CN110262476A - 一种植物生长直播云平台 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种植物生长直播云平台，通过搭建实际植物生长监测系统，实现了植物生长状态机生长环境全生育时期的数据获取，并通过定点采集和机器人巡检多站点采集两种方式，获得了多视角、多传感器类别的数据，并以云平台架构存储、处理、加工，同时等比例构建微缩模型装置和光电投影系统，结合虚拟交互设备，为植物生长科普教育、植物生长教学提供了植物生长生态仿真系统。进而构建了一个低成本、仿真度高、能够可视化展示植物生长全集数据的植物生长科普教育和教学平台。

Description

一种植物生长直播云平台

技术领域

本发明实施例涉及农业信息化技术领域，尤其涉及一种植物生长直播云平台。

背景技术

当前植物生长科普教育或教学多采用文字、图片等多媒体形式，在教学过程中存在无法展示植物生长动态信息、无法展示植物生长实时信息、无法展示植物生长细节数据等缺点，同时枯燥无味。而为了配合植物生长科普教学，专门种植试验田，并请专人管理，又是一项费时费力，且成本高的工作，且受到植物种植时空限制。因此，搭建植物生长监测装置，构建植物生长多源数据的采集系统，并能够连续、无损、实时的采集植物生长数据，对数据自动处理、融合，形成可视化的教学素材，并以云服务的形式，向受众者直接提供全景图像、高清视频、虚拟动画等数字资源，借助微缩模型和光电控制系统，模拟植物生长生态系统，为植物科普教学提供在线化、可视化、体验式的硬件终端和技术服务系统，能广泛地应用于中小学植物课程教学、农业科普展览、数字植物科学研究等领域，有较好的市场需求前景。

随着互联网、虚拟现实技术的发展，以及移动终端和多媒体设备的低成本，三维可视化的、虚拟互动化的多媒体素材更加受到学员和受众的喜爱，但是在植物科普教学方面，植物的生长期较长，不同的时期具有不同的生长阶段，并且受环境影响较大，因此制作植物教学、植物科普教育方面的多媒体素材成本较高且较繁琐，而当前的大多应用系统都依赖于丰富的动画、3D模型等素材资源，这为构建逼真的农业生态虚拟场景带来挑战，构建连续生育期的、多站点的、多视角的、多维度的植物生长虚拟场景，仍然是一个技术瓶颈。

同时，近年来农业机器人发展迅速，已能在田间自主开展数据采集、简单的农业种植管理活动，技术日趋成熟。但当前的田间机器人多用于农业生产活动，面向植物生长直播科普素材数据采集的机器人应用系统和解决方案，还未多见。而构建自动化、智能化、多元化、互动化的植物生长直播系统，在中小学植物课程教学、农业科普展览、数字植物科学研究等领域，有较好的市场需求前景。但是现有关于植物生长直播方案存在以下问题：受众的参与性和能动性不足，容易陷入枯燥；受限于植物生长周期，教学时间上存在跨度，难以完成系统的教学或科普体验过程；教学内容容量不足，难以直观展示植物的差异性和生长过程变化细节；受限于植物种植场地，存在空间上的局限性，难以实现实地体验。

发明内容

本发明实施例提供一种植物生长直播云平台，通过云服务平台，连接植物生长数据采集端和植物生长直播交互体验应用端，实现端到端的串联，实现植物生长的在线3D直播和互动解说，同时降低应用服务者的系统构建成本。

本发明实施例提供一种植物生长直播云平台，包括植物生长监测系统、植物生长数据融合云服务系统和植物生长直播交互系统；

所述植物生长监测系统，用于实时监测植物的生长状态数据和生长环境数据；

所述植物生长数据融合云服务系统，用于接收所述生长状态数据和所述生长环境数据，基于预先构建的植物株型模型模板库自动构建植物生长虚拟场景；

所述植物生长直播交互系统，用于基于已构建的植物生长环境微缩模型子单元和光电一体化投影子单元，仿真植物的生长状态，并结合VR设备进行植物生长虚拟教学和植物生长科普教育教学。

