CN105123482A - 一种智能植物生长箱及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是一种智能植物生长箱及其控制方法，该装置包括箱体、四根连接杆、监控摄像头、滑动支架、光源、光源驱动装置、存储模块及控制终端；四根连接杆分别设置于箱体的四个侧边上，连接杆的两端伸出箱体的顶板和底板；滑动支架横向设置于相邻的两根连接杆上，沿该连接杆纵向滑动；监控摄像头套设于滑动支架上，沿滑动支架横向滑动；光源设置于箱体的顶板；监控摄像头的输出接控制终端的输入；控制终端的输出接光源驱动装置的输入；光源包括多个多种单色光源，每个单色光源与对应的光源驱动装置的输出连接。通过监控摄像头对生长箱内的植物进行实时监控，再由控制终端对生长箱的环境进行配置，为植物生长提供一个适宜的环境。

Description

一种智能植物生长箱及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种智能植物生长箱及其控制方法，特别是一种智能植物工厂生长箱、家庭植物生长箱及其控制方法。
背景技术
随着人口增长对植物的产量、品质的要求越来越高，植物生长箱应运而生。植物生长箱能为植物的生长与发育创造出最佳的人工环境。它是一种高度节约化立体农业生产方式，采用完全工厂化流程式作业的生产模式，规避了外界气候因子的一切干扰，实现了栽培环境的精确模拟，生产出的植物品质好、产量高。植物生长箱具有传统栽培模式无法比拟的优势。
在专利号为CN103704063A中阐述了一种植物生长装置及利用植物生长装置控制植物生长的方法，其存在的主要缺点有：1、该装置的光源为白光LED或OLED照明装置，无法针对不同植物提供其生长光谱，导致光能利用率较低；2、该装置虽然内置温度、湿度等信号采集传感器，但仅根据其相对含量变化做出相应补给，无法根据植物的长势进行实时补给，无法使植物以适宜的速度生长；3、该装置对于植物生长阶段、生长情况等的判断均为人眼，无法批量实时的处理相关信息，不利于规模化的植物工厂生产；4、该装置为单一装置，无法对其进行扩展，不利于规模化的植物工厂生产。
专利号为CN103308459A阐述了一种植物特征光谱试验箱及其实验方法，其存在的主要缺点有：该装置仅为确定植物生长光谱所用，无法对实际生产中会有误差进行调整。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种智能植物生长箱及其控制系统。
本发明采用以下技术方案实现：一种智能植物生长箱，其特征在于：包括箱体、四根连接杆、监控摄像头、滑动支架、光源、电流控制模块、存储模块及控制终端；四根连接杆分别设置于所述箱体的四个侧边上，所述连接杆的两端伸出箱体的顶板和底板，伸出部分设有连接结构；所述滑动支架横向设置于相邻的两根连接杆上，沿该连接杆可纵向滑动；所述监控摄像头套设于所述滑动支架上，可沿滑动支架横向滑动；所述光源设置于所述箱体的顶板；所述监控摄像头的输出接所述控制终端的输入；所述存储模块与所述控制终端连接；所述控制终端的输出接电流控制模块的输入；所述光源包括多个多种单色灯，每个单色灯与对应的电流控制模块的输出连接。
在本发明一实施例中，所述箱体的侧面采用单向透视玻璃。
在本发明一实施例中，还包括安装在箱体内的温度传感器、湿度传感器、气体传感器、温度调节装置、湿度调节及气体调节装置；所述温度传感器、湿度传感器及气体传感器的输出分别与所述控制终端的输入连接；所述控制终端的输出分别与温度调节装置、湿度调节及气体调节装置连接。
较佳的，所述单色灯为单色LED灯或单色OLED灯。
本发明还提供一种基于上述的智能植物生长箱的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1：不同单色光源在不同的电流下发出不同的功率强度，通过对不同单色灯的电流控制模块进行控制形成植物生长所需的光谱，将光谱及对应的电流值预先存储于所述存储单元；步骤S2：所述监控摄像头一定时间间隔对植物的长势进行拍摄，并将拍摄的图像数据信息发送至所述控制终端，通过控制终端对图像数据信息进行分析，得到植物的生长周期及其所需要的光谱，将植物的生长周期及其所需要的光谱与S1得到的光谱及对应的电流值进行比对，得到相应周期的所需光谱所对应的电流，并将该信息存储于存储模块中，在植物生长周期中通过控制电流模块电流的大小来控制植物生长所需要的光谱；步骤S3：所述控制终端不同时间所采集到的图像数信息据进行对比，判断植物的生长速度，若植物长速过慢则加强光源的辐射功率加快其长速；若生长过快则通过降低光源的辐射功率来减缓其长速。
