CN103697937B - 环境与植株生长态势协同监测分析装置及方法 - Google Patents
环境与植株生长态势协同监测分析装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103697937B CN103697937B CN201310658904.9A CN201310658904A CN103697937B CN 103697937 B CN103697937 B CN 103697937B CN 201310658904 A CN201310658904 A CN 201310658904A CN 103697937 B CN103697937 B CN 103697937B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- plant
- environment
- strain growth
- monitoring
- outward appearance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Cultivation Of Plants (AREA)
- Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种环境与植株生长态势协同监测分析装置及方法,包括监测平台,所述监测平台主要由生长环境参数采集模块、植株外观几何形态图像采集模块和控制模块组成,所述生长环境参数采集模块和植株外观几何形态图像采集模块采集得到的数据和图像输入到控制模块,控制模块输出端连接显示器。本发明所提供的监测分析装置及方法,建立起植株生长过程中外观形态与环境、土壤状态之间的关系模型,为研究植株的生长与环境参数胁迫响应关系提供所需数据与模型。
Description
技术领域
本发明涉及农业机械技术领域,具体地说是一种温室微气候环境与绿叶植株生长态势智能协同监测分析装置与方法。
背景技术
由于农作物一般都有一定时间的生长周期,而且有些农作物白天和夜晚的生长状况有很大差异,人工进行农作物外观几何形态与生长环境参数的监测费时、费力。
现有的温室作物生长和环境信息检测装置和方法主要以图像和传感技术为主。申请号为201110363670.6的发明专利申请,公开了一种基于多传感信息的温室作物生长和环境信息检测方法,利用光谱仪、多光谱成像仪和热成像仪获取温室作物的光谱、多光谱图像和冠层温度信息;利用温度、湿度、辐照度、CO2浓度、EC和pH值传感器获取温室的温光水气肥环境信息;对作物的光谱和图像形态特征进行提取,得到作物的叶面积指数、茎粗等信息。该系统比较复杂,使用的成像设备比较昂贵,且只有监测信息记录,没有生成可供利用的模型。申请号为201220364340.9的实用新型专利申请,公开了一种温室水培蔬菜生长监测装置,装置由立体支撑架和水平位移台组成,利用图像传感器、激光测距传感器和环境传感器组成信息采集系统,监测水培蔬菜的生长速率、植株高度、叶面积指数、叶色变化等生长状态。该系统自动化程度高,测量不受人为干扰,但是功能比较狭窄,不能做定量分析。
发明内容
鉴于上述现有技术中存在的缺陷,本发明提供一种环境与植株生长态势协同监测分析装置及方法,在分析环境条件与植株生长外观形态的基础上建立两者之间的神经网络映射关系模型,该模型可用于无环境参数传感条件下,直接依据植株表观形态确定植株生长态势。本发明装置测量精度高、效率高,实施操作简单方便,具有广阔的应用前景。
为实现上述目的,本发明是通过以下技术方案实现的:
一种环境与植株生长态势协同监测分析装置,包括监测平台,所述监测平台主要由生长环境参数采集模块、植株外观几何形态图像采集模块和控制模块组成,所述生长环境参数采集模块和植株外观几何形态图像采集模块采集得到的数据和图像输入到控制模块,控制模块输出端连接显示器。
所述生长环境参数采集模块采集空气温度传感器、空气湿度传感器以及土壤温度传感器、土壤湿度传感器的数据。
所述监测平台上放置称重传感器,实验穴盘安放在称重传感器上,所述空气温度传感器、空气湿度传感器以及土壤温度传感器、土壤湿度传感器放置在实验穴盘上。
所述植株外观几何形态图像采集模块采集植株在不同视觉的外观几何形态。
所述监测平台上设有四台工业相机,分别以水平、垂直、水平45°和垂直45°方向放置,用于拍摄植株在四个不同视觉的外观几何形态。
所述控制模块为工控机。
所述监测平台设置有LED灯光源,对夜晚拍照进行补光。
所述支撑平台安装有滚轮。
一种环境与植株生长态势协同监测分析方法,采用上述的系统,采集绿叶植株生长过程中的环境温、湿度和土壤温、湿度以及植株穴盘重量数据,并基于机器视觉方法同步监测植株外观几何形态及其变化,建立植株生长过程中外观形态与环境、土壤状态之间的关系模型,实现通过监测植株外观的方式快速分析适于植株生长的环境与土壤特性,为研究植株的生长与环境参数胁迫响应关系提供所需数据与模型。
本发明技术方案,采取基于机器视觉的方式利用工业相机拍摄植株图像监测植株外观几何形态,并利用数据采集模块集成多种传感器进行植株生长环境参数的采集、分析,通过图片处理算法处理图片得到的信息和数据采集模块采集到的信息,建立植株生长过程中外观形态与环境、土壤状态之间的关系模型,为研究植株的生长与环境参数胁迫响应关系提供所需数据与模型。
附图说明
通过阅读参照以下附图的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1为本发明装置一实施例的结构框图;
图2为本发明方法的逻辑关系图;
图3为本发明方法的映射神经网络结构图。
具体实施方式:
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步的说明,以充分了解本发明的目的、特征和效果。