作为优选的，所述植物生长监测系统包括规则或不规则分布的多个植物种植实验小区，相邻的所述植物种植实验小区间设有机器人自走线路轨道，所述机器人自走线路轨道上设有移动监测自走式机器人，所述移动监测自走式机器人用于沿所述机器人自走线路轨道行走并实时采集各植物种植实验小区中植物的生长状态数据和生长环境数据。

作为优选的，所述移动监测自走式机器人上挂载有全景相机、多光谱相机、高清彩色相机和线阵激光雷达扫描仪；

所述全景相机用于采集植物种植实验小区的全景图像；

所述多光谱相机用于采集植物种植实验小区的多光谱图像；

所述高清彩色相机用于采集植物种植实验小区的高清视频数据；

所述线阵激光雷达扫描仪用于采集植物种植实验小区的点云数据。

作为优选的，所述植物生长监测系统还包括中控中心，以及设于植物种植实验小区间的定点监测站和水肥灌溉管线；

所述定点监测站设于所述植物种植实验小区旁，所述定点监测站包括一个或多个；所述定点监测站上挂载有全景相机、多光谱相机、高清彩色相机和线阵激光雷达扫描仪，所述定点监测站上还设有土壤温湿度传感器、空气温湿度传感器、风速风向传感器和太阳辐射传感器；所述定点监测站用于定时获得植物的生长状态数据和生长环境数据，并传输至云端服务器；

所述中控中心用于处理所述移动监测自走式机器人和所述定点监测站的数据采集指令和数据传输指令的收发，并基于预设的水肥灌溉控制模块，控制泵站和所述水肥灌溉管线对所述植物种植实验小区进行水肥灌溉。

作为优选的，所述植物生长数据融合云服务系统具体用于接收并存储由移动监测自走式机器人和定点监测站获取的生长状态数据和生长环境数据；配置定点监测站的采集频率，设置所述移动监测自走式机器人的自动巡检频率和行走路径，驱动所述移动监测自走式机器人按行走路径在所述机器人自走线路轨道上自走。

作为优选的，所述植物生长数据融合云服务系统具体用于将所述全景相机采集的全景图像按采集点位和采集时间命名，存储为全景图像数据，将所述多光谱相机采集的多光谱图像按照采集点位和采集时间命名，存储为多光谱图像视频数据，将所述高清彩色相机采集的高清视频数据按照采集点位和采集时间命名，存储为高清图像视频数据，基于所述线阵激光雷达扫描仪采集的点云数据得到植物植株骨架数据，结合预先配置的植物器官模板数据，生成植物3D模型，存储为植物3D模型数据；

对土壤温湿度传感器、空气温湿度传感器、风速风向传感器和太阳辐射传感器采集的生长环境数据，按照采集时间，存储为植物生长环境数据库表。

作为优选的，所述植物生长直播交互系统包括植物生长仿真模型单元和植物生长直播交互单元；

所述植物生长仿真模型单元用于可视化仿真植物的生长状态和生长环境；

所述植物生长直播交互单元用于并结合VR设备进行植物生长虚拟教学和植物生长科普教育教学。

作为优选的，所述植物生长仿真模型单元包括植物生长环境微缩模型子单元和光电一体化投影子单元；

所述植物生长环境微缩模型子单元包括植物种植小区微缩模型盘、自走式机器人行走轨道模型、水肥灌溉管道模型、中控中心模型、定点监测站模型、自走式机器人模型；

所述光电一体化投影子单元包括VR眼镜、交互手柄、交互感应标记点、工控机、液晶显示屏幕、第一投影器和第二投影器。

作为优选的，所述植物生长直播交互单元包括投影控制交互子单元、自走式机器人控制巡检子单元、VR全景体验子单元、教学科普点播子单元；

所述投影控制交互子单元，用于向植物生长数据融合云服务系统获取植物的生长状态数据，实时可视化植物生长虚拟场景，并投射到植物生长环境微缩模型子单元上；

所述自走式机器人控制巡检子单元，用于通过交互手柄控制自走式机器人模型在自走式机器人行走轨道模型中行走，同时，植物生长数据融合云服务系统转发自走式机器人控制巡检子单元中的行走指令，实时获取并显示植物生长状态数据；