在本发明一实施例中，所述生长箱箱体的侧面采用单向透视玻璃；箱体内部光线无法外射，减少光污染，外部可以看到内部植物生长，不影响对植物的实地观察检测和观赏。
在本发明一实施例中，所述生长箱还包括安装在箱体内的温度传感器、湿度传感器、气体传感器、温度调节装置、湿度调节及气体调节装置；所述温度传感器、湿度传感器及气体传感器的将采集得到的温度信息、湿度信息及气体成分含量信息传送至所述控制终端；所述控制终端将采集得到的温度信息、湿度信息及气体成分含量信息与预先存储的植物不同周期所需的温度、湿度及气体成分、含量进行对比，再控制终端控制温度调节装置、湿度调节及气体调节装置对所述生长箱的温度、湿度及气体成分、含量进行调整。
在本发明一实施例中，所述控制终端不同时间所采集到的图像数信息据进行对比，判断植物的生长速度，同时结合生长箱内部的营养液的补给余量判断营养液是否充足，若营养液过剩则抽掉其中部分营养液，若营养液不足则补充营养液，确保植物处于正常的生长态势。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：实现植物的特征生长光谱照明，对于不同的生长周期采用不同的生长光谱，同时根据长势改变其辐射功率，使植物生长速度最合理化，同时最大化光能利用率；实现植物生长的实时监控，对影响植物生长的各项参数实时监控和修改，实现对植物生长营养液等补给的实时合理调控，减少营养液的浪费，实现植物生长状态和成本的最佳控制；箱体上下两端突出的连接柱，使生长箱可扩展多层叠放，节约占地面积，实现规模化生产提高生产效率。
附图说明
图1为本发明的箱体结构示意图。
图2为本发明的原理控制框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
本发明提供了一种植物生长箱，其特征在于：包括箱体、四根连接杆4、监控摄像2头、滑动支架3、光源5、电流控制模块、存储模块及控制终端；四根连接杆4分别设置于所述箱体的四个侧边上，所述连接杆的两端伸出箱体的顶板1和底板6，伸出部分设有连接结构；所述滑动支架3横向设置于相邻的两根连接杆上，沿该连接杆可纵向滑动；所述监控摄像头2套设于所述滑动支架上，可沿滑动支架横向滑动；所述光源5设置于所述箱体的顶板1；所述监控摄像头的输出接所述控制终端的输入；所述存储模块与所述控制终端连接；所述控制终端的输出接电流控制模块的输入；所述光源包括多个多种单色灯，每个单色灯与对应的电流控制模块的输出连接。主要结构示意图参见图1。通过连接杆伸出部分的连接结构实现了叠层扩展、横向扩展等功能，方便规模化生产提高生产效率。
在本发明一实施例中，所述箱体的侧面采用单向透视玻璃。箱体内部光线无法外射，减少光污染，外部可以看到内部植物生长，不影响对植物的实地观察检测和观赏。
在本发明一实施例中，还包括安装在箱体内的温度传感器、湿度传感器、气体传感器、温度调节装置、湿度调节及气体调节装置；所述温度传感器、湿度传感器及气体传感器的输出分别与所述控制终端的输入连接；所述控制终端的输出分别与温度调节装置、湿度调节及气体调节装置连接。
较佳的，所述单色灯为单色LED灯或单色OLED灯。
本发明还提供一种基于上述的智能植物生长箱的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤S1：不同单色光源在不同的电流下发出不同的功率强度，通过对不同单色灯的电流控制模块进行控制形成植物生长所需的光谱，将光谱及对应的电流值预先存储于所述存储单元；步骤S2：所述监控摄像头一定时间间隔对植物的长势进行拍摄，并将拍摄的图像数据信息发送至所述控制终端，通过控制终端对图像数据信息进行分析，得到植物的生长周期及其所需要的光谱，将植物的生长周期及其所需要的光谱与S1得到的光谱及对应的电流值进行比对，得到相应周期的所需光谱所对应的电流，并将该信息存储于存储模块中，在植物生长周期中通过控制电流模块电流的大小来控制植物生长所需要的光谱；步骤S3：所述控制终端不同时间所采集到的图像数信息据进行对比，判断植物的生长速度，若植物长速过慢则加强光源的辐射功率加快其长速；若生长过快则通过降低光源的辐射功率来减缓其长速。
