CN108680706B - 一种可水平移动和垂直升降型高通量植物表型测量系统及方法 - Google Patents

一种可水平移动和垂直升降型高通量植物表型测量系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可水平移动和垂直升降型高通量植物表型测量系统及方法，系统包括可水平移动和垂直升降的自动化机械装置，集成安装于防抖云台上的超声波测量仪、RGB照相机、光谱仪、NDVI传感仪、北斗定位仪，测距传感器、数据处理和传输模块，服务器。超声波测量仪、RGB照相机、光谱仪、NDVI传感仪、北斗定位仪安装在防抖云台上，分别与数据处理和传输模块连接；数据处理和传输模块通过光纤与服务器连接。本发明可实时同步采集农作物生长的高度、可见光图像、多光谱图像、植被差异指数以及生长的地理位置信息，并通过光纤传输采集的数据。实现了高通量化同步地对植物各生长时期进行多源表型特征的测量，同时也降低了测量强度，提高了测量精确性和效率。

Description

一种可水平移动和垂直升降型高通量植物表型测量系统及 方法
技术领域
本发明属于高通量植物表型测量方法的技术领域，特别涉及一种可水平移动和垂直升降型高通量植物表型测量系统及方法。
背景技术
水稻是我国三大粮食作物之一，种植面积约为3048万公顷，华南、华中和西南高原大部分地区更是双季稻稻作区，水稻生产在我国处于战略地位。水稻的产量潜力有多大，稻米品质有多高都与育种息息相关。通过对植物表型参数的分析可缩短育种周期。传统的表型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。这些测量都需要花费大量时间，测量结果准确性较低，工作繁琐，工作量大，这些缺点大大限制了大规模遗传育种筛选的效率。
而通过在田间架设可水平移动和垂直升降的自动化机械装置，可利用挂载在自动化机械装置上集成安装了超声波测量仪、RGB照相机、光谱仪、NDVI传感仪、北斗定位仪的防抖云台和数据采集与传输模块，对农作物生长的高度、可见光图像、多光谱图像、植被差异指数(NDVI值)以及生长的地理位置信息等多源数据的实时同步采集，并通过光纤链路将数据快速、稳定的传送至服务器。在实现高通量化同步地对植物各生长时期进行多源表型特征测量的同时，降低测量复杂度和强度，提高测量精确性和效率。因此不管在我国北方还是南方，大地块还是小地块，平整还是凹凸不平地块，都有广阔的应用前景。
有鉴于此，有必要发明一种可水平移动和垂直升降型高通量植物表型测量方法，以解决上述问题。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种可水平移动和垂直升降型高通量植物表型测量系统及方法，可实现高通量化同步地对植物各生长时期进行多源表型特征的测量，同时也降低了测量强度，提高了测量精确性和效率。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明一种可水平移动和垂直升降型高通量植物表型测量系统，包括可水平移动和垂直升降的自动化机械装置，集成安装于防抖云台上的超声波测量仪、RGB照相机、光谱仪、NDVI传感仪、北斗定位仪、测距传感器、数据处理和传输模块、太阳能供电系统、以及服务器；所述超声波测量仪、RGB照相机、光谱仪、NDVI传感仪、北斗定位仪均与数据处理和传输模块连接；所述防抖云台、数据处理和传输模块都挂载在自动化机械装置上；数据处理和传输模块通过光纤与服务器连接；