所述VR全景体验子单元，用于通过交互手柄调取植物生长状态全景图像数据，并通过佩戴VR眼镜观看，实现全景沉浸体验；

所述教学科普点播子单元，用于通过交互手柄和植物生长环境微缩模型子单元中的交互感应标记点交互，从植物生长数据融合云服务系统中调取交互感应标记点对应植物群体的生长状态数据，通过液晶显示屏幕显示；并提供植物生长虚拟教学和植物生长科普教育教学的多媒体点播。

本发明实施例提供的一种植物生长直播云平台，通过云服务平台，连接植物生长数据采集端和植物生长直播交互体验应用端，实现端到端的串联，具有实时推送、三维可视化、可交互、在线化教学辅助和科普功能，实现植物生长的在线3D直播和互动解说，同时降低应用服务者的系统构建成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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为根据本发明实施例的植物生长直播云平台结构框图；

图2为根据本发明实施例的植物生长监测系统示意图；

图3为根据本发明实施例的植物生长直播交互系统结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。

近年来农业机器人发展迅速，已能在田间自主开展数据采集、简单的农业种植管理活动，技术日趋成熟。但当前的田间机器人多用于农业生产活动，面向植物生长直播科普素材数据采集的机器人应用系统和解决方案。因此本发明实施例通过云服务平台，连接植物生长数据采集端和植物生长直播交互体验应用端，实现端到端的串联，具有实时推送、三维可视化、可交互、在线化教学辅助和科普功能，实现植物生长的在线3D直播和互动解说，同时降低应用服务者的系统构建成本。以下将通过多个实施例进行展开说明和介绍。

图1为根据本发明实施例的一种植物生长直播云平台，包括植物生长监测系统10、植物生长数据融合云服务系统20和植物生长直播交互系统30；

所述植物生长监测系统10，用于实时监测植物的生长状态数据和生长环境数据；

所述植物生长数据融合云服务系统20，用于接收所述生长状态数据和所述生长环境数据，基于预先构建的植物株型模型模板库自动构建植物生长虚拟场景；

所述植物生长直播交互系统30，用于基于已构建的植物生长环境微缩模型子单元和光电一体化投影子单元，仿真植物的生长状态，并结合VR设备进行植物生长虚拟教学和植物生长科普教育教学。

在本实施例中，植物生长直播云平台包括植物生长监测系统10、植物生长数据融合云服务系统20和植物生长直播交互系统30三部分，其中植物生长监测系统10采取定时、定点、机器人巡检的方式，连续采集植物的生长状态数据和生长环境数据；植物生长数据融合云服务系统20接收存储采集的植物生长状态数据和生长环境数据，结合植物株型模型模板库，自动构建植物生长虚拟场景；植物生长直播交互系统30，构建植物生长环境微缩模型和光电一体化投影系统，仿真植物生长状态，并结合VR交互模块，开展虚拟教学和科普教育教学交互。通过云服务平台，连接植物生长数据采集端和植物生长直播交互体验应用端，实现端到端的串联，具有实时推送、三维可视化、可交互、在线化教学辅助和科普功能，实现植物生长的在线3D直播和互动解说，同时降低应用服务者的系统构建成本。

在上述实施例的基础上，所述植物生长监测系统10包括规则或不规则分布的多个植物种植实验小区21，相邻的所述植物种植实验小区21间设有机器人自走线路轨道23，所述机器人自走线路轨道23上设有移动监测自走式机器人22，所述移动监测自走式机器人22用于沿所述机器人自走线路轨道23行走并实时采集各植物种植实验小区21中植物的生长状态数据和生长环境数据。

