CN109035056A - 用于中药材种植的生长信息采集分析系统及方法 - Google Patents

Abstract

用于中药材种植的生长信息采集分析系统，包括：采集终端，用于采集环境信息和中药材植株的图像信息，并且进行处理得到中药材的生长信息；网络终端，从所述采集终端获取中药材的生长信息；区域主机，从所述网络终端获取中药材的生长信息；核心主机，从所述区域主机获取中药材的生长信息并进行存储。本发明提供用于中药材种植的生长信息采集分析系统及方法，能够准确地获取中药材的生长信息并且汇总成一个数据库，进而能够从中药材加工的源头种植阶段开设掌握中药材的质量。

Description

用于中药材种植的生长信息采集分析系统及方法

技术领域

本发明涉及中药材种植技术领域，具体的说是用于中药材种植的生长信息采集分析系统及方法。

背景技术

以中国传统医药理论指导采集、炮制、制剂，说明作用机理，指导临床应用的药物，统称为中药。简而言之，中药就是指在中医理论指导下，用于预防、治疗、诊断疾病并具有康复与保健作用的物质。中药主要来源于天然药及其加工品，包括植物药、动物药、矿物药及部分化学、生物制品类药物。由于中药以植物药居多，故有“诸药以草为本”的说法。中药是我国传统文化的瑰宝，应当继承并发扬光大。

中药材的药效受到很多因素的影响，最主要的就是中药材的生长情况，如果生长时间不够或者环境不合适，那么有效成分的含量就很可能会降低，导致药效下降。现有技术中，常见中药材的来源主要是种植，规模化的种植技术能够生产大量的中药材，从而满足市场需要。而中药材的采购大多是在成熟、收获和初加工之后进行的，此时已经很难判断中药材的药效到底如何，这就导致市场上的中药材非常混乱，质量好的与质量不好的掺杂使用，最终导致中药产品的疗效无法得到保证，轻则会导致人们失去对中药的信心，重则会影响患者的健康。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明提供用于中药材种植的生长信息采集分析系统及方法，能够准确地获取中药材的生长信息并且汇总成一个数据库，进而能够从中药材加工的源头种植阶段开设掌握中药材的质量。

为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：用于中药材种植的生长信息采集分析系统，包括：采集终端，用于采集环境信息和中药材植株的图像信息，并且进行处理得到中药材的生长信息；网络终端，从所述采集终端获取中药材的生长信息；区域主机，从所述网络终端获取中药材的生长信息；核心主机，从所述区域主机获取中药材的生长信息并进行存储。

所述采集终端包括设置为长方体状的壳体，壳体包括相对设置的第一侧壁和第二侧壁，第一侧壁上固定设置有摄像头组件，第二侧壁上穿设有温度传感器、湿度传感器和土壤传感器，壳体内固定设置有无线通信组件、控制板和第一电池，摄像头组件、温度传感器、湿度传感器、土壤传感器、无线通信组件和第一电池均与控制板电连接。

所述第一侧壁上还嵌设有用于对所述摄像头组件进行保护的保护玻璃；所述壳体内部设置有隔板，隔板将壳体内部分为两个腔体，所述第一电池固定设置在其中一个腔体内，所述控制板固定设置在另外一个腔体内；所述土壤传感器与所述控制板之间通过线缆电连接，线缆位于所述壳体内部的部分固定连接有限位盘。

所述壳体还固定连接有手柄，手柄上设置有若干个凹陷部。

包括用于驱动所述采集终端移动的动作装置。

所述动作装置包括轨道、滑动设置在轨道上的行走小车和固定设置在行走小车上的姿态调整机构，所述采集终端固定设置在姿态调整机构上；所述轨道包括钢制底板和固定设置在钢制底板上的绝缘导轨；所述行走小车的下部开设有与绝缘导轨相匹配的通孔；所述姿态调整机构包括设置在所述行走小车上的高程调整单元和设置在高程调整单元上的方位调整单元。

所述钢制底板包括若干个长方形的底板单元，底板单元通过地脚螺栓固定在地面上，所有底板单元沿长度方向直线分布，相邻的两个底板单元通过一个连接板固定连接，底板单元的两端各开设有两个沿长度方向延伸的安装凹槽，两个相邻的底板单元的安装凹槽相互连通形成用于容纳连接板的连接槽，连接板放入连接槽内后通过锁紧螺栓与底板单元固定连接；所述绝缘导轨包括若干个导轨单元，导轨单元一一对应地设置在所述底板单元上，并且导轨单元沿底板单元的长度方向延伸，导轨单元的两端各开设有一个沿长度方向延伸的插孔，相邻的两个导轨单元通过连接杆相连接，连接杆插入到插孔中。

