CN106525133A - 一种流水线式植物生长监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及植物监测领域，具体公开一种流水线式植物生长监测系统，包括：传送带流水线，用于放置并传送种植盆；监测机构，包括超声波传感器、红外温度传感器、相机和光谱相机，光谱相机和超声波传感器位于所述传送带流水线的上方，红外温度传感器设于传送带流水线的斜上方，相机设于传送带流水线的一侧；控制机构，用于控制植物生长监测系统的工作与停止、输入监测指令以及存储和监测超声波传感器、红外温度传感器、相机和光谱相机的数据。本发明通过各种监测设备拍摄植物光谱图、监测植物株高、测定植物冠层温度和拍摄植物冠层数字图像，并用控制机构加以控制，利用传送带流水线形成一个流水线式植物生长监测系统，其性价比高，自动化程度高。

Description

一种流水线式植物生长监测系统

技术领域

本发明涉及植物监测设备领域，具体涉及一种流水线式植物生长监测系统。

背景技术

植物长势参数的分析与育种和栽培息息相关。传统的长势数据的获取主要是通过手工测量和照相后软件分析进行。手工测量可以获取植物直径、叶长、叶片数目等指标，照相后软件分析或通过叶面积仪可以获取植物的叶长、叶宽、叶面积、叶倾角等指标。这些测量结果准确性较低，重复性差，工作繁琐，工作量大，这些缺点大大限制了大规模育种或栽培试验的效率。鉴于大量的植物长势信息对育种学和栽培学的研究意义巨大，必须要依托准确科学的系统的植物监测平台去完成工作。

目前国外有类似的成套设备，自动化程度较高，但造价极高，甚至达千万之巨，不适合中国国情，使得其推广应用受到限制，造成本领域工作效率相对较低。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对国外成套设备造价极高而我国本领域技术设备欠缺，工作效率较低的现状，本发明提供一种流水线式植物生长监测系统。

(二)技术方案

本发明提供一种流水线式植物生长监测系统，包括：

传送带流水线，用于放置并传送种植盆；

监测机构，包括超声波传感器、红外温度传感器、相机和光谱相机，所述光谱相机和超声波传感器位于所述传送带流水线的上方，所述红外温度传感器设于所述传送带流水线的斜上方，所述相机设于所述传送带流水线的一侧；

控制机构，分别与所述超声波传感器、红外温度传感器、相机和光谱相机电性连接。

其中，还包括监测支架，所述监测支架包括支架本体和支架平台，所述超声波传感器、红外温度传感器、相机和光谱相机设置在所述支架本体上，所述控制机构设置在所述支架平台上。

其中，所述支架本体为折线形。

其中，所述支架本体上设有弧形槽限位部，所述红外温度传感器通过U型卡子安装在所述弧形槽限位部。

其中，所述控制机构设有水分接收模块，所述传送带流水线的侧边设有浇水管，所述浇水管与外部供水源连接，所述水分接收模块接收设于所述种植盆中的水分传感器检测的水分信号，所述控制机构根据所述水分信号控制所述浇水管打开或者关闭。

其中，还包括二维码识别器，所述二维码识别器可以识别对应植物的二维码标签并存储所述超声波传感器、红外温度传感器、相机和光谱相机的数据，反馈给所述控制机构。

其中，还包括冷光灯和背景板，所述冷光灯设于所述监测支架上，用于给所述监测机构补光，以保证每次拍照的一致性，所述背景板设于所述相机相对于所述传送带流水线的另一侧。

其中，还包括光电传感器，用于监测是否有所述种植盆经过，并反馈给所述控制机构。

其中，所述传送带流水线上还固定有种植盆架，所述种植盆放置于所述种植盆架上。

(三)有益效果

本发明公开一种流水线式植物生长监测系统，通过各种监测设备拍摄植物光谱图、监测植物株高、测定植物冠层温度和拍摄植物冠层数字图像，并用控制机构加以控制，利用传送带流水线形成一个完整的流水线式植物生长监测系统，其性价比高，自动化程度高。