所述可水平移动和垂直升降的自动化机械装置包括：控制箱、多个电机、多根固定柱、多个激光发射器、多个激光接收器、数据采集和传输装置、三轴式防抖云台、滑轮组、钢丝绳组、光纤收卷轮、以及链条，所述控制箱安装在其中一根固定柱的底端，每根固定柱上安装有电机；其中控制箱用于控制电机协同工作带动固定柱升降，并带动钢丝绳组收放；数据采集和传输装置内含光纤收卷轮和数据处理与传输模块，底部有链条可带动防抖云台完成360度旋转；所述三轴式防抖云台用于保障挂载在该装置上的采集设备进行稳定的作业；每组滑轮组由上下两个滑轮组成；每组钢丝绳组由两根钢丝绳组成，分别与两个滑轮连接；钢丝绳组在回收钢丝绳时，与其位于同一滑轮的光纤在光纤收卷轮的带动下进行反向收放；
所述集成安装于防抖云台上的超声波测量仪、RGB照相机、光谱仪、NDVI传感仪、北斗定位仪、测距传感器，用于实时同步采集农作物生长的高度、可见光图像、多光谱图像、植被差异指数以及生长的地理位置信息以及自动化机械装置至三根固定柱顶端距离；
所述数据处理和传输模块，用于处理实时同步采集的多源数据信息，并通过光纤链路将数据传输至服务器；
所述服务器，用于通过图表、Web GIS形式显示采集的农作物生长的高度、可见光图像、多光谱图像、植被差异指数以及生长的地理位置信息。
作为优选的技术方案，所述水平移动和垂直升降的自动化机械装置可同时挂载多种采集设备开展自动化地水平移动和垂直升降作业，通过机器代替人工操作，降低作业复杂度和难度，提高作业效率和精确度，作业过程包括下述步骤：
所述控制箱控制电机带动固定柱中段上下进行调节，并在架设于固定柱顶端的激光发射器和激光接收器的配合下完成自动化机械装置的水平校准；
控制箱控制各电机完成钢丝绳组的自动收放；
所述数据采集和传输装置与三轴式防抖云台在三组钢丝绳的协同收放工作下，挂载超声波测量仪、RGB照相机、光谱仪、NDVI传感仪、北斗定位仪、测距传感器，数据处理和传输模块，开展自动化地水平移动和垂直升降测量作业。
作为优选的技术方案，所述数据处理和传输模块包括数据处理模块和光纤传输模块，所述数据处理模块用于将多源数据进行集中化处理，所述光纤传输模块通过光纤链路与服务器连接，将超声波测量仪、RGB照相机、光谱仪、NDVI传感仪、北斗定位仪采集到的农作物生长的高度、可见光图像、多光谱图像、植被差异指数以及生长的地理位置信息传送给服务器。
作为优选的技术方案，数据处理及传输过程包括下述步骤：
超声波测量仪、RGB照相机、光谱仪、NDVI传感仪、北斗定位仪将采集到的农作物生长的高度、可见光图像、多光谱图像、植被差异指数及生长的地理位置信息数据发送给数据处理模块；
数据处理模块首先利用Python切片技术解析接收的数据，接着将这些数据整合成约定的JSON格式，最后将此JSON数据进行序列化处理；
光纤传输模块则将序列化处理后的数据借助光纤链路，通过TCP/IP通信协议将数据实时传送到服务器。
作为优选的技术方案，所述固定柱为可伸缩的固定柱，包括固定柱上段、固定柱中段和固定柱下段。
本发明可水平移动和垂直升降型高通量植物表型测量系统的测量方法，包括下述步骤：
S1、水平移动和垂直升降的自动化机械装置可同时挂载多种采集设备开展自动化地水平移动和垂直升降作业；
S2、集成安装于防抖云台上的超声波测量仪、RGB照相机、光谱仪、NDVI传感仪、北斗定位仪，实时同步采集农作物生长的高度、可见光图像、多光谱图像、植被差异指数以及生长的地理位置信息；
S3、数据处理和传输模块，处理实时同步采集的多源数据信息，并通过光纤链路将数据传输至服务器；
S4、服务器用于通过图表、Web GIS形式显示采集的农作物生长的高度、可见光图像、多光谱图像、植被差异指数以及生长的地理位置信息。
作为优选的技术方案，水平移动和垂直升降的自动化机械装置可同时挂载多种采集设备开展自动化地水平移动和垂直升降作业，作业过程包括下述步骤：
