CN106226309A - 一种植物培养测试系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种植物培养测试系统，包括多个大小相同的测试单元间和测试设备，每个测试单元间的底部正中间设置有相同的水培盒，每个测试单元间的顶部正中间设置有摄像头，摄像头正对着水培盒，每个测试单元间的顶部相同位置上设置有不同波长的照射灯，水培盒包括加液柱、水培皿和收液皿，加液柱竖直向上且下端与水培皿的外侧壁连通，水培皿的侧壁设置有出液孔，水培皿的内侧壁四周设置有凸起。本发明可以保证每个植物都能收到一样高度的水培液，保证测试过程条件的准确，然后可以完成对植物生长的测试。

Description

一种植物培养测试系统
技术领域
本发明涉及培养测试领域，尤其涉及一种植物培养测试系统。
背景技术
现有的温室蔬菜或者反季节蔬菜越来越多地用到了水培和灯光照射，这样可以提高植物的生长速度以及节约土地资源。灯光照射时，不同的光照强度对植物的影响自然是不同的，如过分弱的光会降低植物的光合作用，而过分强的光同样会引起植物灼烧，造成植物枯萎。以及光的不同频谱也会对植物的生长造成影响，如植物对绿光的光合作用效率很低下。现有的不同植物对上述的光强和光谱的反应也是不同的。以及现有的温室蔬菜的栽培指导还是停留在经验数据上，并没有科学的测试系统对植物的生长进行测试。
以及现有的水培植物培养设备无法做到定量供应水培溶液，基本都是要使用人工加夜的方式，人工加液很容易多加或者少加，不同的植物之间，培养液的消耗量也是不同的，人工定量的方式就会使得有些植物溶液过少，有些植物溶液过多，造成加液不均衡，对测试的效果影响也很大。
发明内容
本发明要解决的技术问题，在于提供一种植物培养测试系统，解决现有培养设备加液不均衡的问题。
本发明是这样实现的：一种植物培养测试系统，包括多个大小相同的测试单元间和测试设备，每个测试单元间的底部正中间设置有相同的水培盒，每个测试单元间的顶部正中间设置有摄像头，摄像头正对着水培盒，每个测试单元间的顶部相同位置上设置有不同波长的照射灯，每个测试单元间的四周为封闭不透光，测试设备与每个单元间的摄像头和照射灯连接，测试设备用于根据设置控制照射灯的占空比和间隔地记录摄像头采集到水培盒上植物轮廓所占的像素点的数量；
水培盒包括加液柱、水培皿和收液皿，加液柱竖直向上且下端与水培皿的外侧壁连通，水培皿的侧壁设置有出液孔，水培皿的内侧壁四周设置有凸起，凸起上设置有支撑板，支撑板上设置有多个通孔，支撑板的中间顶面设置有凹槽，水培皿的上沿内侧设置有环槽，环槽内设置有固定板，固定板中间设置有圆孔，水培皿的底面设置有多个第一支脚，第一支脚内设置有磁块，收液皿的底面设置有多个第二支脚，第二支脚内设置有铁块，水培皿设置在收液皿内，第一支脚内的磁块用于吸引第二支脚内的铁块。
进一步地，每个测试单元间的相同位置还具有电热丝和温度传感器，每个测试单元间的电热丝、温度传感器与测试设备连接，测试设备用于通过温度传感器采集到测试单元间的温度低于预设值后启动电热丝进行加热。
进一步地，测试设备用于记录摄像头采集水培盒上植物轮廓所占的像素点的数量包括：
测试设备用于将当前采集的图像与上一次采集的图像比对后差异的轮廓作为植物轮廓。
进一步地，测试设备还用于记录植物生长增量，所述植物生长增量为当前植物轮廓所占的像素点的数量减去上次采集的植物轮廓所占的像素点的数量并除于上次采集的植物轮廓所占的像素点的数量。