在本实施例中，如图2中所示，植物生长检测系统包括多个植物种植实验小区21，其中，多个上述植物种植实验小区21规则或不规则的排布，植物种植实验小区21按照区块划分，有利于多植物种植或多品种种植；植物种植实验小区21分布区域设有机器人自走线路轨道23，具体的，机器人自走线路轨道23可设于相邻的植物种植实验小区21之前的区域，还包括一个或多个移动监测自走式机器人22，上述移动监测自走式机器人22安装于机器人自走线路轨道23上，用于按预设的行走路径沿上述机器人自走线路轨道23行走并实时采集各植物种植实验小区21中植物的生长状态数据和生长环境数据。移动监测自走式机器人22配置控制系统和无线网络传输系统，接收网络指令，基于接受的网络指令，按照预设的行走路径沿着机器人自走线路轨道23自主行走，接收指令驱动传感器进行数据采集，并传输到云端服务器。

在上述各是实施例的基础上，所述移动监测自走式机器人22上挂载有全景相机、多光谱相机、高清彩色相机和线阵激光雷达扫描仪；

所述全景相机用于采集植物种植实验小区21的全景图像；

所述多光谱相机用于采集植物种植实验小区21的多光谱图像；

所述高清彩色相机用于采集植物种植实验小区21的高清视频数据；

所述线阵激光雷达扫描仪用于采集植物种植实验小区21的点云数据。

在本实施例中，为了能够全方面的采集各植物种植实验小区21中植物的生长状态数据和生长环境数据，需要在移动监测自走式机器人22上加载各种采集传感器，具体的，包括全景相机、多光谱相机、高清彩色相机和线阵激光雷达扫描仪；分别用于采集植物种植实验小区21的全景图像、多光谱图像、高清视频数据和点云数据。

在上述各是实施例的基础上，所述植物生长监测系统10还包括中控中心25，以及设于植物种植实验小区21间的定点监测站24和水肥灌溉管线26；

所述定点监测站24设于所述植物种植实验小区21旁，所述定点监测站24包括一个或多个；所述定点监测站24上挂载有全景相机、多光谱相机、高清彩色相机和线阵激光雷达扫描仪，所述定点监测站24上还设有土壤温湿度传感器、空气温湿度传感器、风速风向传感器和太阳辐射传感器；所述定点监测站24用于定时获得植物的生长状态数据和生长环境数据，并传输至云端服务器；

所述中控中心25用于处理所述移动监测自走式机器人22和所述定点监测站24的数据采集指令和数据传输指令的收发，并基于预设的水肥灌溉控制模块，控制泵站和所述水肥灌溉管线26对所述植物种植实验小区21进行水肥灌溉。

在本实施例中，定点监测站24设置在植物种植实验小区21旁，可为一个或多个，定点监测站24上挂载有全景相机、多光谱相机、高清彩色相机和线阵激光雷达扫描仪，以及土壤温湿度传感器、空气温湿度传感器、风速风向传感器和太阳辐射传感器；定时获得植物的生长状态数据和生长环境数据，并传输至云端服务器；定点监测站24配置自供电装置和无线传输装置，把定时采集的数据传输到云端服务器。

中控中心25配置有网络通信模块和水肥灌溉控制模块，网络通信模块用于处理移动监测自走式机器人22和定点监测站24数据采集指令和数据传输指令的收发，水肥灌溉控制模块用于接收指令，驱动泵站和水肥灌溉管线26对植物种植实验小区21进行水肥灌溉。结合移动监测自走式机器人22和定点监测站24监测植物生长数据采集物联网系统，构建了植物生长监测系统10，该系统能够实现植物生长多视角、多传感器类别、多站点的连续数据监测。