S11、控制箱控制各电机带动固定柱中段上下进行调节，并在架设于固定柱顶端的激光发射器和激光接收器的配合下完成自动化机械装置的水平校准；
S12、通过控制箱控制电机完成钢丝绳组的自动收放；
S13、数据采集和传输装置与三轴式防抖云台在三组钢丝绳的协同收放工作下，挂载超声波测量仪、RGB照相机、光谱仪、NDVI传感仪、北斗定位仪，数据处理和传输模块，开展自动化地水平移动和垂直升降测量作业。
作为优选的技术方案，所述集成安装于防抖云台上的超声波测量仪、RGB照相机、光谱仪、NDVI传感仪、北斗定位仪，用于实时同步采集农作物生长的高度、可见光图像、多光谱图像、植被差异指数以及生长的地理位置信息，实现高通量植物表型测量。
作为优选的技术方案，所述数据处理和传输模块包括数据处理模块和光纤传输模块，所述数据处理模块用于将多源数据进行集中化处理，所述光纤传输模块通过光纤链路与服务器连接，将超声波测量仪、RGB照相机、光谱仪、NDVI传感仪、北斗定位仪采集到的农作物生长的高度、可见光图像、多光谱图像、植被差异指数以及生长的地理位置信息传送给服务器，传输速度快，传输数据量大，传输稳定，为实现高通量植物表型测量提供保障。
作为优选的技术方案，步骤S13中，协同收放工作具体为：
(1)三根固定柱通过顶端激光发射器和接收器完成水平校准；
(2)设置自动化机械装置初始状态：此时设定自动化机械装置的地面安装位置为初始位置，即是初始点A，为工作区域内的任意点，首先通过一体化自动采集装置上面的测距传感器测量出初始点与安装第一电机、第二电机和第三电机的三个固定柱顶端的距离分别为d1,、d2和d3，此时通过控制器同时控制三个电机工作；
控制第一电机带动下的第一钢丝绳组使第一固定柱顶端到自动化机械装置的距离为d1；
控制第二电机带动下的第二钢丝绳组使第二固定柱顶端到自动化机械装置的距离为d2；
控制第三电机带动下的第三钢丝绳组使第三固定柱顶端到自动化机械装置的距离为d3；
此时将三组钢丝绳拉直，就完成了初始状态位置的建立；
(3)自动化机械装置工作状态：在完成步骤(2)之后装置就可以进行正常工作状态。正常工作状态有两种情况：垂直升降和水平移动。在初始点A确定后，通过控制器使装置进入正常工作位置，即使装置垂直升降，直到此时三组钢丝绳中每组绳子对应的上下绳子分别在同一平面，此时位置为初始工作位置，也就是目标点B，其位于三根柱子顶端的水平面上，且B点与A点是在同一竖直线上。完成一个目标点B的移动后将目标点自动设置为下一次的初始点A。关键在于三个电机控制的速度独立不相关，使得三个电机在相同时间内同时工作，同时停止，并能达到各自所需收放长度，从而不会使装置倾斜；
垂直升降过程：此时可以通过计算得出自动化机械装置工作位置所在的B点与三个固定柱顶端的距离分别为d4、d5、d6，通过计算d1,减去d4的值为c1，d2减去d5的值为c2，d3减去d6的值为c3，也就初始点减去目标点所得的值，当对应的值为正时，采集装置为上升状态，对应的电机收绳的长度分别为c1、c2、c3；当对应的值为负值时，采集装置为下降状态，对应的电机放绳的长度分别为c1、c2、c3；
水平移动过程：此时装置在工作区域内不同高度的水平面进行水平移动作业，通过控制器去选择我们需要的工作目标点B，B点与A点位于同一水平面，可以通过计算得出目标点B距离三个固定柱上端的距离分别为d4、d5、d6；由于前一个初始点A的距离d1,、d2和d3已知，所以可以通过差值法来确定每个电机控制钢丝绳应该收放的长度，从而实现装置的水平移动。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
