CN107966944B - 智慧大棚分区控制系统及分区采摘方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及智慧农业技术领域，尤其是涉及一种智慧大棚分区控制系统及分区采摘方法。包括监控装置、数据监控及分析处理中心和反馈执行终端。监控装置在各个子区间三维度拍摄大棚内植物成长状况图像，并将成长状况图像发送至数据监控及分析处理中心。数据监控及分析处理中心接收并分析植物成长状况图像，判定子区间的可采摘区域，定位可采摘区域并将定位数据发送至反馈执行终端。反馈执行终端接收定位数据后进行定点区域的采摘作业。本发明提供的控制系统，可以快速找到可采摘区域，从而提高了采摘效率，降低了人工成本。

Description

智慧大棚分区控制系统及分区采摘方法

技术领域

本发明涉及智慧农业技术领域，尤其是涉及一种智慧大棚分区控制系统及分区采摘方法。

背景技术

目前的温室大棚种植模式还处于原始模式，农民通过以往的种植经验对温室内的农作物进行就地管理，但是大部分农民的专业种植知识医乏，对于有些自身不能解决的问题，需要农业专家进行现场指导，对有限的农业专家来说，对不同地区的多个农户亲临指导，可能会出现问题解决不及时的情况，呈现出农业专家短缺的状况。

随着科技发展和社会的现代化趋势，农业现代化逐渐成为原始农业转型的方向，科技兴农逐渐成为农业发展的关键立足点，高效实现以科学为依据优化农作物的生长环境，使农作物获得最佳的生产条件，提高产量和品质，提高水资源、化肥等农业投入品的利用率和产出率是农业发展道路上期待实现的目标。

然而，传统的大棚种植采摘过程通常利用的是人工巡逻采摘，对于超大型大棚，如果采摘工人按照传统的依次巡逻的方式寻找成熟果实，不仅工作效率低下，并且人工成本也相对较高。

因此，现有的大棚采摘过程存在采摘效率低下以及人工成本较高的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智慧大棚分区控制系统及分区采摘方法，以缓解现有技术中存在的采摘效率低下以及人工成本较高的技术问题。

为缓解上述技术问题，本发明提供的技术方案在于：

一种智慧大棚分区控制系统，用于温室大棚，所述大棚包括有多个子区间，所述控制系统包括监控装置、数据监控及分析处理中心和反馈执行终端；

所述监控装置，在各个子区间三维度拍摄大棚内植物成长状况图像，并将所述成长状况图像发送至所述数据监控及分析处理中心；

所述数据监控及分析处理中心，接收并分析所述植物成长状况图像，判定所述子区间的可采摘区域，定位所述可采摘区域并将所述定位数据发送至所述反馈执行终端；

所述反馈执行终端，接收所述定位数据后进行定点区域的采摘作业。

更进一步地，

所述监控装置，在所述子区间以最低位置的果实所在的平面为底面，以最高位置的果实所在的平面为顶面，建立矩形空间模型，采集矩形四个侧面中心的中心生长状况图像、矩形的四个竖向棱边的中点的角部生长状况图像、以及顶面生长状况图像。

更进一步地，

所述数据监控及分析处理中心，接收所述中心生长状况图像、角部生长状况图像以及顶面生长状况图像，识别并分析所述中心生长状况图像、所述角部生长状况图像以及所述顶面生长状况图像中的果实，根据识别结果判定可采摘区域。

更进一步地，

所述反馈执行终端接收所述定位数据后，将采摘设备运送至定点位置。

更进一步地，

所述数据监控及分析处理中心，还与企业服务平台连接，接收所述企业服务平台的订单数据，根据所述订单数据分析采摘数量以及采摘区域。

更进一步地，

所述监控装置还包括环境监控设备，所环境监控设备用于监控大棚内的环境数据。

更进一步地，

所述环境数据包括温度数据、湿度数据、土壤酸碱度数据、农药残留数据和光照数据中的至少一种。

更进一步地，

所述反馈执行终端还包括无人机，所述无人机根据各个子区间的作物农药残留数据进行定点喷洒。

一种智慧大棚的分区采摘方法，包括：

监控装置在各个子区间三维度拍摄大棚内植物成长状况图像，并将所述成长状况图像发送至所述数据监控及分析处理中心；

数据监控及分析处理中心接收并分析所述植物成长状况图像，判定子区间的可采摘区域，定位所述可采摘区域并将所述定位数据发送至所述反馈执行终端；

反馈执行终端，收所述定位数据进行定点区域的采摘作业。

更进一步地，

所述监控装置在各个子区间空间三维度拍摄大棚内植物成长状况图像具体为：

所述监控装置，在所述子区间以最低位置的果实所在的平面为底面，以最高位置的果实所在的平面为顶面，建立矩形空间模型，采集矩形四个侧面中心的中心生长状况图像、以及矩形四个竖向棱边的中点的角部生长状况图像、以及顶面生长状况图像。

