CN110462397B - 用于监测水果状况的监测设备、系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于监测水果状况的监测设备(100)，该监测设备(100)包括：柔性条带(102)，该柔性条带被配置为要被引入到果穗中，以允许该柔性条带(102)嵌入该果穗中，该柔性条带(102)包括多个在空间上分离的感测节点(106)，其中，该多个感测节点(106)中的每一个感测节点包括被配置为发射光的感测节点光源(108)和被配置为检测光的感测节点光检测器(110)；读出电路系统(112)，该读出电路系统被配置为读出与在该多个感测节点(106)中的每一个感测节点处检测到的检测光有关的数据；本体(114)，该本体包括被配置为传输与该检测光有关的数据的无线通信模块(116)，其中，该柔性条带(102)附接至该本体(114)。进一步提供了一种包括多个监测设备的系统和一种用于监测水果状况的方法。

Description

用于监测水果状况的监测设备、系统和方法
技术领域
本发明涉及一种监测设备、一种包括多个监测设备的系统和一种用于监测水果状况的方法。
背景技术
农业领域的技术进步已经使成本以及质量和控制得到改进。在水果方面，现在存在若干种用于确定水果状况的技术，以便对例如水果是否获得足够的营养和阳光和/或水果是否成熟并且随时采摘进行评估。必须对水果的情况进行检查以确保最终产品的质量。可以由研究水果的质地、味道和外观的工人手动地对水果进行评估。各种光学技术也可以用于评估。
然而，由于对市场的内部和外部限制，存在对更可靠和高效的评估方法的需要。比如价格压力和气候变化等市场驱动因素需要在水果状况监测的有效性方面进行工艺优化。
发明内容
鉴于以上内容，本发明的目标是监测水果状况。由此，可以获得对水果的改进评估。
根据第一方面，提供了一种用于监测水果状况的监测设备。该监测设备包括：柔性条带，该柔性条带被配置为要被引入到果穗中，以允许该柔性条带能够嵌入该果穗中，该柔性条带包括多个在空间上分离的感测节点，其中，该多个感测节点中的每一个感测节点包括被配置为发射光的感测节点光源和被配置为检测光的感测节点光检测器；读出电路，该读出电路被配置为读出与在该多个感测节点中的每一个感测节点处检测到的检测光有关的数据；本体，该本体包括被配置为传输与该所接收到的光有关的数据的无线通信模块，其中，该柔性条带附接至该本体。
换言之，该感测节点光源可以被配置为向果穗发射光。该感测节点光检测器可以进一步被配置为检测来自果穗的光。
水果可以包括水、糖、有机酸、矿物质和其他化合物(比如，苯酚、芳族和氮化合物)。不同物质的含量相互结合导致水果或由水果制作的最终产品的总体味道、外观和质量。
有利地，光与水果的表面和/或内部相互作用的方式可取决于上述物质。因此，由监测设备的感测节点光检测器检测到的光可以携带关于水果状况的信息。读出电路被进一步配置为读出与在多个感测节点中的每一个感测节点处检测到的检测光有关的数据。由此，可以通过分析数据来实现对水果状况的高效监测。
检测到的光可以包括响应于由光感测节点发出的光而被果穗中的一个或多个水果散射和/或发射的光。从水果发射的光可以是由节点光源发射的光获得的激发之后的冷光、荧光和/或磷光过程的结果。检测到的光可以进一步与由于节点光源发射的光与一个或多个水果相互作用而在一个或多个水果中或一个或多个水果处发生的光的吸收和/或消光有关。
通过提供根据本发明的监测设备，可以实现更有效的农业评估和对水果的监测。
可以将监测设备的柔性条带引入果穗中，以允许该柔性条带能够嵌入果穗中。由此，柔性条带可以被布置在果穗内部。可以将柔性条带夹在果穗中的水果之间，因为该柔性条带被固定在果穗内部的适当位置。
监测设备的多个感测节点中的感测节点在空间上是分离的，并且因此监测设备可以在果穗中的多个分离位置处检测光。
多个感测节点可以在空间上沿着柔性条带分布。感测节点可以进一步被均匀地间隔开。
替代性地，感测节点可以以不同的距离间隔开。
可以进一步同时实现在多个感测节点处的检测，以允许设备能够一次监测众多水果。此外，对果穗中的多个水果的监测可以包括对在布置在水果之间(比如在葡萄串中的单个葡萄之间)的不同位置处的不同感测节点处检测到的光进行比较，使得能够对果穗中水果的总体或平均状况进行监测。