1、本发明所述的一种可水平移动和垂直升降型高通量植物表型测量系统包括可水平移动和垂直升降的自动化机械装置，集成安装于防抖云台上的超声波测量仪、RGB照相机、光谱仪、NDVI传感仪、测距传感器、北斗定位仪，数据处理和传输模块，太阳能供电系统、服务器。超声波测量仪、RGB照相机、光谱仪、NDVI传感仪、北斗定位仪安装在防抖云台上，分别与数据处理和传输模块连接；云台、数据处理和传输模块都挂载在自动化机械装置上；数据处理和传输模块通过光纤与服务器连接。
2、本发明可水平移动和垂直升降的自动化机械装置中的控制箱可控制电机协同工作带动固定柱升降，并带动钢丝绳组收放；数据采集和传输装置内含光纤收卷轮和数据处理与传输模块，底部有链条可带动防抖云台完成360度旋转；三轴式防抖云台可保障挂载在该装置上的采集设备进行稳定的作业；每组滑轮组由上下两个滑轮组成；每组钢丝绳组由两根钢丝绳组成，分别与两个滑轮连接；钢丝绳组在回收钢丝绳时，与其位于同一滑轮的光纤在光纤收卷轮的带动下进行反向收放；该装置可同时挂载多种采集设备开展自动化地水平移动和垂直升降作业。
3、本发明集成安装于防抖云台上的超声波测量仪、RGB照相机、光谱仪、NDVI传感仪、北斗定位仪，用于实时同步采集农作物生长的高度、可见光图像、多光谱图像、植被差异指数(NDVI值)以及生长的地理位置信息；
4、本发明数据处理和传输模块，用于处理实时同步采集的多源数据信息，并通过光纤链路将数据传输至服务器；
5、本发明服务器，用于通过图表、Web GIS形式显示采集的农作物生长的高度、可见光图像、多光谱图像、植被差异指数(NDVI值)以及生长的地理位置信息。
附图说明
图1为本发明具体实施方式中利用可水平移动和垂直升降的自动化机械装置进行高通量植物表型测量方法的功能模块示意图；
图2为本发明自动化机械装置的主视图；
图3为本发明自动化机械装置的俯视图；
图4为本发明具体实施方式中利用可水平移动和垂直升降的自动化机械装置进行高通量植物表型测量方法的工作流程图。
附图标号说明：1、控制箱；2、第一电机；3、第二电机；4、第三电机；5、第一固定柱；6、第二固定柱；7、第三固定柱；8、激光发射器；9、第一激光接收器；10、第二激光接收器；11、数据采集和传输装置；12、三轴式防抖云台；13、第一滑轮组；14、第二滑轮组；15、第三滑轮组；16、第一钢丝绳组；17、第二钢丝绳组；18、第三钢丝绳组、19、光纤收卷轮；20、链条。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例
如图1所示，本实施例基于可水平移动和垂直升降型高通量植物表型测量系统，其特征在于，包括可水平移动和垂直升降的自动化机械装置，集成安装于防抖云台上的超声波测量仪、RGB照相机、光谱仪、NDVI传感仪、北斗定位仪，数据处理和传输模块，太阳能供电系统、服务器。超声波测量仪、RGB照相机、光谱仪、NDVI传感仪、北斗定位仪安装在防抖云台上，分别与数据处理和传输模块连接；云台、数据处理和传输模块都挂载在自动化机械装置上；数据处理和传输模块通过光纤与服务器连接。
所述可水平移动和垂直升降的自动化机械装置如图2和图3所示，该装置包括以下组件：控制箱1、第一电机2、第二电机3、第三电机4、第一固定柱5、第二固定柱6、第三固定柱7、激光发射器8、第一激光接收器9、第二激光接收器10、数据采集和传输装置11、三轴式防抖云台12、第一滑轮组13、第二滑轮组14、第三滑轮组15、第一钢丝绳组16、第二钢丝绳组17、第三钢丝绳组18、光纤收卷轮19、链条20。其中控制箱可控制电机协同工作带动固定柱升降，并带动钢丝绳组收放；数据采集和传输装置内含光纤收卷轮和数据处理与传输模块，底部有链条可带动防抖云台完成360度旋转；三轴式防抖云台可保障挂载在该装置上的采集设备进行稳定的作业；每组滑轮组由上下两个滑轮组成；每组钢丝绳组由两根钢丝绳组成，分别与两个滑轮连接；第二钢丝绳组17在回收钢丝绳时，与其位于同一滑轮的光纤在光纤收卷轮19的带动下进行反向收放；该装置可同时挂载多种采集设备开展自动化地水平移动和垂直升降作业。