进一步地，每个测试单元间的底面为非绿色，所述植物为绿色植物，测试设备还用于将记录摄像头采集的绿色像素点的数量作为植物轮廓所占的像素点的数量。
本发明具有如下优点：水培盒可以缓慢通过加液柱一直给水培皿加入水培液，多余的水培液会从出液孔回收到收液皿中，这样可以保持水培皿中的液面不变化，保证每个植物都能收到一样高度的水培液，使得测试的条件相同。通过摄像头的记录，可以知道不同光强和光谱情况下植物生长的情况，这样可以选择植物生长情况较好的光强和光谱进行植物水培，使得水培效率得到提高。
附图说明
图1为本发明的测试单元间的结构示意图。
图2为本发明的水培盒结构示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
请参阅图1和图2，本发明提供一种植物培养测试系统，包括多个大小相同的测试单元间1和测试设备2。测试设备可以是一个电脑，测试单元间可以是一个方体型的盒子。每个测试单元间的底部正中间设置有相同的水培盒3，水培盒用于培养植物，现有的水培技术中常用到水培盒对植物进行水培。水培盒内设置有相同的植物培养液4，植物培养液用于给植物提供营养和水分。每个测试单元间的顶部正中间设置有摄像头5，摄像头正对着水培盒，即摄像头的视角中心为水培盒。每个测试单元间的顶部相同位置上设置有不同波长的照射灯6，波长不同即照射灯的光谱是不一样的。照射灯可以是LED，则现有的红光、白光、蓝光、黄光等不同光的LED即是不同波长的LED。每个测试单元间的四周为封闭不透光，不透光可以避免不同测试单元间之间的影响。测试设备与每个单元间的摄像头和照射灯连接，测试设备用于根据设置控制照射灯的占空比和间隔地记录摄像头采集到水培盒上植物轮廓所占的像素点的数量。
水培盒包括加液柱10、水培皿11和收液皿12，加液柱竖直向上且下端与水培皿的外侧壁连通，水培皿的侧壁设置有出液孔13，水培皿的内侧壁四周设置有凸起14，凸起上设置有支撑板15，支撑板上设置有多个通孔16，支撑板的中间顶面设置有凹槽17，水培皿的上沿内侧设置有环槽18，环槽内设置有固定板19，固定板中间设置有圆孔20，水培皿的底面设置有多个第一支脚21，第一支脚内设置有磁块22，收液皿的底面设置有多个第二支脚23，第二支脚内设置有铁块24，水培皿设置在收液皿内，第一支脚内的磁块用于吸引第二支脚内的铁块。
其中，加液柱用于与加液管连接，这样水培液可以通过加液柱加到水培皿中。出液孔用于限定水培皿中水培液的高度，使得每个水培皿的水培液的量都是一致的。收液皿用于收集水培液，多余的水培液就会进入到收液皿中，可以进行回收利用。凸起用于固定住支撑板，使得支撑板不至于掉到水培皿中。支撑板用于支撑水培植物，上面的通孔可以让水培液流动，凹槽可以将植物放置在该处。环槽用于放置固定板，固定板上的圆孔用于固定住植物，使得植物不会倒伏。第一支脚与第二支脚可以相互吸引，这样方便收液皿固定在水培皿的下方。水培皿的磁块也可以将水培皿固定在铁板的桌面上，避免水培皿移位后掉落在地。
本发明在使用的时候，可以缓慢通过加液柱一直给水培皿加入水培液，多余的水培液会从出液孔回收到收液皿中，这样可以保持水培皿中的液面不变化，保证每个植物都能收到一样高度的水培液，使得水培液的条件都是相同的。本发明中不同的测试单元间可以设置不同的光强，通过设置照射灯的占空比即可以设置不同的光强。占空比越大，光强越强。通过记录水培盒上植物轮廓的像素点数量可以知道植物生长的体积，通过不同的摄像头采集到的像素点数量的不同，就可以知道不同条件下植物的生长情况。从而可以将生长情况较好的光谱和光强用于后期植物批量培养的条件。