由于柔性条带是柔性的，因此该柔性条带可以符合其形状，使得该柔性条带在物理上可适于柔性条带所处环境的变化。例如，随着树枝的生长，柔性条带可以适于水果所连接的该树枝的形态。柔性条带可以进一步可附接至各种形态(比如，蔓延枝或果穗的内部形态)，从而为该设备提供广泛的应用和用途。由此，即使果穗中水果的形状和/或水果的相对位置发生变化，监测设备也可以监测水果状况。由此，可以利用同意监测设备随着时间推移来评估水果状况。由此，可以获得对水果状况的更高效评估。
由于感测节点被定位在放置在果穗内部的条带上，因此启用了现场监测。
对与检测光有关的数据的传输能够实现从各个监测设备进行高效数据收集。作为示例，农民不需要穿过田地来监测水果，因为该设备包括对与所接收到的光有关的数据进行无线传递并且随后对水果的特性进行无线传输。由此，该设备能够实现无人为干预以及自主功能。
与传统的监测设备相比，该监测设备进一步降低了成本和尺寸。
在葡萄采摘方面，葡萄的状况可能取决于众多因素，比如，季节、天气、葡萄成分以及在许多情况下葡萄酒酿制者的偏好。在一个实施例中，光学测量可以用于确定某些种类的葡萄酒的合适的糖含量。
由于经由无线连接进行监测，优点的另一个非限制性示例是可以在采摘开始之前向中央葡萄酿酒厂发出关于葡萄成熟的通知并且相应地制定计划。总的来说，该设备能够实现快速且准确的决策过程。
优点的另一个非限制性示例是，由于使用本文所描述的监测设备提供关于葡萄园的什么地理区域在什么时间产生成熟葡萄的信息，采摘可以更精确地被计划。葡萄成熟度较慢的采摘区可以在以后采摘，从而改进葡萄成熟度分布的均匀性。
术语“状况”是指水果的状态。状态可能是附属于水果的各种属性。水果的状态应该均被解释为水果本身的实际状态，比如由该水果反射的光的光谱组成。该术语还应被解释为取决于与水果相互作用的光的各种状态，例如化合物的含量、水果表面的粒度、水果的温度等。
术语“监测”可以被解释为被动地中继与所接收到的光有关的数据。“监测”还可以被解释为主动分析与所接收到的光有关的数据。用语“监测”可以进一步被理解为针对特定目的而随着时间推移来跟踪或观察某个方面。“对水果状况的监测”可以与确定或评估与水果的情况((比如，水果的成熟度)有关的价值或条件相关联。
术语“柔性”描述了条带的特性。柔性条带可以是软的和柔性的，同时被定位在果穗内部。“柔性”还可以用在制造过程期间是柔性的非限制性示例中，并且被形成为其目标的形状，比如在安装之前形成条带以更适合树枝。
柔性条带被配置为要被引入并嵌入果穗中。术语“嵌入”在此可以在广义上被解释并且可取决于果穗中的水果的形状和数量。例如，可以将柔性条带引入葡萄串中。
可以将整条柔性条带引入果穗中。替代性地，可以将柔性条带的一部分引入果穗中。
在本申请的上下文中，“感测节点”可以被解释为实体，每个实体包括感测节点光源和感测节点光检测器。因此，术语“节点”可以被解释为包括通过节点解决的源和检测器的区域。感测节点可以进一步包括多于一个光源。感测节点可以包括多于一个光检测器。
在本申请的上下文中，术语“有关”可以被解释为“与……相关”。因此，即使检测光可能不能直接转换成数据，但数据和检测光也可以彼此相关。
感测节点光检测器中的每一个感测节点光检测器可以包括光电探测器。
光电探测器可以将由感测节点检测器检测到的光信号转换为电信号，使得能够进一步进行分析。
感测节点光检测器中的至少一个检测器可以进一步包括布置在相应光电探测器前方的滤光器。
用语“滤光器被布置在相应光电探测器前方”可以被解释为滤光器被布置在光电探测器的光检测路径中。
滤光器可以被配置为透射预定光谱波长范围内的光。
滤光器可以具有通带。
滤光器可以被配置为透射落在预定光谱波长范围内的具有光谱分布的光的至少一部分。
滤光器可以与光电探测器单片集成。由此，可以提供更紧凑的感测节点光检测器。
滤光器与光电探测器的单片集成减轻了热膨胀系数的应力和不匹配。
用语“单片集成”可以被解释为提供一体式元件。该一体式元件可以例如与在单个芯片中形成的集成电路有关。单片还可以指形成的单晶体或统一晶体。
通过单片集成进一步实现了自由度数量的减少，从而简化了监测设备的组装。
感测节点光源中的每一个感测节点光源包括固态光源。
固态光源能够实现设备的廉价和紧凑设计。此外，固态光源可以发射特定波长或特定波长范围内的光，从而有助于设备的功能，因为水果的某些属性可以使用具有特定波长的光来将其作为目标。
监测设备可以包括控制器，该控制器被配置为控制感测节点光源中的每一个感测节点光源以发射具有预定光谱分布的光。