所述集成安装于防抖云台上的超声波测量仪、RGB照相机、光谱仪、NDVI传感仪、北斗定位仪，用于实时同步采集农作物生长的高度、可见光图像、多光谱图像、植被差异指数(NDVI值)以及生长的地理位置信息；
所述数据处理和传输模块，用于处理实时同步采集的多源数据信息，并通过光纤链路将数据传输至服务器；
所述服务器，用于通过图表、Web GIS形式显示采集的农作物生长的高度、可见光图像、多光谱图像、植被差异指数(NDVI值)以及生长的地理位置信息。
所述可水平移动和垂直升降的自动化机械装置由XXX组成，该装置代替了人工操作，降低作业复杂度，提高作业效率和精确度。
所述集成安装于防抖云台上的超声波测量仪、RGB照相机、光谱仪、NDVI传感仪、北斗定位仪，可实时同步采集农作物生长的高度、可见光图像、多光谱图像、植被差异指数(NDVI值)以及生长的地理位置等多源数据信息。
所述数据处理和传输模块包括数据处理模块、光纤传输模块，其中数据处理模块用于将多源数据进行集中化处理，光纤传输模块通过光纤链路与服务器连接，将超声波测量仪、RGB照相机、光谱仪、NDVI传感仪、北斗定位仪采集到的农作物生长的高度、可见光图像、多光谱图像、植被差异指数(NDVI值)以及生长的地理位置信息传送给服务器，传输速度快，传输数据量大，传输稳定，为实现高通量植物表型测量提供保障；数据处理及传输过程包括下述步骤：
超声波测量仪、RGB照相机、光谱仪、NDVI传感仪、北斗定位仪将采集到的农作物生长的高度、可见光图像、多光谱图像、植被差异指数及生长的地理位置信息数据发送给数据处理模块；
数据处理模块首先利用Python切片技术解析接收的数据，接着将这些数据整合成约定的JSON格式，最后将此JSON数据进行序列化处理；
光纤传输模块则将序列化处理后的数据借助光纤链路，通过TCP/IP通信协议将数据实时传送到服务器。
如图4所示，本发明还提供了可水平移动和垂直升降型高通量植物表型测量方法，包括下述步骤：
S1、水平移动和垂直升降的自动化机械装置可同时挂载多种采集设备开展自动化地水平移动和垂直升降作业，通过机器代替人工操作，降低作业复杂度和难度，提高作业效率和精确度；
S2、集成安装于防抖云台上的超声波测量仪、RGB照相机、光谱仪、NDVI传感仪、北斗定位仪，用于实时同步采集农作物生长的高度、可见光图像、多光谱图像、植被差异指数(NDVI值)以及生长的地理位置信息；
S3、数据处理和传输模块，用于处理实时同步采集的多源数据信息，并通过光纤链路将数据传输至服务器；
S4、服务器用于通过图表、Web GIS形式显示采集的农作物生长的高度、可见光图像、多光谱图像、植被差异指数(NDVI值)以及生长的地理位置信息。
水平移动和垂直升降的自动化机械装置可同时挂载多种采集设备开展自动化地水平移动和垂直升降作业，作业过程包括下述步骤：
S11、控制箱控制各电机带动固定柱中段上下进行调节，并在架设于固定柱顶端的激光发射器和激光接收器的配合下完成自动化机械装置的水平校准；
S12、通过控制箱控制电机完成钢丝绳组的自动收放；
S13、数据采集和传输装置与三轴式防抖云台在三组钢丝绳的协同收放工作下，挂载超声波测量仪、RGB照相机、光谱仪、NDVI传感仪、北斗定位仪，数据处理和传输模块，开展自动化地水平移动和垂直升降测量作业。