在上述各是实施例的基础上，所述植物生长数据融合云服务系统20具体用于接收并存储由移动监测自走式机器人22和定点监测站24获取的生长状态数据和生长环境数据；配置定点监测站24的采集频率，设置所述移动监测自走式机器人22的自动巡检频率和行走路径，驱动所述移动监测自走式机器人22按行走路径在所述机器人自走线路轨道23上自走。

在上述各是实施例的基础上，所述植物生长数据融合云服务系统20具体还用于将所述全景相机采集的全景图像按采集点位和采集时间命名，存储为全景图像数据，将所述多光谱相机采集的多光谱图像按照采集点位和采集时间命名，存储为多光谱图像视频数据，将所述高清彩色相机采集的高清视频数据按照采集点位和采集时间命名，存储为高清图像视频数据，基于所述线阵激光雷达扫描仪采集的点云数据得到植物植株骨架数据，结合预先配置的植物器官模板数据，生成植物3D模型，存储为植物3D模型数据；

对土壤温湿度传感器、空气温湿度传感器、风速风向传感器和太阳辐射传感器采集的生长环境数据，按照采集时间，存储为植物生长环境数据库表。

在本实施例中，植物生长数据融合云服务系统20接收移动监测自走式机器人22和定点监测站24获取的植物的生长状态数据和生长环境数据，并进行处理，具体的，对于全景相机传感器采集的全景图像，按照采集点位和采集时间命名，形成全景图像数据；对于多光谱相机传感器采集的多光谱图像，形成序列帧动画视频，并按照采集点位和采集时间命名，存储为多光谱图像视频数据；对于高清彩色相机传感器采集的高清视频数据，按照采集点位和采集时间命名，存储为高清图像视频数据；对于线阵激光雷达扫描仪采集的点云数据，计算得到植物植株骨架数据，并结合服务器配置的植物器官模板数据，生成植物3D模型，存储为植物3D模型数据；对于土壤温湿度传感器、空气温湿度传感器、风速风向传感器和太阳辐射传感器采集的生长环境数据，按照采集时间，存储为植物生长环境数据库表。接收植物生长直播交互系统30指令，驱动植物生长监测系统10中的移动监测自走式机器人22，按照指令自走，并自动采集数据，实时数据处理，反馈给植物生长直播交互系统30。配置定点监测站24中各传感器的自动采集频率，设置移动监测自走式机器人22自动巡检频率和行走路径。基于连续监测的植物生长多源数据，自动生成供植物生长科普教育和教学的多媒体资源，并提供多客户端的应用云服务。

在上述各是实施例的基础上，所述植物生长直播交互系统30包括植物生长仿真模型单元和植物生长直播交互单元；

所述植物生长仿真模型单元用于可视化仿真植物的生长状态和生长环境；

所述植物生长直播交互单元用于并结合VR设备进行植物生长虚拟教学和植物生长科普教育教学。

在本实施例中，植物生长直播交互系统30由植物生长仿真模型单元和植物生长直播交互单元两部分组成；其中，植物生长仿真模型单元用于可视化仿真植物生长状态和生长环境；植物生长直播交互单元用于用于控制投影、移动监测自走式机器人22、VR体验和实现教学科普点播，如植物生长虚拟教学和植物生长科普教育教学。

在上述各是实施例的基础上，所述植物生长仿真模型单元包括植物生长环境微缩模型子单元和光电一体化投影子单元；

所述植物生长环境微缩模型子单元包括植物种植小区微缩模型盘31、自走式机器人行走轨道模型32、水肥灌溉管道模型33、中控中心模型34、定点监测站模型35、自走式机器人模型36；

所述光电一体化投影子单元包括VR眼镜37、交互手柄38、交互感应标记点39、工控机310、液晶显示屏幕311、第一投影器312和第二投影器313。

在本实施例中，如图3中所示，植物生长环境微缩模型子单元包括植物种植小区微缩模型盘31、自走式机器人行走轨道模型32、水肥灌溉管道模型33、中控中心模型34、定点监测站模型35、自走式机器人模型36；植物生长环境微缩模型子单元中的各个模型用于实现对植物种植实验小区21及其周围各设备的仿真模拟，光电一体化投影子单元则用于对模拟的各设备进行投影和仿真控制，具体的，光电一体化投影子单元包括VR眼镜37、交互手柄38、交互感应标记点39、工控机310、液晶显示屏幕311、第一投影器312和第二投影器313。