控制器可以进一步被配置为控制感测节点光源的第一感测节点光源和第二感测节点光源，使得由该第一感测节点光源发射的光谱分布不同于由该第二感测节点光源发射的光谱分布。
通过彼此独立地控制感测节点光源，可以具体地分析不同区域的果穗。此外，每个感测节点光源可以发射特定波长，使得能够在不同感测节点处进行不同类型的评估。例如，可以在果穗中的不同位置处分析不同类型的化合物。
检测光可以与水果的苯酚的光谱特征有关。通过反射和荧光测量实现的光谱苯酚特征可用于评估水果状况。
根据第二方面，提供了一种用于监测水果状况的方法。该方法包括：将以上所描述的监测设备的柔性条带引入果穗中，以允许该柔性条带能够嵌入果穗中；通过从多个感测节点光源发射光来监测水果状况；读出与在该多个感测节点中的每一个感测节点处检测到的光有关的数据；以及传输与所接收到的光有关的该数据。
因此，该方法可以运行：通过从多个感测节点光源向果穗发射光来监测水果状况；以及读出与在多个感测节点中的每一个感测节点处检测到的来自果穗的光有关的数据。
设备的上述特征在适用时也适用于这个第二方面。为了避免过度重复，参考上文。
该方法实现对水果状况进行更有效的监测。
监测水果状况的动作可以包括随着时间推移监测该状况。
监测水果状况的动作可以包括：在第一时间和第二时间从多个感测节点光源发射光；以及结合在该第一时间和该第二时间发射光读出与在该多个感测节点处检测到的光有关的数据。
随着时间推移评估水果状况具有多种优点。非限制性示例是了解天气和环境情况如何影响水果的质量。关于状况如何取决于天气的历史数据能够实现对比如采摘等重要事件进行预测并有助于决策过程。随着时间推移，监测进一步允许不仅对水果本身进行评估而且对水果的周围环境进行评估。例如，土壤营养价值可以反映在水果状况中，并且该信息可以用于未来的农业施肥。
作为非限制性示例，第一时间与第二时间之间的时间段可以为大约几个小时。
作为非限制性示例，第一时间与第二时间之间的时间段可以为大约几天。
根据第三方面，提供了一种包括如以上所描述的多个监测设备的系统。
该系统可以进一步包括服务器，该服务器被配置为对与所接收到的光有关的所接收到的数据进行分析。
在该系统中，监测设备中的每一个监测设备可以与地理位置相关联。
除了其他优点之外，服务器功能还允许远程处理和分析数据。可以远程地比较、评估和检查来自多个设备的数据以及随后来自多个果穗的数据。此外，将这些监测设备中的每一个监测设备与地理位置相关联允许将果穗连接到水果状况可以例如基于其在田地中的位置来评估的空间位置。
根据以下给出的详细说明，本发明的进一步适用范围将变得清楚。然而，应理解的是，虽然指示了本发明的优选实施例，但详细描述和具体实例仅以说明性的方式给出，因为本领域普通技术人员根据该详细描述将清楚本发明的范围内的各种变化和修改。
因此，应当理解的是，本发明不限于所描述的设备的特定零部件或者所描述的方法的步骤，因为此类设备和方法可以改变。还应理解的是，本文中所使用的术语仅是为了描述特定实施例的目的，并不旨在是限制性的。必须注意的是，除非上下文另有明确规定，在说明书和所附权利要求中使用的冠词“一个(a)”、“一个(an)”、“该”以及“所述”旨在意味着存在一个或多个元件。因而，例如，提及“单元”或“该单元”可以包括若干设备等等。此外，词语“包括(comprising)”、“包括(including)”、“包含(containing)”和类似用语不排除其他元件或步骤。
附图说明
现在将参考示出了本发明的实施例的附图来更详细地描述本发明的上述和其他方面。图不应被认为将本发明限制于具体实施例；而是用于说明和理解本发明。
如图所示，层和区域的大小出于说明性目的被放大，并且因此被提供用于展示本发明的实施例的总体结构。相同的附图标记始终指代相同的元件。
图1展示了用于监测水果状况的监测设备的截面视图。
图2a和图2b展示了用于监测水果状况的监测设备的立体图。
图3展示了用于监测水果状况的方法的流程。
图4展示了包括多个用于监测水果状况的监测设备的系统。
具体实施方式
现在将参考附图在下文中更全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的当前优选实施例。然而，本发明可以通过许多不同的形式来实施而不应被解释为局限于本文所阐述的实施例；而是，这些实施例被提供用于获得彻底性和完整性、并且向技术人员充分地传达本发明的范围。