协同收放工作具体为：
(1)三根固定柱通过顶端激光发射器和接收器完成水平校准；
(2)设置自动化机械装置初始状态：此时设定自动化机械装置的地面安装位置为初始位置，即是初始点A，为工作区域内的任意点，首先通过一体化自动采集装置上面的测距传感器测量出初始点与安装第一电机、第二电机和第三电机的三个固定柱顶端的距离分别为d1,、d2和d3，此时通过控制器同时控制三个电机工作；
控制第一电机带动下的第一钢丝绳组使第一固定柱顶端到自动化机械装置的距离为d1；
控制第二电机带动下的第二钢丝绳组使第二固定柱顶端到自动化机械装置的距离为d2；
控制第三电机带动下的第三钢丝绳组使第三固定柱顶端到自动化机械装置的距离为d3；
此时将三组钢丝绳拉直，就完成了初始状态位置的建立；
(3)自动化机械装置工作状态：在完成步骤(2)之后装置就可以进行正常工作状态。正常工作状态有两种情况：垂直升降和水平移动。在初始点A确定后，通过控制器使装置进入正常工作位置，即使装置垂直升降，直到此时三组钢丝绳中每组绳子对应的上下绳子分别在同一平面，此时位置为初始工作位置，也就是目标点B，其位于三根柱子顶端的水平面上，且B点与A点是在同一竖直线上。完成一个目标点B的移动后将目标点自动设置为下一次的初始点A。关键在于三个电机控制的速度独立不相关，使得三个电机在相同时间内同时工作，同时停止，并能达到各自所需收放长度，从而不会使装置倾斜；
垂直升降过程：此时可以通过计算得出自动化机械装置工作位置所在的B点与三个固定柱顶端的距离分别为d4、d5、d6，通过计算d1,减去d4的值为c1，d2减去d5的值为c2，d3减去d6的值为c3，也就初始点减去目标点所得的值，当对应的值为正时，采集装置为上升状态，对应的电机收绳的长度分别为c1、c2、c3；当对应的值为负值时，采集装置为下降状态，对应的电机放绳的长度分别为c1、c2、c3；
水平移动过程：此时装置在工作区域内不同高度的水平面进行水平移动作业。通过控制器去选择我们需要的工作目标点B，B点与A点位于同一水平面，可以通过计算得出目标点B距离三个固定柱上端的距离分别为d4、d5、d6；由于前一个初始点A的距离d1,、d2和d3已知，所以可以通过差值法来确定每个电机控制钢丝绳应该收放的长度，从而实现装置的水平移动。
通过本发明使用一种可水平移动和垂直升降的自动化机械装置挂载数据采集设备实时同步采集农作物生长的高度、可见光图像、多光谱图像、植被差异指数(NDVI值)以及生长的地理位置信息，并利用光纤传输数据量大、传输速度快、传输稳定的特点，通过光纤链路将采集的数据传送至服务器。与传统的人工采集相比，可实现同步的高通量植物表型特征多源数据的测量，同时也降低了测量复杂度和强度，提高了测量精确性和效率。为作物表型研究提供了有力的支撑，缩短育种周期。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种可水平移动和垂直升降型高通量植物表型测量系统，其特征在于，包括可水平移动和垂直升降的自动化机械装置，集成安装于防抖云台上的超声波测量仪、RGB照相机、光谱仪、NDVI传感仪、北斗定位仪、测距传感器、数据处理和传输模块、太阳能供电系统、以及服务器；所述超声波测量仪、RGB照相机、光谱仪、NDVI传感仪、北斗定位仪均与数据处理和传输模块连接；所述防抖云台、数据处理和传输模块都挂载在自动化机械装置上；数据处理和传输模块通过光纤与服务器连接；
