CN105867492A - 一种大棚内智能温控培育多种植物的方法 - Google Patents

一种大棚内智能温控培育多种植物的方法 Download PDF

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龙华
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Abstract

本发明涉及一种大棚内智能温控培育多种植物的方法，属于大棚温控多种类植物种植技术领域。首先，针对大棚内各区域需培育的所有品种的植物，建立完备的大棚植物资料数据库；其次，建立植物图像信息识别图库；然后，进行植物图像信息收集，并将收集汇总的图像上传至总控制台，总控制台对收集的图像信息进行模式识别处理后，根据模式识别处理的结果向温控单元发送相应指令；最后，温控单元执行接收到的指令。本发明为大棚内适温培育多种植物提供一种合理、高效、便捷的解决方案，不仅节约了棚内的空间资源，且有效提高了多样种植物的成活率，大幅度提高大棚植物多样种培育的效益。

Description

一种大棚内智能温控培育多种植物的方法
技术领域
本发明涉及一种大棚内智能温控培育多种植物的方法，属于大棚温控多种类植物种植技术领域。
背景技术
大棚培育植物作为新农业生产种植方式被广泛用于作物培育生产上，不仅能提高经济效益，抵御自然灾害，且能使高寒地区、沙漠及干旱地区的植物种植业高效快速的发展，在农业中占据着不可取代的重要地位。目前，随着科技的日益发展和能源压力的日益加剧，如何高效率的利用现有能源并最大化的发挥科技效益，成为了当今各行各业的所面临一个重要问题。大棚培育植物种植业作为一个高耗能产业，其不仅能耗高，且配套的温控装置多智能化程度低，工作效率差，在很大程度上阻碍了相关工作的开展。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提出一种大棚内智能温控培育多种植物的方法，用以解决上述问题。
本发明的技术方案是：一种大棚内智能温控培育多种植物的方法，首先，针对大棚内各个区域所需培育的所有品种的植物，建立大棚植物资料数据库；其次，建立植物图像信息识别图库；然后，进行植物图像信息收集，并将收集汇总的图像上传至总控制台，总控制台对收集的图像信息进行模式识别处理后，根据模式识别处理的结果向温控单元发送相应指令；最后，温控单元执行接收到的指令。
具体步骤为：
Step1：建立大棚植物资料数据库：
收集大棚内各个区域所需培育的所有品种的植物信息，根据植物品种的不同，通过查阅资料设定其生长最佳温度Pi，湿度及营养液配比率并登记存储以上信息，建立大棚植物资料数据库；
Step2：建立植物图像信息识别图库：
首先，采集大棚内各个区域所需培育的所有品种的植物叶片及各生长阶段图像；然后，依次对采集到的图像进行数字图像处理，并对数字图像处理的结果进行标识存储；登记存储以上信息，建立植物图像信息识别图库；
Step3：进行图像信息收集：
在对大棚内各区域多种植物适温培育的过程中，采用数字摄像头对棚内植物的叶片及状态进行图像采集，并将实时采集的图像传送到控制总控制台；
Step4：总控制台识别并发送命令：
Step4.1：总控制台接收到实时采集的图像后，对图像进行数字图像处理，并调用图像信息识别图库中的数据，通过信息匹配，对采集的图像进行智能识别：
Step4.1.1、识别出该棚内区域1中的图像中没有植物，则总控制台任务该区域植物为空，总控制台向温控单元发出无植物培育的指令；
Step4.1.2、识别出该棚内区域2的图像中植物的品种，则总控制台调用大棚植物资料数据库中的数据，并通过建立模型计算出湿度及营养液剂量；最后，总控制台将被识别植物的室温值pi、需水量wi及营养液剂量qi发送到温控单元；
(1)建立温度，需水量及营养液剂量计算模型；
(pi,wi)＝(pi,qi+xi)
式中：pi表示室温值，wi表示需水量，qi表示营养液剂量，xi表示搅拌营养液所需的浇灌用水量；