图1~图2所示,本发明公开了温室微气候环境与绿叶植株生长态势智能协同监测分析装置,包括监测平台,监测平台主要由生长环境参数采集模块、植株外观几何形态图像采集模块和控制模块组成,生长环境参数采集模块和植株外观几何形态图像采集模块采集得到的数据和图像输入到控制模块,控制模块输出端连接显示器。
生长环境参数采集模块采集空气温度传感器、空气湿度传感器以及土壤温度传感器、土壤湿度传感器的数据。在监测平台上放置称重传感器,实验穴盘安放在称重传感器上,空气温度传感器、空气湿度传感器以及土壤温度传感器、土壤湿度传感器放置在实验穴盘上。空气温度传感器、空气湿度传感器以及土壤温度传感器、土壤湿度传感器、称重传感器连接到生长环境参数采集模块。
植株外观几何形态图像采集模块采集植株在不同视觉的外观几何形态。在监测平台上设有四台工业相机,分别以水平、垂直、水平45°和垂直45°方向放置,用于拍摄植株在四个不同视觉的外观几何形态。工业相机连接到植株外观几何形态图像采集模块上。
本实施例中,控制模块为工控机。工控机的输出连接显示器。生长环境参数采集模块以及植株外观几何形态图像采集模块连接到工控机。
在监测平台的监测部分的四周设置有LED灯光源(图中未示意),对夜晚拍照进行补光。
生长环境参数采集模块、植株外观几何形态图像采集模块和控制模块安放在支撑平台(图中未示意)上,支撑平台安装有滚轮,可以实现平台放置场所和位置的方便变更。
生长环境参数采集模块、植株外观几何形态图像采集模块和控制模块通过能源供给模块提供工作用电。
在实际应用时,如图2所示,在监测平台的监测部分安放好称重传感器,将实验穴盘放置在称重传感器上,将土壤温度传感器和土壤湿度传感器插入穴盘,放置好空气温度传感器和空气湿度传感器,并将各传感器与生长环境参数采集模块相连,LED灯光源也连接在生长环境参数采集模块上,将生长环境参数采集模块连接在工控机上,然后将四个工业相机分别与植株外观几何形态图像采集模块连接,植株外观几何形态图像采集模块与工控机连接。在上述各设备正确安装好后,启动工控机,在信息采集完毕后,分析数据建立模型。
图3所示为本发明方法的映射神经网络结构图。输入层为各传感器数据,中间隐藏层为模型分析过程,输出层为植株生长态势,如叶片面积、植株高度、两叶片间夹角等。
以上内容是结合具体的优选实施例来对本发明所作进一步详细说明,所以不能将本发明局限在上述这些说明中。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在本发明的构思基础上所做的推演和替换都应视为属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种环境与植株生长态势协同监测分析装置,包括监测平台,其特征在于,所述监测平台主要由生长环境参数采集模块、植株外观几何形态图像采集模块和控制模块组成,所述生长环境参数采集模块和植株外观几何形态图像采集模块采集得到的数据和图像输入到控制模块,控制模块输出端连接显示器,所述监测平台上放置称重传感器,实验穴盘安放在称重传感器上,所述生长环境参数采集模块采集空气温度传感器、空气湿度传感器以及土壤温度传感器、土壤湿度传感器的数据,所述空气温度传感器、空气湿度传感器以及土壤温度传感器、土壤湿度传感器放置在实验穴盘上,所述监测平台上设有四台工业相机,分别以水平、垂直、水平45°和垂直45°方向放置,用于拍摄植株在四个不同视觉的外观几何形态,所述监测平台设置有LED灯光源,对夜晚拍照进行补光。
2.根据权利要求1所述的环境与植株生长态势协同监测分析装置,其特征在于,所述控制模块为工控机。
3.根据权利要求1所述的环境与植株生长态势协同监测分析装置,其特征在于,所述生长环境参数采集模块、植株外观几何形态图像采集模块和控制模块安放在支撑平台上,所述支撑平台安装有滚轮。
4.一种环境与植株生长态势协同监测分析方法,其特征在于,采用如权利要求1至3中任一所述的环境与植株生长态势协同监测分析装置,采集绿叶植株生长过程中的环境温、湿度和土壤温、湿度以及植株穴盘重量数据,并基于机器视觉方法同步监测植株外观几何形态及其变化,建立植株生长过程中外观形态与环境、土壤状态之间的关系模型,实现通过监测植株外观的方式快速分析适于植株生长的环境与土壤特性,为研究植株的生长与环境参数胁迫响应关系提供所需数据与模型。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310658904.9A CN103697937B (zh) | 2013-12-06 | 2013-12-06 | 环境与植株生长态势协同监测分析装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310658904.9A CN103697937B (zh) | 2013-12-06 | 2013-12-06 | 环境与植株生长态势协同监测分析装置及方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103697937A CN103697937A (zh) | 2014-04-02 |
CN103697937B true CN103697937B (zh) | 2016-12-07 |
Family
ID=50359549
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201310658904.9A Active CN103697937B (zh) | 2013-12-06 | 2013-12-06 | 环境与植株生长态势协同监测分析装置及方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN103697937B (zh) |