所述可水平移动和垂直升降的自动化机械装置包括：控制箱、多个电机、多根固定柱、多个激光发射器、多个激光接收器、数据采集和传输装置、三轴式防抖云台、滑轮组、钢丝绳组、光纤收卷轮、以及链条，所述控制箱安装在其中一根固定柱的底端，每根固定柱上安装有电机；其中控制箱用于控制电机协同工作带动固定柱升降，并带动钢丝绳组收放；数据采集和传输装置内含光纤收卷轮和数据处理与传输模块，底部有链条可带动防抖云台完成360度旋转；所述三轴式防抖云台用于保障挂载在该装置上的采集设备进行稳定的作业；每组滑轮组由上下两个滑轮组成；每组钢丝绳组由两根钢丝绳组成，分别与两个滑轮连接；钢丝绳组在回收钢丝绳时，与其位于同一滑轮的光纤在光纤收卷轮的带动下进行反向收放；
所述集成安装于防抖云台上的超声波测量仪、RGB照相机、光谱仪、NDVI传感仪、北斗定位仪、测距传感器，用于实时同步采集农作物生长的高度、可见光图像、多光谱图像、植被差异指数以及生长的地理位置信息以及自动化机械装置至三根固定柱顶端距离；
所述数据处理和传输模块，用于处理实时同步采集的多源数据信息，并通过光纤链路将数据传输至服务器；所述数据处理和传输模块包括数据处理模块和光纤传输模块，所述数据处理模块用于将多源数据进行集中化处理，所述光纤传输模块通过光纤链路与服务器连接，将超声波测量仪、RGB照相机、光谱仪、NDVI传感仪、北斗定位仪采集到的农作物生长的高度、可见光图像、多光谱图像、植被差异指数以及生长的地理位置信息传送给服务器；
数据处理及传输过程包括下述步骤：
超声波测量仪、RGB照相机、光谱仪、NDVI传感仪、北斗定位仪将采集到的农作物生长的高度、可见光图像、多光谱图像、植被差异指数及生长的地理位置信息数据发送给数据处理模块；
数据处理模块首先利用Python切片技术解析接收的数据，接着将这些数据整合成约定的JSON格式，最后将此JSON数据进行序列化处理；
光纤传输模块则将序列化处理后的数据借助光纤链路，通过TCP/IP通信协议将数据实时传送到服务器；
所述服务器，用于通过图表、Web GIS形式显示采集的农作物生长的高度、可见光图像、多光谱图像、植被差异指数以及生长的地理位置信息。
2.根据权利要求1所述的可水平移动和垂直升降型高通量植物表型测量系统，其特征在于，所述水平移动和垂直升降的自动化机械装置可同时挂载多种采集设备开展自动化地水平移动和垂直升降作业，通过机器代替人工操作，降低作业复杂度和难度，提高作业效率和精确度，作业过程包括下述步骤：
所述控制箱控制电机带动固定柱中段上下进行调节，并在架设于固定柱顶端的激光发射器和激光接收器的配合下完成自动化机械装置的水平校准；
控制箱控制各电机完成钢丝绳组的自动收放；
所述数据采集和传输装置与三轴式防抖云台在三组钢丝绳的协同收放工作下，挂载超声波测量仪、RGB照相机、光谱仪、NDVI传感仪、北斗定位仪、测距传感器，数据处理和传输模块，开展自动化地水平移动和垂直升降测量作业。
3.根据权利要求2所述的可水平移动和垂直升降型高通量植物表型测量系统，其特征在于，所述固定柱为可伸缩的固定柱，包括固定柱上段、固定柱中段和固定柱下段。
4.根据权利要求3所述的可水平移动和垂直升降型高通量植物表型测量系统的测量方法，其特征在于，包括下述步骤：
S1、水平移动和垂直升降的自动化机械装置可同时挂载多种采集设备开展自动化地水平移动和垂直升降作业；作业过程包括下述步骤：
S11、控制箱控制各电机带动固定柱中段上下进行调节，并在架设于固定柱顶端的激光发射器和激光接收器的配合下完成自动化机械装置的水平校准；
S12、通过控制箱控制电机完成钢丝绳组的自动收放；
S13、数据采集和传输装置与三轴式防抖云台在三组钢丝绳的协同收放工作下，挂载超声波测量仪、RGB照相机、光谱仪、NDVI传感仪、北斗定位仪，数据处理和传输模块，开展自动化地水平移动和垂直升降测量作业；协同收放工作具体为：
(1)三根固定柱通过顶端激光发射器和接收器完成水平校准；