图1展示了用于监测水果状况的监测设备100的截面视图。监测设备100包括柔性条带102。柔性条带102可以由技术人员已知的各种材料制成。柔性条带102可以例如由塑料和/或橡胶制成。柔性条带102在使用期间(比如当附接至正在生长的树枝时)可以是柔性的。树枝可以在植物的生命期间改变形状和形态，并且柔性条带102可以伸展以及弯曲以遵循树枝的形状。柔性条带102的长度可以是例如2cm到10cm。
柔性条带102可以进一步是可重复使用的。
可以将监测设备100放置在属于果穗的水果104附近。水果可以是任何种类，例如葡萄。
可以将监测设备放置成与水果(比如，果穗中的葡萄)接触。
果穗可以是多个水果的集合体。
果穗可能是一串水果，比如，葡萄串。
如下所述，可以将柔性条带102引入果穗中，以允许柔性条带102能够嵌入果穗中。
柔性条带102包括多个感测节点106。感测节点106不限于点，而是，感测节点106可以构成图1中所展示的区域或体积。感测节点106可以被定位在柔性条带102上的任何位置。如图1中所展示的，感测节点106可以沿着柔性条带102在空间上分离。
感测节点光检测器中的至少一个检测器可以进一步包括布置在相应光电探测器前方的滤光器，如将在以下进一步讨论的。
多个感测节点106中的每一个感测节点可以包括感测节点光源108。感测节点光源108被配置为发射光107。感测节点光源108中的每一个感测节点光源可以由固态光源形成。固态光源的非限制性示例是发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)和聚合物发光二极管(PLED)。感测节点106可以进一步包括多个感测节点光源108。感测节点光源108可以更一般地被理解为发射光的空间中的区域。感测节点光源108可以被称为点光源。感测节点光源108可以被解释为从其发射光的空间中的节点或点。因此，感测节点光源108可以由光输出耦合元件(比如，光纤的开口或波导元件的端部)形成。因此，光可以在向外耦合光元件处被高效地耦合输出，使得光源被设置在发送节点处。为此，来自单个光源或多个光源108的光可以耦合到光纤或波导中。
监测设备100进一步包括控制器109。控制器109可以被配置为控制每个感测节点光源108以发射具有预定光谱分布的光。例如，控制器可以控制感测节点光源108发射光。控制器109可以进一步被配置为通过例如调节施加到感测节点光源108的电压来控制由感测节点光源发射的光的波长。
控制器109可以被配置为控制由感测节点源发射的光的光强度。
感测节点光源可以是固态光源。
感测节点光源可以是发光二极管。
感测节点光源可以是激光二极管。
感测节点光源可以是单色光源。
感测节点光源可以包括多于一个发光结构。发光结构可以是发光二极管或激光二极管染料。
由此，感测节点光源可以被配置为发射不同波长或不同波长范围的光。
控制器109可以被配置为选择应由感测节点光源108发射的光的波长或波长范围。
感测节点光源可以被配置为发射光谱范围内的光。感测节点光源可以被解释为宽带光源。
所发射的光可以在UV-VIS范围内。其他范围包括IR范围，比如，NIR和MIR。感测节点光源可以发射白光。
控制器109可以进一步分别控制特定的感测节点光源108。例如，第一感测节点光源108可以发射第一波长的光，而第二感测节点光源108可以发射第二波长的光。因此，监测设备100可以从不同的感测节点光源108发射不同波长的光。随后，监测设备100可以在不同的感测节点106处发射不同波长的光。此外，监测设备100可以从放置在单个感测节点106中的不同的感测节点光源108发射不同波长的光。在实施例中，感测节点106包括各自被布置成发射特定波长的光的感测节点光源108。
多个感测节点106中的每一个感测节点可以进一步包括感测节点光检测器110。感测节点光检测器110被配置为检测光111。检测光可以属于由果穗中的水果发射或反射的光。
读出电路系统112可以进一步被配置为读出与在多个感测节点106中的每一个感测节点处检测到的检测光有关的数据。
读出电路系统112可以被定位在监测设备100的柔性条带102上。读出电路系统可以进一步被定位在监测设备100的本体114上。
感测节点光检测器110中的每一个感测节点光检测器可以包括光电探测器113a。光电探测器113a可以是任何类型，比如，基于光发射、光电和/或光伏的检测器。
光电探测器113a可以检测具有某一波长的光。