结合上述技术方案，本发明能够实现的技术效果在于：

由于本发明提供了一种智慧大棚分区控制系统，该控制系统用于温室大棚，其中的大棚包括有多个子区间。控制系统包括监控装置、数据监控及分析处理中心和反馈执行终端。监控装置，在各个子区间三维度拍摄大棚内植物成长状况图像，并将成长状况图像发送至数据监控及分析处理中心。数据监控及分析处理中心，接收并分析植物成长状况图像，判定子区间的可采摘区域，定位可采摘区域并将定位数据发送至反馈执行终端。反馈执行终端，接收定位数据后进行定点区域的采摘作业。

在需要进行采摘作业时，数据监控及分析处理中心根据监控装置的植物成长状况图像判定子区间的可采摘区域，定位所述可采摘区域并将所述定位数据发送至所述反馈执行终端，反馈执行终端接收所述定位数据后进行定点区域的采摘作业。通过本发明提供的控制系统，可以快速找到可采摘区域，从而提高了采摘效率，降低了人工成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的分区控制系统的工作原理图；

图2为本发明实施例提供的智慧大棚的分区采摘方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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。

下面结合附图对实施例1和实施例2进行详细描述：

图1为本发明实施例提供的分区控制系统的工作原理图；图2为本发明实施例提供的智慧大棚的分区采摘方法的流程图。

实施例1

本实施例提供了一种智慧大棚分区控制系统，用于温室大棚，所述大棚包括有多个子区间，所述控制系统包括监控装置、数据监控及分析处理中心和反馈执行终端；

所述监控装置，在各个子区间三维度拍摄大棚内植物成长状况图像，并将所述成长状况图像发送至所述数据监控及分析处理中心；

所述数据监控及分析处理中心，接收并分析所述植物成长状况图像，判定所述子区间的可采摘区域，定位所述可采摘区域并将所述定位数据发送至所述反馈执行终端；

所述反馈执行终端，接收所述定位数据后进行定点区域的采摘作业。

在需要进行采摘作业时，数据监控及分析处理中心根据监控装置的植物成长状况图像判定子区间的可采摘区域，定位所述可采摘区域并将所述定位数据发送至所述反馈执行终端，反馈执行终端接收所述定位数据后进行定点区域的采摘作业。通过本发明提供的控制系统，可以快速找到可采摘区域，从而提高了采摘效率，降低了人工成本。

上述，所述监控装置，在所述子区间以最低位置的果实所在的平面为底面，以最高位置的果实所在的平面为顶面，建立矩形空间模型，采集矩形四个侧面中心的中心生长状况图像、矩形的四个竖向棱边的中点的角部生长状况图像、以及顶面生长状况图像。上述的四个中心生长状况图像、四个角部生长状况图像以及顶面生长状况图像组成了针对子区间的九个图像数据。

上述，所述数据监控及分析处理中心，接收所述中心生长状况图像、角部生长状况图像以及顶面生长状况图像，识别并分析所述中心生长状况图像、所述角部生长状况图像以及所述顶面生长状况图像中的果实，根据识别结果判定可采摘区域。上述的识别方法例如可以是采用类似人脸识别的方法，识别果实的形状，例如识别番茄、茄子的形状。具体而言，所述数据监控及分析处理中心的存储单元中存储有各个果实的图像数据，当采集的图像数据与存储的图像数据相匹配时判定采集的图像对应的位置为果实。

上述，所述反馈执行终端接收所述定位数据后，将采摘设备运送至定点位置。采摘设备包括采摘需要用到的设备，例如采摘框、剪刀等。运输的方式例如可以是在子区间的四周设置运输轨道，运输小车能够沿运输轨道运动，运输小车上能够装载各种设备。

上述，所述数据监控及分析处理中心，还与企业服务平台连接，接收所述企业服务平台的订单数据，根据所述订单数据分析采摘数量以及采摘区域。

上述，所述监控装置还包括环境监控设备，所环境监控设备用于监控大棚内的环境数据。更进一步地，所述环境数据包括温度数据、湿度数据、土壤酸碱度数据、农药残留数据和光照数据中的至少一种。对应地，设置有温度传感器、湿度传感器、土壤酸碱度传感器、农药残留传感器和光照传感器。

上述，所述反馈执行终端还包括无人机，所述无人机根据各个子区间的作物农药残留数据进行定点喷洒。

在具体情形中：

以种植番茄的温室大棚举例，将种植番茄的温室大棚分隔为10个子区间，各个子区间均为矩形地块。数据监控及分析处理中心接收企业服务平台的订单数据，例如订单上显示需求番茄的数量是10斤。监控装置采集各个子区间的三维度拍摄大棚内植物成长状况图像，并将所述成长状况图像发送至所述数据监控及分析处理中心。数据监控及分析处理中心接收并分析所述植物成长状况图像，判定所述子区间的可采摘区域，定位所述可采摘区域并将所述定位数据发送至所述反馈执行终端。反馈执行终端，接收所述定位数据后进行定点区域的采摘作业。采摘作业的完成可以是机器人采摘，也可以是人工采摘。