本发明中摄像头正对着植物时，植物轮廓即植物在图像中外周的轮廓，植物的生长情况能够较好地反映在植物轮廓的像素点数量上。植物生长旺盛，则植物体积大，占用的像素点数量也就多。由于摄像头是相同的，位置也是相同的，则不同测试单元间的摄像头采集到的像素点可以表征不同测试单元间植物的大小。摄像头对物品的轮廓的分析技术是相对成熟的技术，特别在自动驾驶，人脸识别上或者车牌号识别上，都有较多的应用。主要技术就是通过判断相邻像素点的差异后识别出边界，并判断边界是否连续，如果连续则很可能是轮廓，并用轮廓的可能形状进行进一步排除。
当然，不同的温度对植物的生长也有较大的影响，本发明可以在一个相同的温度下测试，或者可以选择不同的温度进行测试。则每个测试单元间的相同位置还具有电热丝7和温度传感器8，每个测试单元间的电热丝、温度传感器与测试设备连接，测试设备用于通过温度传感器采集到测试单元间的温度低于预设值后启动电热丝进行加热。具体地，即用户可以在测试设备上设置不同单元间之间的温度，而后根据温度传感器采集到测试单元间的温度与设置的温度进行比对，如果测试单元间温度低了，则可以使用电热丝进行加热，否则不进行加热。
正如上述所说的，轮廓识别具有多种实现技术。对于本发明中，由于植物生长是一个变大的过程，则通过采集这个变化可以判断到植物的轮廓。具体地，测试设备用于将当前采集的图像与上一次采集的图像比对后差异的轮廓作为植物轮廓。因为测试单元间中其他的东西都是不变的，只有植物轮廓的不断变大，变大后，则会改变原来图像像素点的像素，通过比对即可以知道哪些像素点有差异，这些有差异的像素点的外周即构成了植物的轮廓。这样的采集方法即可降低轮廓识别的难度。
很多的测试都是停留在最终结果上，即等到植物最终长大后，看哪个植物生长的好，即选择该生长条件为培养条件，这样忽略了生长过程中，不同生长条件对不同生长阶段的影响。即存在一个阶段，这种条件是最适合的，而另一个阶段，则是另外一种条件。为了实现阶段性测试，测试设备还用于记录植物生长增量，所述植物生长增量为当前植物轮廓所占的像素点的数量减去上次采集的植物轮廓所占的像素点的数量并除于上次采集的植物轮廓所占的像素点的数量。本发明还测试不同阶段植物的生长增量，这样的增量可以反应在某个阶段某种条件下植物的生长情况，这样在最终培养时，可以选择每个阶段下增量最大的生长条件作为植物培养不同阶段下的培养条件，实现植物在每个阶段都是最优培养，实现植物最好的生长。
为了进一步降低轮廓采集技术的难度，本发明可以将每个测试单元间的底面设置为非绿色，所述植物为绿色植物，底面上其他的东西也应该是非绿色，测试设备还用于将记录摄像头采集的绿色像素点的数量作为植物轮廓所占的像素点的数量。这样摄像头采集到的绿色像素点就是植物，这样甚至不用去判断轮廓，只要判断像素点是否是绿色即可，很方便。
以及本发明还提供一种植物生长测试方法，应用于测试系统，测试系统包括多个大小相同的测试单元间和测试设备，每个测试单元间的底部正中间设置有相同的水培盒，水培盒内设置有相同的植物培养液，每个测试单元间的顶部正中间设置有摄像头，摄像头正对着水培盒，每个测试单元间的顶部相同位置上设置有不同波长的照射灯，每个测试单元间的四周为封闭不透光，测试设备与每个单元间的摄像头和照射灯连接，本方法包括如下步骤：测试设备根据设置控制照射灯的占空比；测试设备间隔地记录摄像头采集到水培盒上植物轮廓所占的像素点的数量。本发明方法通过不同的摄像头采集到的像素点数量的不同，就可以知道不同条件下植物的生长情况。从而可以将生长情况较好的光谱和光强用于后期植物批量培养的条件。