这可以通过感测节点光检测器110进一步包括布置在相应光电探测器113a前方的滤光器113b来实现。
滤光器113b可以被配置为透射预定光谱波长范围内的光。因此，预定光谱波长内的主要的光可以被透射到相应的光电探测器113a。
因此，滤光器113b可以具有通带。
滤光器113b可以被配置为透射落在预定光谱波长范围内的具有光谱分布的光的至少一部分。
滤光器113b可以被配置为反射落在预定光谱波长范围内的具有光谱分布的光。
滤光器113b可以与光电探测器113a单片集成。由此，可以提供更紧凑的感测节点光检测器。
光电探测器可以形成光电探测器阵列的一部分。
光电探测器阵列可以包括布置在各个光电探测器前方的多个集成滤光器。可以在光电探测器阵列中的对应光电探测器的顶部上处理每个滤光器。滤光器可以与光电探测器单片集成。
如以上所描述的，监测设备中的感测节点包括感测节点光源和感测节点光检测器。作为非限制性示例，感测节点光源可以包括多个光源，比如，发光二极管。感测节点光源可以被布置成相对于彼此发射不同波长范围的光。
感测节点光检测器可以进一步包括多个光电探测器。每个光电探测器可以包括布置在光电探测器前方的滤光器。滤光器可以被布置在光电探测器上。
滤光器可以被配置为在感测节点光源发射光处透射不同波长范围内的光。
滤光器可以替代性地被配置为在感测节点光源发射光处反射不同波长范围内的光。
感测节点光检测器110可以更一般地被理解为可以检测到光的空间中的区域。因此，感测节点检测器110可以被解释为从其收集和检测光的空间中的节点或点。应当注意的是，检测可以发生在空间上与收集点分离的位置。作为示例，感测节点光检测器110可以包括向内耦合光元件，比如，光纤的开口、透镜或波导的端部。光可以进一步从向内耦合光元件引导到在空间上分离的光检测器。向内耦合光元件和检测器可以形成感测节点光检测器110。
感测节点光源110可以被解释为点源或点源的集合。感测节点106可以包括光谱仪。
柔性条带102可以进一步包括一组光谱仪。光谱仪可以被解释为用于测量光的属性(比如，光的波长分布)的仪器。光谱仪可包括波长色散元件，比如，光栅或棱镜。
在部件市场上可用的光谱仪已经达到相当程度的小型化，但是它们中的大多数仍然是基于利用光学器件的光栅色散。这种小尺寸光谱仪可以配备有使用长条、矩形或圆形的光纤用于测量，以及光电探测器(比如基于硅的检测器)，例如CCD或线性光电二极管阵列。
滤光器可以是被布置成阻挡预定光谱范围内的光的干涉滤光器。干涉滤光器(也被称为双色向滤光器)是被配置为反射一个或多个光谱带或线并透射其他光谱带或线的滤光器。干涉滤光器可以是高通、低通、带通或带阻滤光器。干涉滤光器可以例如被配置为阻挡由同一感测节点内的感测节点光源发射的光。干涉滤光器可以进一步被配置为透射感兴趣光谱波长范围内的光。因此，可以检测与在水果处或在水果中的发射或散射过程有关的较弱光信号，同时阻挡由感测节点光源发射的较强光。由此，干涉滤光器提供高效的光背景减法。干涉滤光器允许例如拉曼光谱分析法。
在感测节点处发射和/或检测到的光可以在可见范围、红外线范围内或紫外线范围内。
监测设备100可以进一步包括读出电路系统112。
此外，监测设备100可以进一步包括本体114。本体114可以包括无线通信模块116。柔性条带102可以附接至本体114。柔性条带102可以进一步可释放地附接至本体114。
柔性条带102可以包括保护外壳，比如，硅壳体。保护外壳可以是透明或半透明的，使得光可以进入或离开感测节点。
无线通信模块116可以进一步被定位在本体114上或该本体中。无线通信模块116可以被配置为传输与检测光有关的数据。数据可能是水果状况的标志，比如，PH、白利糖度和可滴定酸度水平。数据可以进一步是与所接收到的光相关的电信号。无线通信模块116可以包括射频通信以支持所获取数据的传输。例如，无线通信模块116可以使用低功耗广域网(LPWAN)来传输数据。可以将数据传输到服务器。可以在监测设备100上完成对数据的分析。可以进一步在远离监测设备100的服务器上进行对数据的分析。
现在参考图2a和图2b，将描述对果穗的监测。图2a和图2b展示了在不同时间点处的同一监测设备100。如以上所描述的，监测设备100包括柔性条带102，该柔性条带进一步包括多个感测节点106。
