滑軌其餘的第二支撐桿所固定，並朝該第三預設方向延伸，且讓該滑動構件在其上滑動。
14. 如申請專利範圍第8項所述之架構，其中每一該些第一支撐桿與相鄰的第一支撐桿之間的距離皆相同。
15. 如申請專利範圍第8項所述之架構，其中每一該些第一支撐桿與相鄰的第一支撐桿之間的距離不同。
16. 如申請專利範圍第8項所述之架構，更包括一環境資訊偵測單元，配置在該滑動構件上，以偵測該植床上的一生長環境資訊。
17. 一種監測系統，適用於一植床，其具有用以承載植株的一工作平台，係位於一工作平面上，而該監測系統包括：一支撐架，設置在該工作平台上，並構建相對該工作平面的一監測平面，其中該監測平面與該工作平面在一可視範圍內彼此平行，並相距一預設距離；一滑動模組，由該支撐架所支撐，並具有一滑動構件；一致動器，電性連接該滑動模組，以驅動該滑動構件在該監測平面上朝一預設方向往復滑動；以及一影像擷取裝置，配置在該滑動構件上，以由該致動器所驅動的滑動構件帶動，而在該監測平面上朝該預設方向往復滑動，而截取該工作平台上不同位置的影像。
18. 如申請專利範圍第17項所述之監測系統，其中該致動器為馬達。
19. 如申請專利範圍第17項所述之監測系統，更包括：一環境資訊偵測單元，配置在該滑動模組上，以偵測該植床上的一生長環境資訊。
20. 如申請專利範圍第17項所述之監測系統，其中該環境資偵測單元包括濕度偵測器、二氧化碳偵測器、亮度偵測器、以及溫度計至少其中之一。
21. 如申請專利範圍第17項所述之監測系統，更包括：一管理主機，與該影像擷取裝置和該環境資訊偵測單元連線，以依據該影像擷取裝置所取得的影像和該環境資訊偵測單元所偵測到的該生長環境資訊，而監測該植床上的狀況。