(2)针对当前区域采集图像中的被识别的植物，控制中心将室温值pi、需水量wi、营养液剂量qi及调节指令发送到温控单元；
Step5：温控单元执行接收到的指令：温控单元根据接收的总控制台指令内容执行指令。
Step5.1、执行单元接收到无植物培育的指令后，则关闭温度控制器阀门，停止供能；
Step5.2、执行单元接收到室温值pi、需水量wi及营养液剂量qi及调节指令后，则按室温值设定温度控制器阀门，并量取出实际需水量wi、营养液剂量qi，且搅拌均匀后，进行营养供应。
本发明的有益效果是：
1、本发明专利通过建立完备的大棚植物资料数据库、植物图像信息识别图库，并采用数字图像处理等技术，实现了对大棚内植物的品种及生长状态的智能识别；并针对智能识别的结果，实现了对大棚内不同品种植物的温度控制，需水量、营养液剂量的精确计算及控制。
2、本发明专利针对现有大棚温控装置智能化程度低，工作效率差，能源使用不合理等一系列问题，提出了一种高效、科学的解决方案，不仅节约了人力资源、能源等，大幅度提高了工作效率，且有效提高了植物产量，实现了针对大棚植物的智能化温控培育，同时，在很大程度上对大棚植物温控培育解决方案做出了探索。
附图说明
图1是本发明的总体流程图；
图2是本发明的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。
一种大棚内智能温控培育多种植物的方法，首先，针对大棚内各个区域所需培育的所有品种的植物，建立大棚植物资料数据库；其次，建立植物图像信息识别图库；然后，进行植物图像信息收集，并将收集汇总的图像上传至总控制台，总控制台对收集的图像信息进行模式识别处理后，根据模式识别处理的结果向温控单元发送相应指令；最后，温控单元执行接收到的指令。
具体步骤为：
Step1：建立大棚植物资料数据库：
收集大棚内各个区域所需培育的所有品种的植物信息，根据植物品种的不同，通过查阅资料设定其生长最佳温度Pi，湿度及营养液配比率并登记存储以上信息，建立大棚植物资料数据库；
Step2：建立植物图像信息识别图库：
首先，采集大棚内各个区域所需培育的所有品种的植物叶片及各生长阶段图像；然后，基于VC6.0软件平台，用C++语言实现图像识别功能，依次对采集到的图像进行数字图像处理，并对数字图像处理的结果进行标识存储；登记存储以上信息，建立植物图像信息识别图库；
Step3：进行图像信息收集：
在对大棚内各区域多种植物适温培育的过程中，采用数字摄像头对棚内植物的叶片及状态进行图像采集，并将实时采集的图像传送到控制总控制台；
Step4：总控制台识别并发送命令：
Step4.1：总控制台接收到实时采集的图像后，对图像进行数字图像处理，并调用图像信息识别图库中的数据，通过信息匹配，对采集的图像进行智能识别：
Step4.1.1、识别出该棚内区域1中的图像中没有植物，则总控制台任务该区域植物为空，总控制台向温控单元发出无植物培育的指令；
Step4.1.2、识别出该棚内区域2的图像中植物的品种，则总控制台调用大棚植物资料数据库中的数据，并通过建立模型计算出湿度及营养液剂量；最后，总控制台将被识别植物的室温值pi、需水量wi及营养液剂量qi发送到温控单元；
(1)建立温度，需水量及营养液剂量计算模型；
(pi,wi)＝(pi,qi+xi)
式中：pi表示室温值，wi表示需水量，qi表示营养液剂量，xi表示搅拌营养液所需的浇灌用水量；
(2)针对当前区域采集图像中的被识别的植物，控制中心将室温值pi、需水量wi、营养液剂量qi及调节指令发送到温控单元；
Step5：温控单元执行接收到的指令：温控单元根据接收的总控制台指令内容执行指令。
Step5.1、执行单元接收到无植物培育的指令后，则关闭温度控制器阀门，停止供能；
Step5.2、执行单元接收到室温值pi、需水量wi及营养液剂量qi及调节指令后，则按室温值设定温度控制器阀门，并量取出实际需水量wi、营养液剂量qi，且搅拌均匀后，进行营养供应。
实施例1：