附图说明

图1为本发明一种流水线式植物生长监测系统的结构图；

图2为本发明一种流水线式植物生长监测系统的局部结构图；

图3为本发明一种流水线式植物生长监测系统的监测支架的结构图；

图4为本发明监测支架上的限位部件的结构图。

图中：1、光谱相机；2、支架平台；21、键盘；22、操作按钮；23、显示器；25、控制机构；26、相机座；27、温度传感器支架；271、连接板；272、连接孔；273、安装板；274、弧型槽；28、冷光灯；29、监测支架；3、光电传感器；4、二维码识别器；5、浇水管；6、水分传感器；7、传送带流水线；71、链板；72、轨道；73、支撑架；74、链轮；8、种植盆架；9、种植盆；10、植物；11、背景板；12、超声波传感器；13、红外温度传感器；14、相机；15、U型卡子；16、电磁阀；17、二维码标签。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明公开一种流水线式植物生长监测系统，包括：

传送带流水线7，用于放置并传送种植盆9。传送带流水线为现有技术，可以根据需求从市场选购，本实施例中，优选传送带流水线7包括支撑架73、设于支撑架73上的轨道72、在所述轨道72上的链板71、与链板连接用于驱动链板的链轮74以及用于提供动力的驱动电机。

监测机构，包括超声波传感器12、红外温度传感器13、相机14和光谱相机1，所述光谱相机1和超声波传感器12位于所述传送带流水线7的上方，所述红外温度传感器13设于所述传送带流水线7的斜上方，所述相机1设于所述传送带流水线7的一侧；

控制机构25，用于控制植物10生长监测系统的工作与停止、输入监测指令以及存储和监测所述超声波传感器12、红外温度传感器13、相机14和光谱相机1的数据。

具体的，传送带流水线7下设有支撑架73，用于稳定整个监测系统。传送带流水线7上可以放置并传送若干株种植盆9，种植盆9通过种植盆架8固定，且种植盆架8与传送带流水线7不发生相对位移，一方面可以保证传送过程中平稳，种植盆9不侧翻，另一方面可以保证运行过程中种植盆9与传送带流水线7的相对位置不变，这样也就保证各监测器每次监测到的数据都是植物同一个角度的数据，确保数据一致性。利用光谱相机1拍照植物10的光谱图像，监测植物10的发育、健康状况以及生长条件等，并且本发明的光谱相机为高光谱相机；超声波传感器12监测植物10株高；红外温度传感器测定植物10冠层温度；相机14拍摄植物10冠层图像，可以提取植物长势特征；控制机构25接收、存储并监测上述信息，并能控制系统的工作与停止，还能利用指令来控制监测系统，例如控制某个监测设备的工作状态，调出植物的某些生长信息等。

本发明通过各种植物监测设备监测植物的生长情况，并利用控制机构收集数据和控制监测系统，利用传送带流水线形成一个完整的流水线式植物生长检测系统，其性价比高，自动化程度高。

如图3所示，还包括监测支架29，还包括监测支架29，所述监测支架29包括支架本体和支架平台2，所述超声波传感器12、红外温度传感器13、相机14和光谱相机1设置在所述支架本体上，所述控制机构25设置在所述支架平台2上。具体的，支架本体为折线形，光谱相机1和超声波传感器12设置在支架本体上顶板的内侧；红外温度传感器设置在支架本体斜板的内侧，并用温度传感器支架27固定；斜板上还设有冷光灯28，用于给检测仪器补光，以保证每次拍照的一致性，并且不对光照射到的植物产生温度影响，优选地，冷光灯个数为四个，并均匀分布于斜板上，以保证冷光灯照射均匀；相机14设于支架本体的侧板上，并用相机座26固定。上述上顶板、斜板和侧板形成支架本体。支架本体和支架平台2相连接，支架平台2上放置控制机构25。其中控制机构25包括：键盘21，用于编写程序和输入控制指令；操作按钮22，用于启动和关闭电源；显示器23，用于观察系统运行状态及监测图像预览；控制机构25，主要存储系统控制程序以及存储监测数据。

如图4所示，监测本体上设有限位部件274，所述限位部件274为一个圆弧条形孔，其中限位部274安装于安装板273上，并通过U型卡子15将所述红外温度传感器13可滑动的安装于所述圆弧条形孔上，用于调整所述红外温度传感器13的角度，便于测定植物不同部位的温度。具体的，限位部件274设于温度传感器支架27上，温度传感器支架27上设有连接孔272，用于将温度传感器支架27通过连接板271固定在斜板上。

如图2所示，还包括浇水管5，所述控制机构设有水分接收模块，所述传送带流水线7的侧边设有浇水管5，所述浇水管5与外部供水源连接，所述水分接收模块接收设于所述种植盆中的水分传感器6检测的水分信号，所述控制机构根据所述水分信号控制所述浇水管打开或者关闭。