在上述各是实施例的基础上，所述植物生长直播交互单元包括投影控制交互子单元、自走式机器人控制巡检子单元、VR全景体验子单元、教学科普点播子单元；

所述投影控制交互子单元，用于向植物生长数据融合云服务系统20获取植物的生长状态数据，实时可视化植物生长虚拟场景，并投射到植物生长环境微缩模型子单元上；投影控制交互子单元通过工控机310向植物生长数据融合云服务系统20获取植物生长状态数据，实时可视化植物生长虚拟场景，投射到植物生长环境微缩模型子单元的各个微缩模型上。设置第一投影器312投射的虚拟场景模型包括：植物的3D模型、地块地形3D模型、灌溉管道3D模型、自走式机器人行走轨道3D模型。设置第二投影器313投射自走式机器人行走动画、灌溉动画。

所述自走式机器人控制巡检子单元，用于通过交互手柄38控制自走式机器人模型36在自走式机器人行走轨道模型32中行走，同时，植物生长数据融合云服务系统20转发自走式机器人控制巡检子单元中的行走指令，实时获取并显示植物生长状态数据；操作者通过交互手柄38，控制虚拟的自走式机器人模型36在植物生长直播装置中行走，同时，由植物生长数据融合云服务系统20转发植物生长监测系统10中的移动监测自走式机器人22的行走指令，并实时获取植物生长状态数据，由液晶显示屏幕311显示获取的数据。

所述VR全景体验子单元，用于通过交互手柄38调取植物生长状态全景图像数据，并通过佩戴VR眼镜观看，实现全景沉浸体验；

所述教学科普点播子单元，用于通过交互手柄38和植物生长环境微缩模型子单元中的交互感应标记点39交互，从植物生长数据融合云服务系统中调取交互感应标记点39对应植物群体的生长状态数据，通过液晶显示屏幕311显示；并提供植物生长虚拟教学和植物生长科普教育教学的多媒体点播，通过液晶显示屏幕311显示。为植物生长科普教育、植物生长教学提供了植物生长生态仿真系统，实现植物生长科普教学知识的虚实融合解说。

在上述各实施例的基础上，如构建玉米生长数据采集系统，该数据采集可以在温室中，也可以在大田中，根据具体的植物而定。该田块种植小区(即植物种植实验小区)为6块，每小区能够种植9株玉米植株，种植小区按照标准种植管理规程进行种植管理，配置水肥一体化系统，种植小区之间有供自主式机器人行走的硬化轨道。在种植小区近旁安装定点式数据采集监测站，配置自供电式自主式机器人，机器人接收远程遥控行走和数据采集指令，同时内置每日定时巡航行走数据采集。配置中控中心，管理采集田块的电控设备和网络终端，和云服务器进行网络通信。

云服务器自动接收由定点监测站和自走式机器人(移动监测自走式机器人)采集的数据，并进行数据的命名、存储、处理，形成供体验终端访问的多媒体数据资源，形成的多媒体资源数据包括全景图像数据、多光谱序列帧动画视频数据、高清图像视频数据、植物生长3D模型数据、生长环境数据等。

云服务器(植物生长数据融合云服务系统)接收体验终端的指令，调取或转发指令，为交互终端体验在线服务。

在云服务器中，处理存储自动处理制作的植物生长直播数据外，还存储管理和植物生长科普教育和教学配套的教程资源，供终端用户访问。

按照种植田块大小，构建植物生长环境微缩模型子单元和光电一体化投影子单元，以及植物生长直播交互单元，形成教学辅助教具和知我生长直播平台。该平台可以是多端的，共享植物生长直播云服务数据资源。该平台包括：投影控制交互子单元、自走式机器人控制巡检子单元、VR全景体验子单元、教学科普点播子单元。