已知大棚1内共有四个区域培育植物，每个区域有一种植物，通过查阅资料，根据植物种类及生长阶段设定其室温值pi、需水量wi及营养液剂量qi并在Access数据库软件中登记存储以上信息，建立大棚植物资料数据库；具体如表1所示：
表1：
植物名称 室温值 需水量 营养液剂量
栀子花开花期 21℃ 40g/dm2 3.33g/dm2
紫罗兰幼芽期 17℃ 25g/dm2 3g/dm2
丁香花开花期 11℃ 32g/dm2 4.8g/dm2
杜鹃花成熟期 18℃ 45g/dm2 2.6g/dm2
Step2：针对以上四种植物，分别采集每种植物幼芽阶段、开花阶段、成熟阶段的叶片图像各5张；然后，基于VC6.0软件平台，用C++语言实现图像识别功能，依次对采集到的图像进行数字图像处理，并对数字图像处理的结果以“植物的品种名称_阶段_数字标号”进行命名存储；登记存储以上信息，建立植物图像信息识别图库；
Step3：进行图像信息收集；在对大棚内各区域多种植物适温培育的过程中，采用数字摄像头对棚内植物的叶片及状态进行图像采集，并将实时采集的图像传送到控制总控制台；
Step4：总控制台识别并发送命令：
Step4.1：控总控制台接收到实时采集的图像后，对图像进行数字图像处理，并调用图像信息识别图库中的数据，通过信息匹配，对采集的图像进行智能识别：
1、识别出该棚内区域1中的图像中没有植物，则总控制台任务该区域植物为空，总控制台向温控单元发出无植物培育的指令；
所述图像中没有识别出植物，主要原因在于摄像头采集到了大棚区域间隔过道或者该区域植物已收获还未重新种植，所以没有识别出植物；
2、识别出该棚内区域2的图像中植物的品种，则总控制台调用大棚植物资料数据库中的数据，并通过建立模型计算出湿度及营养液剂量(计算结果如表2所示)；最后，总控制台将被识别植物的室温值pi、需水量wi及营养液剂量qi发送到温控单元；
表2：
植物名称 室温值 需水量 营养液剂量 搅拌营养液用水
栀子花开花期 21℃ 40g/dm2 3.33g/dm2 36.67g/dm2
紫罗兰幼芽期 17℃ 25g/dm2 3g/dm2 22g/dm2
丁香花开花期 11℃ 32g/dm2 4.8g/dm2 27.2g/dm2
杜鹃花成熟期 18℃ 45g/dm2 2.6g/dm2 42.4g/dm2
Step5：温控单元执行接收到的指令：温控单元根据接收的总控制台指令内容执行指令。
1、执行单元接收到无植物培育的指令后，则关闭温度控制器阀门，停止供能；
2、执行单元接收到室温值pi、需水量wi及营养液剂量qi及调节指令后，则按室温值设定温度控制器阀门，并量取出实际需水量wi、营养液剂量qi，且搅拌均匀后，进行营养供应。
实施例2：
已知大棚2内共有两个区域培育植物，每个区域有一种植物，通过查阅资料，根据植物种类及生长阶段设定其室温值pi、需水量wi及营养液剂量qi并在Access数据库软件中登记存储以上信息，建立大棚植物资料数据库；具体如表1所示：
表1：
植物名称 室温值 需水量 营养液剂量
草莓幼芽期 26℃ 37g/dm2 6.4g/dm2
马奶葡萄幼芽期 30℃ 29g/dm2 4.3g/dm2
Step2：针对以上两种植物，分别采集每种植物幼芽阶段、开花阶段、结果阶段的叶片图像各5张；然后，基于VC6.0软件平台，用C++语言实现图像识别功能，依次对采集到的图像进行数字图像处理，并对数字图像处理的结果以“植物的品种名称_阶段_数字标号”进行命名存储；登记存储以上信息，建立植物图像信息识别图库；
Step3：进行图像信息收集；在对大棚内各区域多种植物适温培育的过程中，采用数字摄像头对棚内植物的叶片及状态进行图像采集，并将实时采集的图像传送到控制总控制台；
Step4：总控制台识别并发送命令：
Step4.1：控总控制台接收到实时采集的图像后，对图像进行数字图像处理，并调用图像 信息识别图库中的数据，通过信息匹配，对采集的图像进行智能识别：