其中，还包括二维码识别器4和二维码标签17，所述二维码标签17贴于所述种植盆9侧壁，所述二维码识别器4用于识别所述二维码标签17，并存储所述超声波传感器12、红外温度传感器13、相机14和光谱相机1的数据，反馈给所述控制机构25。

其中，还包括冷光灯28和背景板11，所述冷光灯28设于所述监测支架29上，用于给所述监测机构补光，以保证每次拍照的一致性，并且不对光照射到的植物产生温度影响。所述背景板11设于所述相机14相对于所述传送带流水线7的另一侧，背景板11通常为白板，避免拍照时对植物10图像造成干扰，以提高后期图像处理的精度。

其中，还包括光电传感器，用于监测是否有所述种植盆9经过，并反馈给所述控制机构25，控制机构25在发出指令，是否要停止传送带流水线7运动，进行监测。

本发明的工作流程如下：

根据监测需要在控制机构25中的控制软件中写入运行程序，设定拍照、株高、温度的监测时段，一般监测从上午10点开始，此时光照充足而又不强烈，未到监测时段时，传送带流水线7保持静止，冷光灯28处于关闭状态，水分传感器6监测各个种植盆9中土壤的水分信息并无线发送到控制机构25，通过控制机构25对接收到的数据处理后判断种植盆9是否需要灌水，记录下需要灌水的植物信息，并将信息同步更新到二维码标签17，到预测监测时段时，由控制机构25控制冷光灯28开启，传送带流水线7开始运转，当光电传感器3检测到有种植盆9通过时控制机构25通过控制传送带流水线7的电源使其暂停20s，首先由二维码识别器4读取该二维码标签17信息，由控制机构25判断是否需要灌水并根据信息设定灌水量，若需要灌水，则控制机构25向电磁阀16发出指令开启电磁阀16，向对应植物10灌水，到达设定灌水量后关闭电磁阀16；若植物10不需要灌水，电磁阀16不动作，同时高光谱相机1拍照光谱图像、超声波传感器12监测植物株高、红外温度传感器13测定植物冠层温度、相机14拍摄植物冠层数字图像，并将以上监测信息存储于相应二维码标签17的信息目录下，并传送给控制机构25，利用显示器可以观察植物的生长状况，完成一个种植盆9的监测，20s后，传送带流水线7重新启动，当光电传感器3检测到有种植盆9通过时重复上述动作，直到所有种植盆9都监测一遍，完成整个监测过程，传送带流水线7停止运转，冷光灯28关闭。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种流水线式植物生长监测系统，其特征在于，包括：

传送带流水线(7)，用于放置并传送种植盆(9)；

监测机构，包括超声波传感器(12)、红外温度传感器(13)、相机(14)和光谱相机(1)，所述光谱相机(1)和超声波传感器(12)位于所述传送带流水线(7)的上方，所述红外温度传感器(13)设于所述传送带流水线(7)的斜上方，所述相机(1)设于所述传送带流水线(7)的一侧；

控制机构(25)，分别与所述超声波传感器(12)、红外温度传感器(13)、相机(14)和光谱相机(1)电性连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括监测支架(29)，所述监测支架(29)包括支架本体和支架平台(2)，所述超声波传感器(12)、红外温度传感器(13)、相机(14)和光谱相机(1)设置在所述支架本体上，所述控制机构(25)设置在所述支架平台(2)上。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述支架本体为折线形。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述支架本体上设有弧形槽限位部(274)，所述红外温度传感器(13)通过U型卡子安装在所述弧形槽限位部(274)。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制机构设有水分接收模块，所述传送带流水线(7)的侧边设有浇水管(5)，所述浇水管(5)与外部供水源连接，所述水分接收模块接收设于所述种植盆中的水分传感器(6)检测的水分信号，所述控制机构根据所述水分信号控制所述浇水管打开或者关闭。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括二维码识别器(4)，所述二维码识别器(4)可以识别对应植物的二维码标签(17)并存储所述超声波传感器(12)、红外温度传感器(13)、相机(14)和光谱相机(1)的数据，反馈给所述控制机构(25)。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括冷光灯(28)和背景板(11)，所述冷光灯(28)设于所述监测支架(29)上，用于给所述监测机构补光，以保证每次拍照的一致性，所述背景板(11)设于所述相机(14)相对于所述传送带流水线(7)的另一侧。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括光电传感器，用于监测是否有所述种植盆(9)经过，并反馈给所述控制机构(25)。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传送带流水线(7)上还固定有种植盆架(8)，所述种植盆(9)放置于所述种植盆架(8)上。