作为非限制性示例，监测设备100可以被布置在葡萄(例如，酿酒用葡萄)枝201上。图2a展示了柔性条带102在第一状态下被引入葡萄串202中，为了简单起见，通过四个未成熟的葡萄203展示。本领域技术人员认识到，可以在葡萄处于较早阶段(纽扣芽)时的较早状态下插入柔性条带102。
现在参考图2b，其展示了在第二状态下的葡萄串202中的同一柔性条带102，通过与图2a中的第一状态相比已成熟的葡萄串204(即，果穗)的轮廓展示。随着植物的生长，柔性条带102可以调整以适应水果位置的变化。柔性条带102的较大部分可以随时间嵌入果穗中。由此，柔性条带102可以嵌入葡萄串中。替代性地，可以将柔性条带102引入成熟果穗中。
柔性条带102还可以例如被引入堆叠的多个水果中，比如堆叠在板条箱中的苹果或橙子。由此，例如当运输水果时或当向超市提供水果时，可以提供对一个或多个水果状况的高效监测。由此，可以提供对水果质量或成熟度的改进评定。
接下来将参考图2a来描述监测设备100的操作。第一感测节点106a的感测节点光源可以发射与第一水果206相互作用的光。在该水果上和内部存在可以发生若干种其他类型的光相互作用，比如荧光反应、散射和/或吸收。光可以通过从第一水果206反射而相互作用。光可以进一步部分地从第一水果206反射。
光与第一水果206的不同化合物的相互作用可以改变由第一水果206反射或发射的光的属性。从第一水果206发射和/或反射的光可以由第一感测节点106a的感测节点光检测器110检测到。因此，检测光可能与第一水果206的化合物的光谱特征有关。检测光可以进一步与第一水果206的苯酚的光谱特征有关。可以在各种波长下使用反射比和荧光测量来探测苯酚的光谱特征。例如，花青素具有约540nm的最大吸收带，而黄酮醇具有370nm的吸收带。另一个示例是在680nm至750nm处发荧光的叶绿素。pH、白利糖度和可滴定酸度可以与反射比和荧光测量相关。
第二感测节点106b可以进一步对第二水果208进行分析。可以对通过在两个感测节点106a和106b处发射和检测而获得的数据进行比较。因此，被定位在柔性条带上的不同位置上的不同感测节点可以对果穗的不同部分进行分析。例如，可以对葡萄串的每个部分进行单独地分析并进行比较。
监测设备100可以进一步包括比如，光分量驱动器、能量采集器、电池和微控制器等附加部件。
光分量驱动器可以为感测节点光源供电。光分量驱动器可以进一步调节流过感测节点光源的电流。电池可以为监测设备100供电。存在对技术人员而言可用的其他多种类型的电源。电源也可以位于监测设备100上的任何位置，比如位于本体114上。
微控制器可以包含一个或多个CPU以处理监测设备100的自动功能。
应当注意的是，监测设备可以被放置在植物的其他部分上以及其他类型的植物上。监测设备100可以进一步被直接放置在一个水果上或果穗中的多个水果之间。
现在参考图3，在其中展示了使用以上所描述的监测设备来监测水果状况的方法300。
方法300包括以下步骤：步骤302，将监测设备100的柔性条带102引入果穗中，从而允许柔性条带能够嵌入穗中。在一些实施例中，该条带可以在水果在树枝上生长之前附接至该树枝，从而允许柔性条带102随着时间推移能够嵌入水果中。
步骤304，通过从多个感测节点光源108发射光来监测水果状况。
步骤306，读出与在多个感测节点106中的每一个感测节点处检测到的光有关的数据。
此外，方法300包括步骤308，传输与所接收到的光有关的数据。
方法300的步骤可以共同描述为水果状况的分析事件。众多如以上所描述的分析事件可以同时发生。此外，多个分析事件可以在不同的感测节点106处并行地发生。因此，读出电路系统112可以同时从多个感测节点106读出数据。
可以持续地进行分析事件，从而随着时间推移提供对水果状况的监测。
例如，可以在第一时间和第二时间从多个感测节点光源108发射光，并且可以结合该第一时间和第二时间从检测到的光读出数据。
分析事件之间的时间间隔可以例如为大约几个小时和/或大约几天。
对水果状况的监测可能是持续的。
另一个非限制性示例是，可以每天、每周或以任何其他频率收集数据和读数以存储在存储器上。当存储器已满或处于参数化占空比时，监测设备的数据处理器可以进一步将存储在存储器上的数据传输到服务器。
监测设备100可以包括定位单元。定位单元使得能够根据监测设备的地理位置监测水果状况。定位单元可以被称为位置确定单元。定位单元可以连接至数据处理器。定位单元可以被配置为经由来自定位系统的信号来确定监测设备的本地位置。信号可以包括参考地理位置数据。