所述行走小车包括外壳，外壳内部水平固设有支撑板，支撑板将外壳内部分成上层空间和下层空间，所述通孔开设在外壳的对应于下层空间的部分上；所述上层空间内固定设置有第二电池，所述外壳上对应于上层空间的部分还设置有与第二电池电连接的充电口；所述支撑板固定连接有两个向下延伸入所述下层空间的电机支座，每个电机支座上固定设置有一个驱动电机，两个驱动电机的朝向相反，每个驱动电机驱动连接有一个行走轮，行走轮与所述钢制底板相接触，行走轮包括橡胶外胎和嵌设在橡胶外胎内的永磁体；所述轨道的一端还设置有配电箱，配电箱上固定设置有与所述充电口相匹配的充电头。

所述高程调整单元包括固定设置在所述行走小车上的升降电机，升降电机的输出轴垂直向上设置并且驱动连接有丝杠，丝杠上配合套设有活动板，升降电机的周侧还垂直固设有若干个导向杆，导向杆穿过活动板；所述方位调整单元包括固定设置在所述活动板上的调向电机，调向电机的输出轴垂直向上设置并且驱动连接有转盘，所述采集终端固定设置在转盘上。

用于中药材种植的生长信息采集分析系统的采集分析方法，包括如下步骤：

步骤1、中药材种植者利用所述采集终端采集环境信息和中药材植株的图像信息；

步骤2、所述采集终端根据中药材的图像信息分析中药材的植株状态信息，并且将植株状态信息和环境信息打包成中药材的生长信息；

步骤3、所述网络终端从所述采集终端获取中药材的生长信息，并且通过网络向外发送；

步骤4、所述区域主机通过网络获取本区域内所有所述网络终端发送的中药材的生长信息，并通过网络进行转发；

步骤5、所述核心主机通过网络获取所有所述区域主机转发的中药材的生长信息，并且进行存储。

有益效果：本发明能够准确地获取中药材的生长信息并且汇总成一个数据库，进而能够从中药材加工的源头种植阶段开设掌握中药材的质量，最终能够提高中药产品的质量，确保其疗效。

附图说明

图1是本发明实施例一的系统整体结构框图；

图2是本发明实施例二的系统整体结构框图；

图3是本发明的采集终端的结构示意图；

图4是本发明的动作装置的结构示意图；

图5是本发明的行走小车的结构示意图。

附图标记：1-手柄，2-凹陷部，3-壳体，4-充电接口，5-第一电池，6-隔板，7-控制板，8-保护玻璃，9-摄像头组件，10-无线通信组件，11-温度传感器，12-湿度传感器，13-线缆，14-土壤传感器，15-限位盘，16-底板单元，17-安装凹槽，18-第一螺孔，19-插孔，20-导轨单元，21-行走小车，22-升降电机，23-导向杆，24-丝杠，25-活动板，26-调向电机，27-转盘，28-采集终端，29-配电箱，30-充电头，31-第二螺孔，32-地脚螺栓，33-连接板，34-锁紧螺栓，35-第三螺孔，36-第二电池，37-支撑板，38-电机支座，39-驱动电机，40-行走轮，41-永磁体，42-通孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

实施例一，请参阅图1和3。

用于中药材种植的生长信息采集分析系统，包括采集终端28、网络终端、区域主机和核心主机。

采集终端28，用于采集环境信息和中药材植株的图像信息，并且进行处理得到中药材的生长信息。

网络终端，从采集终端28获取中药材的生长信息，网络终端可以设置为手机、平板电脑或者笔记本电脑等具有移动通信能力的设备。

区域主机，从网络终端获取中药材的生长信息，区域主机可以设置为服务器。

核心主机，从区域主机获取中药材的生长信息并进行存储，核心主机也可以设置为服务器，并且其性能要高于区域主机。

采集终端28包括设置为长方体状的壳体3，壳体3包括相对设置的第一侧壁和第二侧壁，第一侧壁上固定设置有摄像头组件9，第二侧壁上穿设有温度传感器11、湿度传感器12和土壤传感器14，壳体3内固定设置有无线通信组件10、控制板7和第一电池5，摄像头组件9、温度传感器11、湿度传感器12、土壤传感器14、无线通信组件10和第一电池5均与控制板7电连接。壳体3得侧部还设置有与第一电池5电连接的充电接口4。