(2)设置自动化机械装置初始状态：此时设定自动化机械装置的地面安装位置为初始位置，即是初始点A，为工作区域内的任意点，首先通过一体化自动采集装置上面的测距传感器测量出初始点与安装第一电机、第二电机和第三电机的三个固定柱顶端的距离分别为d1,、d2和d3，此时通过控制器同时控制三个电机工作；
控制第一电机带动下的第一钢丝绳组使第一固定柱顶端到自动化机械装置的距离为d1；
控制第二电机带动下的第二钢丝绳组使第二固定柱顶端到自动化机械装置的距离为d2；
控制第三电机带动下的第三钢丝绳组使第三固定柱顶端到自动化机械装置的距离为d3；
此时将三组钢丝绳拉直，就完成了初始状态位置的建立；
(3)自动化机械装置工作状态：在完成步骤(2)之后装置就可以进行正常工作状态；正常工作状态有两种情况：垂直升降和水平移动；在初始点A确定后，通过控制器使装置进入正常工作位置，即使装置垂直升降，直到此时三组钢丝绳中每组绳子对应的上下绳子分别在同一平面，此时位置为初始工作位置，也就是目标点B，其位于三根柱子顶端的水平面上，且B点与A点是在同一竖直线上，完成一个目标点B的移动后将目标点自动设置为下一次的初始点A，关键在于三个电机控制的速度独立不相关，使得三个电机在相同时间内同时工作，同时停止，并能达到各自所需收放长度，从而不会使装置倾斜；
垂直升降过程：此时可以通过计算得出自动化机械装置工作位置所在的B点与三个固定柱顶端的距离分别为d4、d5、d6，通过计算d1,减去d4的值为c1，d2减去d5的值为c2，d3减去d6的值为c3，也就初始点减去目标点所得的值，当对应的值为正时，采集装置为上升状态，对应的电机收绳的长度分别为c1、c2、c3；当对应的值为负值时，采集装置为下降状态，对应的电机放绳的长度分别为c1、c2、c3；
水平移动过程：此时装置在工作区域内不同高度的水平面进行水平移动作业，通过控制器去选择我们需要的工作目标点B，B点与A点位于同一水平面，可以通过计算得出目标点B距离三个固定柱上端的距离分别为d4、d5、d6；由于前一个初始点A的距离d1,、d2和d3已知，所以可以通过差值法来确定每个电机控制钢丝绳应该收放的长度，从而实现装置的水平移动；
S2、集成安装于防抖云台上的超声波测量仪、RGB照相机、光谱仪、NDVI传感仪、北斗定位仪，实时同步采集农作物生长的高度、可见光图像、多光谱图像、植被差异指数以及生长的地理位置信息；
S3、数据处理和传输模块，处理实时同步采集的多源数据信息，并通过光纤链路将数据传输至服务器；
S4、服务器用于通过图表、Web GIS形式显示采集的农作物生长的高度、可见光图像、多光谱图像、植被差异指数以及生长的地理位置信息。
5.根据权利要求4所述的可水平移动和垂直升降型高通量植物表型测量系统的测量方法，其特征在于，所述集成安装于防抖云台上的超声波测量仪、RGB照相机、光谱仪、NDVI传感仪、北斗定位仪，用于实时同步采集农作物生长的高度、可见光图像、多光谱图像、植被差异指数以及生长的地理位置信息，实现高通量植物表型测量。
6.根据权利要求4所述的可水平移动和垂直升降型高通量植物表型测量系统的测量方法，其特征在于，所述数据处理和传输模块包括数据处理模块和光纤传输模块，所述数据处理模块用于将多源数据进行集中化处理，所述光纤传输模块通过光纤链路与服务器连接，将超声波测量仪、RGB照相机、光谱仪、NDVI传感仪、北斗定位仪采集到的农作物生长的高度、可见光图像、多光谱图像、植被差异指数以及生长的地理位置信息传送给服务器，传输速度快，传输数据量大，传输稳定，为实现高通量植物表型测量提供保障。
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