在本发明一实施例中，所述生长箱还包括安装在箱体内的温度传感器、湿度传感器、气体传感器、温度调节装置、湿度调节及气体调节装置；所述温度传感器、湿度传感器及气体传感器的将采集得到的温度信息、湿度信息及气体成分含量信息传送至所述控制终端；所述控制终端将采集得到的温度信息、湿度信息及气体成分含量信息与预先存储的植物不同周期所需的温度、湿度及气体成分、含量进行对比，再控制终端控制温度调节装置、湿度调节及气体调节装置对所述生长箱的温度、湿度及气体成分、含量进行调整。控制原理框图参见图2。
在本发明一实施例中，所述控制终端不同时间所采集到的图像数信息据进行对比，判断植物的生长速度，同时结合生长箱内部的营养液的补给余量判断营养液是否充足，若营养液过剩则抽掉其中部分营养液，若营养液不足则补充营养液，确保植物处于最佳的生长态势。
本领域技术人员可以在不违背本发明的原理和实质的前提下对本具体实施例做出各种修改或补充或者采用类似的方式替代，但是这些改动均落入本发明的保护范围。因此本发明技术范围不局限于上述实施例。

Claims (8)

1.一种智能植物生长箱，其特征在于：包括箱体、四根连接杆、监控摄像头、滑动支架、光源、电流控制模块、存储模块及控制终端；
四根连接杆分别设置于所述箱体的四个侧边上，所述连接杆的两端伸出箱体的顶板和底板，伸出部分设有连接结构；所述滑动支架横向设置于相邻的两根连接杆上，沿该连接杆纵向滑动；所述监控摄像头套设于所述滑动支架上，沿滑动支架横向滑动；所述光源设置于所述箱体的顶板；所述监控摄像头的输出接所述控制终端的输入；所述存储模块与所述控制终端连接；所述控制终端的输出接电流控制模块的输入；所述光源包括多个多种单色灯，每个单色灯与对应的电流控制模块的输出连接。
2.根据权利要求1所述的智能植物生长箱，其特征在于：所述箱体的侧面采用单向透视玻璃。
3.根据权利要求1所述的智能植物生长箱，其特征在于：包括安装在箱体内的温度传感器、湿度传感器、气体传感器、温度调节装置、湿度调节及气体调节装置；所述温度传感器、湿度传感器及气体传感器的输出分别与所述控制终端的输入连接；所述控制终端的输出分别与温度调节装置、湿度调节及气体调节装置连接。
4.根据权利要求1所述的智能植物生长箱，其特征在于：所述单色灯为单色LED灯或单色OLED灯。
5.一种基于权利要求1所述的智能植物生长箱的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤S1：不同单色光源在不同的电流下发出不同的光强度，通过对不同单色灯的电流控制模块进行控制形成植物生长所需的光谱，将光谱及对应的电流值预先存储于所述存储单元；
步骤S2：所述监控摄像头一定时间间隔对植物的长势进行拍摄，并将拍摄的图像数据信息发送至所述控制终端，通过控制终端对图像数据信息进行分析，得到植物的生长周期及其所需要的光谱，将植物的生长周期及其所需要的光谱与S1得到的光谱及对应的电流值进行比对，得到相应周期的所需光谱所对应的电流，并将该信息存储于存储模块中，在植物生长周期中通过控制电流模块电流的大小来控制植物生长所需要的光谱；
步骤S3：所述控制终端不同时间所采集到的图像数信息据进行对比，判断植物的生长速度，若植物长速过慢则加强光源的辐射功率加快其长速；若生长过快则通过降低光源的辐射功率来减缓其长速。
6.根据权利要求5所述的智能植物生长箱的控制方法，其特征在于：所述生长箱箱体的侧面采用单向透视玻璃；箱体内部光线无法外射，减少光污染，外部可以看到内部植物生长，不影响对植物的实地观察检测。
7.根据权利要求5所述的智能植物生长箱的控制方法，其特征在于：所述生长箱还包括安装在箱体内的温度传感器、湿度传感器、气体传感器、温度调节装置、湿度调节及气体调节装置；所述温度传感器、湿度传感器及气体传感器的将采集得到的温度信息、湿度信息及气体成分含量信息传送至所述控制终端；所述控制终端将采集得到的温度信息、湿度信息及气体成分含量信息与预先存储的植物不同周期所需的温度、湿度及气体成分、含量进行对比，再控制终端控制温度调节装置、湿度调节及气体调节装置对所述生长箱的温度、湿度及气体成分、含量进行调整。
8.根据权利要求5所述的智能植物生长箱的控制方法，其特征在于：所述控制终端不同时间所采集到的图像数信息据进行对比，判断植物的生长速度，同时结合生长箱内部的营养液的补给余量判断营养液是否充足，若营养液过剩则抽掉其中部分营养液，若营养液不足则补充营养液，确保植物处于正常的生长态势。
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