其中摄像头组件9用于采集中药材植株的图像信息，温度传感器11、湿度传感器12和土壤传感器14用于采集中药材种植的环境信息，无线通信组件10用于使采集终端28和网络终端可以通过无线通信的方式相连接，无线通信方式可以采用蓝牙或者WIFI。各个器件都可以根据中药材的实际品种和需要选择合适的型号，在此不再赘述。

第一侧壁上还嵌设有用于对摄像头组件9进行保护的保护玻璃8。壳体3内部设置有隔板6，隔板6将壳体3内部分为两个腔体，第一电池5固定设置在其中一个腔体内，控制板7固定设置在另外一个腔体内。土壤传感器14与控制板7之间通过线缆13电连接，线缆13位于壳体3内部的部分固定连接有限位盘15，限位盘15用于防止线缆13因过度拉扯而与壳体3脱离。

壳体3还固定连接有手柄1，手柄1上设置有若干个凹陷部2，凹陷部2可以方便握持手柄1。

在本实施例中，通过采集终端28采集中药材植株的图像信息和环境信息主要通过人员手持采集终端28来实现，适用于种植规模较小、自动化程度较低的情况，或者是种植基地地形复杂、主要依赖于人工操作的情况。

实施例二，请参阅图2、4和5。

在实施例一的基础上，还包括用于驱动采集终端28移动的动作装置。

动作装置包括轨道、滑动设置在轨道上的行走小车21和固定设置在行走小车21上的姿态调整机构，采集终端28固定设置在姿态调整机构上。

轨道包括钢制底板和固定设置在钢制底板上的绝缘导轨。

行走小车21的下部开设有与绝缘导轨相匹配的通孔42。

姿态调整机构包括设置在行走小车21上的高程调整单元和设置在高程调整单元上的方位调整单元。

本实施例中，采集终端28的结构与实施例一大体相同，仅取消土壤传感器14和手柄1。轨道设置在中药材的种植垄沟侧方，可以在每一个中药材植株根部的土壤中设置一个土壤传感器，土壤传感器可以通过Zigbee等无线传感网络技术发送监测信息。在使用时利用动作装置驱动采集终端28移动来采集中药材植株的图像信息和环境信息，适用于种植规模大、自动化程度较高的情况。每当动作装置将采集终端28推动到一个中药材植株旁边的时候，采集终端28启动，由摄像头组件9对中药材植株进行拍照，并且由温度传感器11对中药材植株周围的温度进行检测，由湿度传感器12对中药材植株附近的湿度进行检测。当一个中药材植株的信息采集完毕之后，动作装置驱动采集终端28移动，对下一个中药材植株的信息进行采集，直到一条垄沟内所有的中药材植株信息都采集完毕为止。

钢制底板包括若干个长方形的底板单元16，底板单元16通过地脚螺栓32固定在地面上相应的底板单元16上开设有用于穿设地脚螺栓32的第二螺孔31。所有底板单元16沿长度方向直线分布，相邻的两个底板单元16通过一个连接板33固定连接，底板单元16的两端各开设有两个沿长度方向延伸的安装凹槽17，两个相邻的底板单元16的安装凹槽17相互连通形成用于容纳连接板33的连接槽，连接板33放入连接槽内后通过锁紧螺栓34与底板单元16固定连接，相应的连接板33上开设有用于穿设锁紧螺栓34的第三螺孔35，底板单元16上开设有用于穿设锁紧螺栓34的第一螺孔18。绝缘导轨包括若干个导轨单元20，导轨单元20一一对应地设置在底板单元16上，并且导轨单元20沿底板单元16的长度方向延伸，导轨单元20的两端各开设有一个沿长度方向延伸的插孔19，相邻的两个导轨单元20通过连接杆相连接，连接杆插入到插孔19中。在实际种植生产中，每条垄沟的长度可能都是不一样的，本发明将钢制底板和绝缘导轨均设置为拼接式的结构，能够根据垄沟的长度选择合适的数量进行拼接，从而得到与垄沟长度相匹配的轨道，扩大了适用范围，而且拼接过程非常简单方便。

行走小车21包括外壳，外壳内部水平固设有支撑板37，支撑板37将外壳内部分成上层空间和下层空间，通孔42开设在外壳的对应于下层空间的部分上。上层空间内固定设置有第二电池36，外壳上对应于上层空间的部分还设置有与第二电池36电连接的充电口。支撑板37固定连接有两个向下延伸入下层空间的电机支座38，每个电机支座38上固定设置有一个驱动电机39，两个驱动电机39的朝向相反，每个驱动电机39驱动连接有一个行走轮40，行走轮40与钢制底板相接触，行走轮40包括橡胶外胎和嵌设在橡胶外胎内的永磁体41。轨道的一端还设置有配电箱29，配电箱29上固定设置有与充电口相匹配的充电头30。