1、识别出该棚内区域1中的图像中没有植物，则总控制台任务该区域植物为空，总控制台向温控单元发出无植物培育的指令；
所述图像中没有识别出植物，主要原因在于摄像头采集到了大棚区域间隔过道或者该区域植物已收获还未重新种植，所以没有识别出植物；
2、识别出该棚内区域2的图像中植物的品种，则总控制台调用大棚植物资料数据库中的数据，并通过建立模型计算出湿度及营养液剂量(计算结果如表2所示)；最后，总控制台将被识别植物的室温值pi、需水量wi及营养液剂量qi发送到温控单元；
表2：
植物名称 室温值 需水量 营养液剂量 搅拌营养液用水
草莓幼芽期 26℃ 37g/dm2 6.4g/dm2 30.6g/dm2
马奶葡萄幼芽期 30℃ 29g/dm2 4.3g/dm2 24.7g/dm2
Step5：温控单元执行接收到的指令：温控单元根据接收的总控制台指令内容执行指令。
1、执行单元接收到无植物培育的指令后，则关闭温度控制器阀门，停止供能；
2、执行单元接收到室温值pi、需水量wi及营养液剂量qi及调节指令后，则按室温值设定温度控制器阀门，并量取出实际需水量wi、营养液剂量qi，且搅拌均匀后，进行营养供应。
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (2)

1.一种大棚内智能温控培育多种植物的方法，其特征在于：首先，针对大棚内各个区域所需培育的所有品种的植物，建立大棚植物资料数据库；其次，建立植物图像信息识别图库；然后，进行植物图像信息收集，并将收集汇总的图像上传至总控制台，总控制台对收集的图像信息进行模式识别处理后，根据模式识别处理的结果向温控单元发送相应指令；最后，温控单元执行接收到的指令。
2.根据权利要求1所述的大棚内智能温控培育多种植物的方法，其特征在于具体步骤为：
Step1：建立大棚植物资料数据库：
收集大棚内各个区域所需培育的所有品种的植物信息，根据植物品种的不同，通过查阅资料设定其生长最佳温度Pi，湿度及营养液配比率并登记存储以上信息，建立大棚植物资料数据库；
Step2：建立植物图像信息识别图库：
首先，采集大棚内各个区域所需培育的所有品种的植物叶片及各生长阶段图像；然后，依次对采集到的图像进行数字图像处理，并对数字图像处理的结果进行标识存储；登记存储以上信息，建立植物图像信息识别图库；
Step3：进行图像信息收集：
在对大棚内各区域多种植物适温培育的过程中，采用数字摄像头对棚内植物的叶片及状态进行图像采集，并将实时采集的图像传送到控制总控制台；
Step4：总控制台识别并发送命令：
Step4.1：总控制台接收到实时采集的图像后，对图像进行数字图像处理，并调用图像信息识别图库中的数据，通过信息匹配，对采集的图像进行智能识别：
Step4.1.1、识别出该棚内区域1中的图像中没有植物，则总控制台任务该区域植物为空，总控制台向温控单元发出无植物培育的指令；
Step4.1.2、识别出该棚内区域2的图像中植物的品种，则总控制台调用大棚植物资料数据库中的数据，并通过建立模型计算出湿度及营养液剂量；最后，总控制台将被识别植物的室温值pi、需水量wi及营养液剂量qi发送到温控单元；
(1)建立温度，需水量及营养液剂量计算模型；
(pi,wi)＝(pi,qi+xi)
式中：pi表示室温值，wi表示需水量，qi表示营养液剂量，xi表示搅拌营养液所需的浇灌用水量；
(2)针对当前区域采集图像中的被识别的植物，控制中心将室温值pi、需水量wi、营养液剂量qi及调节指令发送到温控单元；
Step5：温控单元执行接收到的指令：温控单元根据接收的总控制台指令内容执行指令。
Step5.1、执行单元接收到无植物培育的指令后，则关闭温度控制器阀门，停止供能；
Step5.2、执行单元接收到室温值pi、需水量wi及营养液剂量qi及调节指令后，则按室温值设定温度控制器阀门，并量取出实际需水量wi、营养液剂量qi，且搅拌均匀后，进行营养供应。
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