在某些实施例中，每个测试单元间的相同位置还具有电热丝和温度传感器，每个测试单元间的电热丝、温度传感器与测试设备连接，本方法还包括如下步骤：测试设备通过温度传感器采集测试单元间的温度；测试设备判断测试单元间的温度低于预设值后启动电热丝进行加热；测试设备判断测试单元间的温度高于预设值后关闭电热丝。这样本测试方法可以实现对植物温度的控制和测试。
作为一种轮廓采集的方法，步骤“测试设备记录摄像头采集水培盒上植物轮廓所占的像素点的数量”包括步骤：测试设备将当前采集的图像与上一次采集的图像比对后差异的轮廓作为植物轮廓。这样可以降低技术实现难度。
作为另一种轮廓采集的方法，每个测试单元间的底面为非绿色，所述植物为绿色植物，本方法还包括如下步骤：测试设备将记录摄像头采集的绿色像素点的数量作为植物轮廓所占的像素点的数量。这样可以更简单地记录像素点数量。
为了实现阶段性的生长测试，还包括如下步骤：测试设备记录植物生长增量，所述植物生长增量为当前植物轮廓所占的像素点的数量减去上次采集的植物轮廓所占的像素点的数量并除于上次采集的植物轮廓所占的像素点的数量。这样可以知道每个阶段时的最合适的生长条件。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种植物培养测试系统，其特征在于：包括多个大小相同的测试单元间和测试设备，每个测试单元间的底部正中间设置有相同的水培盒，每个测试单元间的顶部正中间设置有摄像头，摄像头正对着水培盒，每个测试单元间的顶部相同位置上设置有不同波长的照射灯，每个测试单元间的四周为封闭不透光，测试设备与每个单元间的摄像头和照射灯连接，测试设备用于根据设置控制照射灯的占空比和间隔地记录摄像头采集到水培盒上植物轮廓所占的像素点的数量；
水培盒包括加液柱、水培皿和收液皿，加液柱竖直向上且下端与水培皿的外侧壁连通，水培皿的侧壁设置有出液孔，水培皿的内侧壁四周设置有凸起，凸起上设置有支撑板，支撑板上设置有多个通孔，支撑板的中间顶面设置有凹槽，水培皿的上沿内侧设置有环槽，环槽内设置有固定板，固定板中间设置有圆孔，水培皿的底面设置有多个第一支脚，第一支脚内设置有磁块，收液皿的底面设置有多个第二支脚，第二支脚内设置有铁块，水培皿设置在收液皿内，第一支脚内的磁块用于吸引第二支脚内的铁块。
2.根据权利要求1所述的一种植物培养测试系统，其特征在于：每个测试单元间的相同位置还具有电热丝和温度传感器，每个测试单元间的电热丝、温度传感器与测试设备连接，测试设备用于通过温度传感器采集到测试单元间的温度低于预设值后启动电热丝进行加热。
3.根据权利要求1所述的一种植物培养测试系统，其特征在于：测试设备用于记录摄像头采集水培盒上植物轮廓所占的像素点的数量包括：
测试设备用于将当前采集的图像与上一次采集的图像比对后差异的轮廓作为植物轮廓。
4.根据权利要求1所述的一种植物培养测试系统，其特征在于：测试设备还用于记录植物生长增量，所述植物生长增量为当前植物轮廓所占的像素点的数量减去上次采集的植物轮廓所占的像素点的数量并除于上次采集的植物轮廓所占的像素点的数量。
5.根据权利要求1所述的一种植物培养测试系统，其特征在于：每个测试单元间的底面为非绿色，所述植物为绿色植物，测试设备还用于将记录摄像头采集的绿色像素点的数量作为植物轮廓所占的像素点的数量。
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