永磁体41与钢制底板相互吸引，可以使行走轮40始终稳定贴合在钢制底板上，保证行走小车21能够稳定地运行，不会出现滑动等不利情况，进而保证了采集终端28的稳定性，提高了采集终端28采集信息的精确度。为了减少线材的铺设，本发明将行走小车21设置为自带电源的结构，使得行走小车21可以完全脱离线材的束缚，为了充电方便，设置了配电箱29和充电头30，通过与行走小车21上的充电口相配合，可以在行走小车21暂停运行的时候为其充电。

高程调整单元包括固定设置在行走小车21上的升降电机22，升降电机22的输出轴垂直向上设置并且驱动连接有丝杠24，丝杠24上配合套设有活动板25，升降电机22的周侧还垂直固设有若干个导向杆23，导向杆23穿过活动板25。方位调整单元包括固定设置在活动板25上的调向电机26，调向电机26的输出轴垂直向上设置并且驱动连接有转盘27，采集终端28固定设置在转盘27上。

因为每个中药材植株的高度和方向都有所差异，为了获得最准确的生长信息，采集终端28需要能够灵活地进行调整，因此本发明设置了姿态调整机构。当需要调整采集终端28的高度的时候，通过升降电机22驱动丝杠24转动，进而带动活动板25向上或者向下移动，导向杆23用于对活动板25的方向进行限制。当需要调整采集终端28的方向的时候，通过调向电机26驱动转盘27转动，进而带动采集终端28的方向改变。

本发明还提供一种用于中药材种植的生长信息采集分析系统的采集分析方法，包括步骤1至5。

步骤1、中药材种植者利用采集终端28采集环境信息和中药材植株的图像信息。

步骤2、采集终端28根据中药材的图像信息分析中药材的植株状态信息，并且将植株状态信息和环境信息打包成中药材的生长信息。根据图像信息获得植株状态信息的具体方法可以包括步骤2.1至2.3。

步骤2.1，采集终端28提取获取的图像信息的轮廓线。

步骤2.2，采集终端28根据轮廓线计算图像信息的高度和面积。

步骤2.3，采集终端28根据图像信息的高度和面积，以及轨道与中药材植株之间的距离，共同计算中药材植株的实际高度和在垂直方向上的截面面积。实际高度和在垂直方向上的截面面积即可以反映中药材的植株状态信息，例如年龄和是否旺盛等。在其他的实施方式中，还可以通过图像处理技术获得中药材植株的花型、枝干粗细等等信息。

步骤3、网络终端从采集终端28获取中药材的生长信息，并且通过网络向外发送。

步骤4、区域主机通过网络获取本区域内所有网络终端发送的中药材的生长信息，并通过网络进行转发。

步骤5、核心主机通过网络获取所有区域主机转发的中药材的生长信息，并且进行存储。核心主机最终可以根据获取的中药材的生长信息构建一个数据库，数据库包括了不同地区、不同中药材以及不同时段的生长情况，可以从中药材加工的源头种植阶段开设掌握中药材的质量，最终能够提高中药产品的质量，确保其疗效。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.用于中药材种植的生长信息采集分析系统，其特征在于：包括：

采集终端（28），用于采集环境信息和中药材植株的图像信息，并且进行处理得到中药材的生长信息；

网络终端，从所述采集终端（28）获取中药材的生长信息；

区域主机，从所述网络终端获取中药材的生长信息；

核心主机，从所述区域主机获取中药材的生长信息并进行存储。

2.如权利要求1所述的用于中药材种植的生长信息采集分析系统，其特征在于：所述采集终端（28）包括设置为长方体状的壳体（3），壳体（3）包括相对设置的第一侧壁和第二侧壁，第一侧壁上固定设置有摄像头组件（9），第二侧壁上穿设有温度传感器（11）、湿度传感器（12）和土壤传感器（14），壳体（3）内固定设置有无线通信组件（10）、控制板（7）和第一电池（5），摄像头组件（9）、温度传感器（11）、湿度传感器（12）、土壤传感器（14）、无线通信组件（10）和第一电池（5）均与控制板（7）电连接。

3.如权利要求2所述的用于中药材种植的生长信息采集分析系统，其特征在于：所述第一侧壁上还嵌设有用于对所述摄像头组件（9）进行保护的保护玻璃（8）；所述壳体（3）内部设置有隔板（6），隔板（6）将壳体（3）内部分为两个腔体，所述第一电池（5）固定设置在其中一个腔体内，所述控制板（7）固定设置在另外一个腔体内；所述土壤传感器（14）与所述控制板（7）之间通过线缆（13）电连接，线缆（13）位于所述壳体（3）内部的部分固定连接有限位盘（15）。