Families Citing this family (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104006760A (zh) * | 2014-05-12 | 2014-08-27 | 上海交通大学 | 植株生长发育三维几何形态连续监测装置及方法 |
CN104089643A (zh) * | 2014-06-20 | 2014-10-08 | 广西小草信息产业有限责任公司 | 一种用于食药用菌养殖的智能预警系统 |
CN104408407B (zh) * | 2014-11-05 | 2019-04-02 | 江苏大学 | 苹果采摘机器人的夜间识别方法 |
CN105706783B (zh) * | 2015-03-23 | 2019-06-25 | 阜阳市农业科学院 | 一种定时监控记录的大豆培育装置 |
CN104730005A (zh) * | 2015-03-27 | 2015-06-24 | 中国农业科学院农业信息研究所 | 地空一体化农业监测系统及方法 |
CN105180851B (zh) * | 2015-09-21 | 2017-08-04 | 北京农业智能装备技术研究中心 | 松针叶面积测量装置及方法 |
CN105738302B (zh) * | 2016-02-02 | 2019-04-19 | 上海交通大学 | 植株生长周期叶绿素含量高精度自动化测量装置及测定方法 |
CN105710045B (zh) * | 2016-03-15 | 2019-01-25 | 上海交通大学 | 绿色植株表型与分选的系统和方法 |
CN105746245A (zh) * | 2016-04-08 | 2016-07-13 | 佛山市金蓝领教育科技有限公司 | 一种智能分析生长状态的种植温室 |
CN105850585A (zh) * | 2016-04-08 | 2016-08-17 | 佛山市金蓝领教育科技有限公司 | 一种可分析生长状态的种植温室 |
CN106803209B (zh) * | 2017-01-13 | 2020-09-18 | 浙江求是人工环境有限公司 | 实时数据库和先进控制算法的作物培育模式分析优化方法 |
CN106897830A (zh) * | 2017-02-23 | 2017-06-27 | 佛山市融信通企业咨询服务有限公司 | 一种组织培养技术员绩效计算系统 |
CN106897829A (zh) * | 2017-02-23 | 2017-06-27 | 佛山市融信通企业咨询服务有限公司 | 一种智能化组培技术员绩效考核方法 |
CN106779503A (zh) * | 2017-02-23 | 2017-05-31 | 佛山市融信通企业咨询服务有限公司 | 一种智能化组培技术员绩效考核系统 |
CN109032212A (zh) * | 2017-06-09 | 2018-12-18 | 台湾海博特股份有限公司 | 自动扫描植物表型分析系统 |
CN109752376A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-05-14 | 佛山科学技术学院 | 一种基于计算机视觉的皇帝柑健康监测系统 |
CN110133201A (zh) * | 2019-06-11 | 2019-08-16 | 湖南省园艺研究所 | 一种基于多传感器的梅花耐热性能指标监测系统及方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7987632B2 (en) * | 2005-12-21 | 2011-08-02 | The Institute For Technology Development | Expert system for controlling plant growth in a contained environment |
CN102506938A (zh) * | 2011-11-17 | 2012-06-20 | 江苏大学 | 基于多传感信息的温室作物生长和环境信息检测方法 |
CN102550374A (zh) * | 2012-03-18 | 2012-07-11 | 四川农业大学 | 结合计算机视觉和多传感器的作物灌溉系统 |
CN202773632U (zh) * | 2012-07-25 | 2013-03-13 | 北京农业信息技术研究中心 | 一种温室水培蔬菜生长监测装置 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3650789B2 (ja) * | 2000-11-21 | 2005-05-25 | 独立行政法人 宇宙航空研究開発機構 | 植物栽培装置および栽培方法 |
CN101324427A (zh) * | 2008-07-31 | 2008-12-17 | 华中科技大学 | 绿叶面积自动测量装置及方法 |
CN102384767B (zh) * | 2011-11-17 | 2014-03-12 | 江苏大学 | 一种设施作物生长信息无损检测装置和方法 |
-
2013
- 2013-12-06 CN CN201310658904.9A patent/CN103697937B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7987632B2 (en) * | 2005-12-21 | 2011-08-02 | The Institute For Technology Development | Expert system for controlling plant growth in a contained environment |
CN102506938A (zh) * | 2011-11-17 | 2012-06-20 | 江苏大学 | 基于多传感信息的温室作物生长和环境信息检测方法 |