投影控制交互子单元，向云服务器获取玉米生长状态数据，通过1号位投影器(第一投影器)在微缩模型载体上投射植物的3D模型、地块地形3D模型、灌溉管道3D模型、自走式机器人行走轨道3D模型等虚拟场景，形成直观的植物生长虚拟3D场景。通过2号位投影器(第二投影器)，在操作者操作下投射自走式机器人行走动画、灌溉动画。

自走式机器人控制巡检子单元，操作者通过交互手柄，控制虚拟自走式机器人在微缩模型中行走，并通过云服务器转发服务控制田间中的机器人在玉米种植田块中行走，并实时获取植物生长状态数据，并进行自动化处理，由液晶显示屏幕显示获取的数据。

VR全景体验子单元，操作者通过交互手柄，调取玉米生长状态全景图像数据，并通过佩戴VR眼镜观看，实现全景沉浸体验。

教学科普点播子单元，操作者通过交互手柄，和微缩模型中的交互感应标记点交互，从云服务系统中调取该感应点对应生长点位玉米群体的生长数据，并通过液晶显示屏幕显示。同时，操作者还可以调取云服务系统中植入的其它植物科普知识、植物教学知识多媒体点播，并通过液晶显示屏幕显示。

综上所示，本发明实施例提供的一种植物生长直播云平台，通过搭建实际植物生长监测系统，实现了植物生长状态机生长环境全生育时期的数据获取，并通过定点采集和机器人巡检多站点采集两种方式，获得了多视角、多传感器类别的数据，并以云平台架构存储、处理、加工，同时等比例构建微缩模型装置和光电投影系统，结合虚拟交互设备，为植物生长科普教育、植物生长教学提供了植物生长生态仿真系统。进而构建了一个低成本、仿真度高、能够可视化展示植物生长全集数据的植物生长科普教育和教学平台。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上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精神和范围。

Claims (9)

1.一种植物生长直播云平台，其特征在于，包括植物生长监测系统、植物生长数据融合云服务系统和植物生长直播交互系统；

所述植物生长监测系统，用于实时监测植物的生长状态数据和生长环境数据；

所述植物生长数据融合云服务系统，用于接收所述生长状态数据和所述生长环境数据，基于预先构建的植物株型模型模板库自动构建植物生长虚拟场景；

所述植物生长直播交互系统，用于基于已构建的植物生长环境微缩模型子单元和光电一体化投影子单元，仿真植物的生长状态，并结合VR设备进行植物生长虚拟教学和植物生长科普教育教学。

2.根据权利要求1所述的植物生长直播云平台，其特征在于，所述植物生长监测系统包括规则或不规则分布的多个植物种植实验小区，相邻的所述植物种植实验小区间设有机器人自走线路轨道，所述机器人自走线路轨道上设有移动监测自走式机器人，所述移动监测自走式机器人用于沿所述机器人自走线路轨道行走并实时采集各植物种植实验小区中植物的生长状态数据和生长环境数据。

3.根据权利要求2所述的植物生长直播云平台，其特征在于，所述移动监测自走式机器人上挂载有全景相机、多光谱相机、高清彩色相机和线阵激光雷达扫描仪；

所述全景相机用于采集植物种植实验小区的全景图像；

所述多光谱相机用于采集植物种植实验小区的多光谱图像；

所述高清彩色相机用于采集植物种植实验小区的高清视频数据；

所述线阵激光雷达扫描仪用于采集植物种植实验小区的点云数据。

4.根据权利要求2所述的植物生长直播云平台，其特征在于，所述植物生长监测系统还包括中控中心，以及设于植物种植实验小区间的定点监测站和水肥灌溉管线；

所述定点监测站设于所述植物种植实验小区旁，所述定点监测站包括一个或多个；所述定点监测站上挂载有全景相机、多光谱相机、高清彩色相机和线阵激光雷达扫描仪，所述定点监测站上还设有土壤温湿度传感器、空气温湿度传感器、风速风向传感器和太阳辐射传感器；所述定点监测站用于定时获得植物的生长状态数据和生长环境数据，并传输至云端服务器；