为此，定位单元可以包括接收器和/或发射器，以从定位系统接收位置信号。定位单元可以例如包括全球定位系统(GPS)、被配置为接收GPS信号的模块。定位单元可以进一步被配置为基于所接收到的位置信号将位置计算为位置坐标。位置坐标可以包括经度和纬度。
监测设备可以包括位置信标(例如，GPS信标)，该位置信标被配置为如以规则间隔将监测设备的位置推送(即，发送)到服务器。
监测设备100可以进一步包括地理标记，使得能够根据其地理位置监测水果状况。
地理标记可以由定位系统提供。
地理标记可以由位置确定单元提供。
定位系统可以是全球或本地定位系统。
定位系统可以是全球系统和本地系统的组合。全球定位系统的非限制性示例包括GPS、Galileo和GLONASS。本地定位系统的非限制性示例包括GPRS、LTE、Wi-Fi、蓝牙、RFID和NFC。应当注意的是，监测设备可以包括多于一个柔性条带。由此，可以提供多个柔性条带以允许对果穗内的不同水果状况进行改进评定。由此，可以提供对果穗的成熟度的更好的总体评估。
无线通信模块116可以是收发器，用于将与检测光有关的数据传送到监测设备100或从该监测设备传送该数据。收发器可以使用电磁场来从通信网络内发送或接收数据。
监测设备100可以进一步包括数据处理器和/或存储器。数据处理器可以例如被布置为处理由感测节点光检测器获得的数据。可以将所获得的数据存储在存储器中。例如，可以将所获得的数据与存储在存储器中的参考数据进行比较。
数据处理器可以被配置为基于所获得的数据与参考数据的比较来发送警报。
替代性地，可以将由感测节点光检测器产生的数据和/或与对检测光的分析有关的数据与通信网络内的外部存储的参考数据进行比较，通过使用收发器该通信网络可供监测设备进行访问。
与检测光有关的数据可以进一步经由通信网络从监测设备发送到外部设备，比如计算机。外部数据处理器可以被布置在监测设备外部但位于通信网络内、可以进一步用于处理由感测节点光检测器获得的数据。外部数据处理器可以例如被布置在外部计算机中。由此减少了监测设备处理数据的要求。通信网络可以是局域网、LAN、互联网或电信网络。
现在参考图4，其中，展示了包括多个监测设备100的系统400。存在可以在系统400中传递和分析以上所描述的数据的各种方式。
系统400的监测设备100可以经由网络402与系统400的其他设备通信。其他设备可以例如包括其他监测设备100、一个或多个服务器404和/或一个或多个用户客户端(未示出)。系统400中的每一个设备可以包括一个或多个数据处理器(未示出)。
对由监测设备100收集的数据的后处理可以由系统400的设备的数据处理器中一个或多个进行。单个设备可以被配置用于处理由监测设备100收集的数据。替代性地，对由监测设备100收集的数据的处理可以分布在系统400中的多个设备上。
进一步地，系统400的监测设备100可以被配置为在彼此之间建立直接通信。例如，第一监测设备和第二监测设备可以被配置为在彼此之间建立直接通信。假如在第一监测设备可访问网络402而第二监测设备不可访问该网络，第二监测设备100可以通过第一监测设备100中继数据，以便将数据传递至系统400的其他设备和/或从这些其他设备传递该数据。
监测设备100可以进一步与地理位置相关联。
如以上所描述的服务器功能允许远程处理和分析数据。可以远程地比较、评估和检查来自多个设备的数据以及随后来自多个果穗的数据。此外，将这些监测设备中的每一个监测设备与地理位置相关联允许将果穗连接到水果状况可以例如基于其在田地中的位置来评估的空间位置。
本领域技术人员认识到，本发明决不限于以上所描述的优选实施例。相反，在所附权利要求的范围内，许多修改和变化是可能的。
例如，可以使用该设备来实现各种系统，比如用于在属性达到或低于某些阈值时的警报功能。
替代性地，所披露的实施例的变化可以由技术人员在实践所要求保护的发明时通过研究附图、披露内容、以及所附权利要求来理解并实现。

Claims (15)

1.一种用于监测水果状况的监测设备(100)，该监测设备(100)包括：
柔性条带(102)，该柔性条带被配置为要被引入到果穗中，以允许该柔性条带(102)嵌入该果穗中，该柔性条带(102)包括多个在空间上分离的感测节点(106)，其中，该多个感测节点(106)中的每一个感测节点包括被配置为发射光的感测节点光源(108)和被配置为检测光的感测节点光检测器(110)；