实施例2

本实施例提供了一种智慧大棚的分区采摘方法，包括：

S1、监控装置在各个子区间三维度拍摄大棚内植物成长状况图像，并将所述成长状况图像发送至所述数据监控及分析处理中心；

S2、数据监控及分析处理中心接收并分析所述植物成长状况图像，判定子区间的可采摘区域，定位所述可采摘区域并将所述定位数据发送至所述反馈执行终端；

S3、反馈执行终端，接收所述定位数据后进行定点区域的采摘作业。

更进一步地，

所述监控装置在各个子区间空间三维度拍摄大棚内植物成长状况图像具体为：

所述监控装置，在所述子区间以最低位置的果实所在的平面为底面，以最高位置的果实所在的平面为顶面，建立矩形空间模型，采集矩形四个侧面中心的中心生长状况图像、以及矩形四个竖向棱边的中点的角部生长状况图像、以及顶面生长状况图像。

在需要进行采摘作业时，数据监控及分析处理中心根据监控装置的植物成长状况图像判定子区间的可采摘区域，定位所述可采摘区域并将所述定位数据发送至所述反馈执行终端，反馈执行终端接收所述定位数据后进行定点区域的采摘作业。通过本发明提供的控制系统，可以快速找到可采摘区域，从而提高了采摘效率，降低了人工成本。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种智慧大棚分区控制系统，用于温室大棚，所述大棚包括有多个子区间，其特征在于，所述控制系统包括监控装置、数据监控及分析处理中心和反馈执行终端；

所述监控装置，在各个子区间三维度拍摄大棚内植物成长状况图像，并将所述成长状况图像发送至所述数据监控及分析处理中心；

所述数据监控及分析处理中心，接收并分析所述植物成长状况图像，判定所述子区间的可采摘区域，定位所述可采摘区域并将定位数据发送至所述反馈执行终端；

所述反馈执行终端，接收所述定位数据后进行定点区域的采摘作业；

所述监控装置，在所述子区间以最低位置的果实所在的平面为底面，以最高位置的果实所在的平面为顶面，建立矩形空间模型，采集矩形四个侧面中心的中心生长状况图像、矩形的四个竖向棱边的中点的角部生长状况图像、以及顶面生长状况图像；

所述反馈执行终端接收所述定位数据后，将采摘设备运送至定点位置，所述反馈执行终端包括运输轨道以及沿所述运输轨道运动的运输小车。

2.根据权利要求1所述的智慧大棚分区控制系统，其特征在于，

所述数据监控及分析处理中心，接收所述中心生长状况图像、角部生长状况图像以及顶面生长状况图像，识别并分析所述中心生长状况图像、所述角部生长状况图像以及所述顶面生长状况图像中的果实，根据识别结果判定可采摘区域。

3.根据权利要求2所述的智慧大棚分区控制系统，其特征在于，

所述数据监控及分析处理中心，还与企业服务平台连接，接收所述企业服务平台的订单数据，根据所述订单数据分析采摘数量以及采摘区域。

4.根据权利要求3所述的智慧大棚分区控制系统，其特征在于，

所述监控装置还包括环境监控设备，所环境监控设备用于监控大棚内的环境数据。

5.根据权利要求4所述的智慧大棚分区控制系统，其特征在于，

所述环境数据包括温度数据、湿度数据、土壤酸碱度数据、农药残留数据和光照数据中的至少一种。

6.根据权利要求1-5任一项所述的智慧大棚分区控制系统，其特征在于，

所述反馈执行终端还包括无人机，所述无人机根据各个子区间的作物农药残留数据进行定点喷洒。

7.一种采用了如权利要求1-6任一项所述的智慧大棚分区控制系统的智慧大棚的分区采摘方法，其特征在于，包括：

监控装置在各个子区间三维度拍摄大棚内植物成长状况图像，并将所述成长状况图像发送至数据监控及分析处理中心；

数据监控及分析处理中心接收并分析所述植物成长状况图像，判定子区间的可采摘区域，定位所述可采摘区域并将所述定位数据发送至反馈执行终端；

反馈执行终端，收所述定位数据进行定点区域的采摘作业。

8.根据权利要求7所述的智慧大棚的分区采摘方法，其特征在于，

所述监控装置在各个子区间空间三维度拍摄大棚内植物成长状况图像具体为：

所述监控装置，在所述子区间以最低位置的果实所在的平面为底面，以最高位置的果实所在的平面为顶面，建立矩形空间模型，采集矩形四个侧面中心的中心生长状况图像、以及矩形四个竖向棱边的中点的角部生长状况图像、以及顶面生长状况图像。

Images