所述中控中心用于处理所述移动监测自走式机器人和所述定点监测站的数据采集指令和数据传输指令的收发，并基于预设的水肥灌溉控制模块，控制泵站和所述水肥灌溉管线对所述植物种植实验小区进行水肥灌溉。

5.根据权利要求4所述的植物生长直播云平台，其特征在于，所述植物生长数据融合云服务系统具体用于接收并存储由移动监测自走式机器人和定点监测站获取的生长状态数据和生长环境数据；配置定点监测站的采集频率，设置所述移动监测自走式机器人的自动巡检频率和行走路径，驱动所述移动监测自走式机器人按行走路径在所述机器人自走线路轨道上自走。

6.根据权利要求5所述的植物生长直播云平台，其特征在于，所述植物生长数据融合云服务系统具体用于将所述全景相机采集的全景图像按采集点位和采集时间命名，存储为全景图像数据，将所述多光谱相机采集的多光谱图像按照采集点位和采集时间命名，存储为多光谱图像视频数据，将所述高清彩色相机采集的高清视频数据按照采集点位和采集时间命名，存储为高清图像视频数据，基于所述线阵激光雷达扫描仪采集的点云数据得到植物植株骨架数据，结合预先配置的植物器官模板数据，生成植物3D模型，存储为植物3D模型数据；

对土壤温湿度传感器、空气温湿度传感器、风速风向传感器和太阳辐射传感器采集的生长环境数据，按照采集时间，存储为植物生长环境数据库表。

7.根据权利要求5所述的植物生长直播云平台，其特征在于，所述植物生长直播交互系统包括植物生长仿真模型单元和植物生长直播交互单元；

所述植物生长仿真模型单元用于可视化仿真植物的生长状态和生长环境；

所述植物生长直播交互单元用于并结合VR设备进行植物生长虚拟教学和植物生长科普教育教学。

8.根据权利要求7所述的植物生长直播云平台，其特征在于，所述植物生长仿真模型单元包括植物生长环境微缩模型子单元和光电一体化投影子单元；

所述植物生长环境微缩模型子单元包括植物种植小区微缩模型盘、自走式机器人行走轨道模型、水肥灌溉管道模型、中控中心模型、定点监测站模型、自走式机器人模型；

所述光电一体化投影子单元包括VR眼镜、交互手柄、交互感应标记点、工控机、液晶显示屏幕、第一投影器和第二投影器。

9.根据权利要求8所述的植物生长直播云平台，其特征在于，所述植物生长直播交互单元包括投影控制交互子单元、自走式机器人控制巡检子单元、VR全景体验子单元、教学科普点播子单元；

所述投影控制交互子单元，用于向植物生长数据融合云服务系统获取植物的生长状态数据，实时可视化植物生长虚拟场景，并投射到植物生长环境微缩模型子单元上；

所述自走式机器人控制巡检子单元，用于通过交互手柄控制自走式机器人模型在自走式机器人行走轨道模型中行走，同时，植物生长数据融合云服务系统转发自走式机器人控制巡检子单元中的行走指令，实时获取并显示植物生长状态数据；

所述VR全景体验子单元，用于通过交互手柄调取植物生长状态全景图像数据，并通过佩戴VR眼镜观看，实现全景沉浸体验；

所述教学科普点播子单元，用于通过交互手柄和植物生长环境微缩模型子单元中的交互感应标记点交互，从植物生长数据融合云服务系统中调取交互感应标记点对应植物群体的生长状态数据，通过液晶显示屏幕显示；并提供植物生长虚拟教学和植物生长科普教育教学的多媒体点播。