CN102550374A (zh) * | 2012-03-18 | 2012-07-11 | 四川农业大学 | 结合计算机视觉和多传感器的作物灌溉系统 |
CN202773632U (zh) * | 2012-07-25 | 2013-03-13 | 北京农业信息技术研究中心 | 一种温室水培蔬菜生长监测装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN103697937A (zh) | 2014-04-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103697937B (zh) | 环境与植株生长态势协同监测分析装置及方法 | |
Cabrera‐Bosquet et al. | High‐throughput estimation of incident light, light interception and radiation‐use efficiency of thousands of plants in a phenotyping platform | |
WO2019113998A1 (zh) | 一种盆栽生菜的综合长势监测方法及装置 | |
CN102565061A (zh) | 作物生物量无损检测图像采集处理装置及检测方法 | |
KR20180006735A (ko) | 사물인터넷 기반 식물 재배 데이터 수집 및 관리 시스템 | |
CN101718522A (zh) | 一种植物生长的非接触式无损检测装置及其检测方法 | |
KR20190143680A (ko) | IoT 기반 온실 내 작물 생육상태 실시간 모니터링 시스템 | |
CN101957360B (zh) | 一种测量地表蒸散量的方法及系统 | |
CN103278503A (zh) | 一种基于多传感器技术的葡萄水分胁迫诊断方法及系统 | |
KR20210077504A (ko) | 스마트팜 데이터 생육연동시스템 | |
US11895939B2 (en) | Cohort phenotyping system for plant factory with artificial lighting | |
CN107436340B (zh) | 一种植物根冠一体化监测系统及方法 | |
CN207264228U (zh) | 一种优化植物生长的植物柜及控制系统 | |
Chen et al. | LAI-NOS: An automatic network observation system for leaf area index based on hemispherical photography | |
CN103412141B (zh) | 一种基于机器视觉的葡萄新梢生长速率测量系统及方法 | |
CN205718882U (zh) | 一种叶面积指数监测系统 | |
Huang et al. | Topographic effects on estimating net primary productivity of green coniferous forest in complex terrain using Landsat data: a case study of Yoshino Mountain, Japan | |
CN104359428B (zh) | 一种长时间序列野外森林叶面积指数测量仪及其测量方法 | |
Hearst | Remote sensing of soybean canopy cover, color, and visible indicators of moisture stress using imagery from unmanned aircraft systems | |
Joo et al. | Growth analysis system for IT-based plant factory | |
Qu et al. | MLAOS: A multi-point linear array of optical sensors for coniferous foliage clumping index measurement | |
CN106154951A (zh) | 具有拍照功能的家庭花卉种植监测仪 | |
Srinet et al. | Coupling Earth observation and eddy covariance data in light-use efficiency based model for estimation of forest productivity | |
CN205449158U (zh) | 一种一体化遥感测量系统 | |
CN109032212A (zh) | 自动扫描植物表型分析系统 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20230907 Address after: 201306 C, 888, west two road, Nanhui new town, Pudong New Area, Shanghai Patentee after: Shanghai Languiqi Technology Development Co.,Ltd. Address before: 200240 No. 800, Dongchuan Road, Shanghai, Minhang District Patentee before: SHANGHAI JIAO TONG University |
|
TR01 | Transfer of patent right |