4.如权利要求2所述的用于中药材种植的生长信息采集分析系统，其特征在于：所述壳体（3）还固定连接有手柄（1），手柄（1）上设置有若干个凹陷部（2）。

5.如权利要求1所述的用于中药材种植的生长信息采集分析系统，其特征在于：包括用于驱动所述采集终端（28）移动的动作装置。

6.如权利要求5所述的用于中药材种植的生长信息采集分析系统，其特征在于：所述动作装置包括轨道、滑动设置在轨道上的行走小车（21）和固定设置在行走小车（21）上的姿态调整机构，所述采集终端（28）固定设置在姿态调整机构上；

所述轨道包括钢制底板和固定设置在钢制底板上的绝缘导轨；

所述行走小车（21）的下部开设有与绝缘导轨相匹配的通孔（42）；

所述姿态调整机构包括设置在所述行走小车（21）上的高程调整单元和设置在高程调整单元上的方位调整单元。

7.如权利要求6所述的用于中药材种植的生长信息采集分析系统，其特征在于：所述钢制底板包括若干个长方形的底板单元（16），底板单元（16）通过地脚螺栓（32）固定在地面上，所有底板单元（16）沿长度方向直线分布，相邻的两个底板单元（16）通过一个连接板（33）固定连接，底板单元（16）的两端各开设有两个沿长度方向延伸的安装凹槽（17），两个相邻的底板单元（16）的安装凹槽（17）相互连通形成用于容纳连接板（33）的连接槽，连接板（33）放入连接槽内后通过锁紧螺栓（34）与底板单元（16）固定连接；

所述绝缘导轨包括若干个导轨单元（20），导轨单元（20）一一对应地设置在所述底板单元（16）上，并且导轨单元（20）沿底板单元（16）的长度方向延伸，导轨单元（20）的两端各开设有一个沿长度方向延伸的插孔（19），相邻的两个导轨单元（20）通过连接杆相连接，连接杆插入到插孔（19）中。

8.如权利要求6所述的用于中药材种植的生长信息采集分析系统，其特征在于：所述行走小车（21）包括外壳，外壳内部水平固设有支撑板（37），支撑板（37）将外壳内部分成上层空间和下层空间，所述通孔（42）开设在外壳的对应于下层空间的部分上；

所述上层空间内固定设置有第二电池（36），所述外壳上对应于上层空间的部分还设置有与第二电池（36）电连接的充电口；

所述支撑板（37）固定连接有两个向下延伸入所述下层空间的电机支座（38），每个电机支座（38）上固定设置有一个驱动电机（39），两个驱动电机（39）的朝向相反，每个驱动电机（39）驱动连接有一个行走轮（40），行走轮（40）与所述钢制底板相接触，行走轮（40）包括橡胶外胎和嵌设在橡胶外胎内的永磁体（41）；

所述轨道的一端还设置有配电箱（29），配电箱（29）上固定设置有与所述充电口相匹配的充电头（30）。

9.如权利要求6所述的用于中药材种植的生长信息采集分析系统，其特征在于：

所述高程调整单元包括固定设置在所述行走小车（21）上的升降电机（22），升降电机（22）的输出轴垂直向上设置并且驱动连接有丝杠（24），丝杠（24）上配合套设有活动板（25），升降电机（22）的周侧还垂直固设有若干个导向杆（23），导向杆（23）穿过活动板（25）；

所述方位调整单元包括固定设置在所述活动板（25）上的调向电机（26），调向电机（26）的输出轴垂直向上设置并且驱动连接有转盘（27），所述采集终端（28）固定设置在转盘（27）上。

10.如权利要求1所述的用于中药材种植的生长信息采集分析系统的采集分析方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1、中药材种植者利用所述采集终端（28）采集环境信息和中药材植株的图像信息；

步骤2、所述采集终端（28）根据中药材的图像信息分析中药材的植株状态信息，并且将植株状态信息和环境信息打包成中药材的生长信息；

步骤3、所述网络终端从所述采集终端（28）获取中药材的生长信息，并且通过网络向外发送；

步骤4、所述区域主机通过网络获取本区域内所有所述网络终端发送的中药材的生长信息，并通过网络进行转发；

步骤5、所述核心主机通过网络获取所有所述区域主机转发的中药材的生长信息，并且进行存储。