读出电路系统(112)，该读出电路系统被配置为读出与在该多个感测节点(106)中的每一个感测节点处检测到的检测光有关的数据；
本体(114)，该本体包括被配置为传输与该检测光有关的数据的无线通信模块(116)，其中，该柔性条带(102)附接至该本体(114)。
2.根据权利要求1所述的监测设备(100)，其中，这些感测节点光检测器(110)中的每一个感测节点光检测器包括光电探测器(113a)。
3.根据权利要求2所述的监测设备(100)，其中，这些感测节点光检测器(110)中的至少一个感测节点光检测器进一步包括布置在相应光电探测器(113a)前方的滤光器(113b)。
4.根据权利要求3所述的监测设备(100)，其中，该滤光器(113b)与该光电探测器(113a)单片集成。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的监测设备(100)，其中，这些感测节点光源(108)中的每一个感测节点光源包括固态光源。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的监测设备(100)，进一步包括控制器(109)，该控制器被配置为控制这些感测节点光源(108)中的每一个感测节点光源以发射具有预定光谱分布的光。
7.根据权利要求6所述的监测设备(100)，其中，该控制器(109)被配置为控制这些感测节点光源(108)中的第一感测节点光源和第二感测节点光源，使得该第一感测节点光源(108)发射的光谱分布不同于该第二感测节点光源(108)发射的光谱分布。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的监测设备，其中，这些感测节点光检测器中的每一个感测节点光检测器被配置为检测与水果的苯酚的光谱特征有关的光。
9.一种用于监测水果状况的方法，该方法(300)包括：
将根据权利要求1至8中任一项所述的监测设备的柔性条带引入(302)果穗中，以允许该柔性条带嵌入该果穗中；
通过从该多个感测节点光源发射光来监测(304)水果状况；
读出(306)与在该多个感测节点中的每一个感测节点处检测到的光有关的数据；以及
传输(308)与所接收到的光有关的该数据。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，监测水果状况的动作包括随着时间推移监测该状况。
11.根据权利要求9或10中任一项所述的方法，其中，监测水果的动作包括：在第一时间和第二时间从该多个感测节点光源发射光；以及结合在该第一时间和该第二时间发射光读出与在该多个感测节点处检测到的光有关的数据。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，该第一时间与该第二时间之间的时间段为几个小时。
13.一种用于监测水果状况的系统，该系统包括多个根据权利要求1至8中任一项所述的监测设备。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，该系统进一步包括服务器(404)，该服务器被配置为对与所接收到的光有关的所接收到的数据进行分析。
15.根据权利要求13或14所述的系统，其中，这些监测设备中的每一个监测设备进一步包括与地理位置相关联的地理标记。
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Wireless Sensor Network for Monitoring Maturity Stage of Fruit;Krairiksh M, Varith J, Kanjanavapastit A;《Wireless Sensor Network》;20110930;第3卷(第9期);318-321 *
无损检测技术在水果品质评价中的应用;莫润阳;《物理学和高新技术》;20041231(第11期);848-851 *
水果成熟度无损检测技术研究进展;贺艳楠;《北方园艺》;20100215(第3期);208-212 *
高光谱成像在水果内部品质无损检测中的研究进展;马本学，应义斌，饶秀勤，桂江生;《光谱学与光谱分析》;20090630;第29卷(第6期);1611-1615 *

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