CN113924965A - 一种工厂化植物生产的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种工厂化植物生产的系统，包含用于培育植物的培育装置、用于对培育装置栽培的植物的物理状态或特征进行检测的巡检装置和用于控制巡检装置作业状态的控制中心，巡检装置能够沿设置于培育装置上的轨道移动。巡检装置设置为能够跨越营养液槽的龙门形结构，两侧设置能够顶起栽培板的升降单元。巡检装置还设置有由衍架结构构成的，用于定植或间苗的机械手，其中，机械手前端设计用于夹取栽培篮的夹爪。

Description

一种工厂化植物生产的系统及方法

技术领域

本发明涉及植物机械技术领域，尤其涉及一种工厂化植物生产的系统及方法。

背景技术

早期的植物工厂由于科技发展的限制，对于多层植物培育架的中的植物培育过程需要人工巡视，通过人工的检查掌握工厂中培育的植物的生长状态。人工操作繁琐复杂，在工厂比较大的时候需要的人工比较多从而增加造价。人工检查即使排除造价的问题，对于植物的筛查，一方面容易出现肉眼检查的误差；另一方面由于不同个体的底线不同，因此判定植物病虫害程度或成熟度等的标准出现偏差，导致追光、追肥或采摘的时间无法确定。

公开号为CN110076797A的中国专利公开了一种温室植物病害巡检机器人及巡检方法，包括滑轨，所述滑轨外壁套设有U型支架，所述U型支架一侧外壁顶端位置通过螺栓固定有第一电机，所述第一电机输出轴穿过U型支架一侧内壁，且第一电机输出轴侧壁通过螺栓固定有第一滚轮，所述U型支架两侧外壁均开有竖直方向延伸的条形孔，且两个条形孔内壁插接有同一金属杆，所述金属杆侧壁中间位置处转动连接有第二滚轮，所述金属杆侧壁两端均卡接有弹簧件，且两个弹簧件顶端分别与U型支架两侧外壁卡接。该巡检装置以悬吊于空中的方式沿轨道移动，一方面该装置能够以其设置的摄像头对植物品质监控，另一方面，上空设置的巡检装置维修过程中需上空作业，维修操作复杂且轨道设置于上方无法隐藏，产生不美观且遮光的效果。进一步地，公开号为CN108858122B的中国专利涉及一种温室植物病害巡检机器人及巡检方法。机器人包括移动平台(1)、三自由度机械臂(2)、病害图像采集摄像头(3)、前置导航摄像头(4)、局部环境因子传感器(5)和远程控制终端。该类机器人行动自由，对于控制中心而言，控制该类巡检装置的移动需要付出更多的运算效率和速度。

基于此，有轨的多功能巡检机器人诞生。公开号为CN107486834B的中国专利公开了一种温室作物生长巡检机器人，对温室内农作物生长状况进行智能巡检。所述温室作物生长巡检机器人包括控制系统模块、移动机构、智能灵巧终端机构、多轴机械臂机构、专用检测机构。所述移动机构用来实现所述温室作物生长巡检机器人在温室轨道上的行走，所述多轴机械臂机构和所述专用检测机构安装在所述移动机构上，所述智能灵巧终端机构安装在所述多轴机械臂机构末端。该巡检机器人控制中心设置于机器上，无法实现多个巡检机器人的集中性调控。

本发明设计一种能够栽培系统，系统包含多层栽培架和匹配栽培架上的轨道从而能够在栽培架上行走且承担巡检和负重的巡检装置，并基于远程控制实现多数量巡检装置的同时工作，以实现栽培植物的巡检、发现问题后移苗等操作。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

发明内容

针对现有技术之不足，本发明提供了一种工厂化植物生产的系统，包含用于培育植物的培育装置、用于对培育装置栽培的植物的物理状态或特征进行检测的巡检装置和用于控制巡检装置作业状态的控制中心，巡检装置能够沿设置于培育装置上的轨道移动。巡检装置设置为能够跨越营养液槽的龙门形结构，两侧设置能够顶起栽培板的升降单元。

根据一种优选实施方式，巡检装置还设置有由衍架结构构成的，用于定植或间苗的机械手，其中，机械手前端设计用于夹取栽培篮的夹爪。

根据一种优选实施方式，系统设置有多个单体的巡检小车和多个培育装置，其中，控制中心能够以有线或无线的方式控制多个单体的巡检小车同时沿轨道对多个培育装置巡检。

本技术方案的优点：设计配套的培育装置、巡检装置和控制中心，使使用过程中的各个部位能够流畅运行。巡检装置设置为可升降的龙门结构，一方面，能够允许管路(营养液、水分运输)和轨道并行，增加空间利用率，另一方面能够通过两侧支撑龙门的高度调节，使巡检装置能够适用于更多高度的培育装置的监测，通过控制中心对巡检装置的高度调节，使巡检装置能够对培育装置的每一层的植物都能够进行扫描式视觉或红外扫描。同时，相较传统巡检装置仅能够在培育装置的周围环绕式行动，本发明增加铺设于培育装置的每一层的轨道，使巡检装置能够基于轨道的铺设而进入培育装置的每一层，并基于龙门结构的高度设计，允许巡检装置通过下方的空区通过各个植物，以近距离扫描和拍摄植物，达到对每一株植物的生长状态的精准把控。

根据一种优选实施方式，在巡检装置进入靠近栽培植物预设范围内时，巡检装置能够通过设置于其上的检测单元以红外成像或视觉成像的方式采集栽培植物的当前的物理状态或特征。

在接收来自巡检装置传输的，且与栽培植物的当前的物理状态或特征相关的信息时，控制中心能够对栽培植物的当前的物理状态或特征进行分析而得到栽培植物的病虫害影响因素和营养量分布影响因素，并以栽培植物的理论产量、病虫害影响因素和营养量分布影响因素作为评价指标预测栽培植物成熟期的实际产量。

本技术方案的优点：当前的植物工厂在得到巡检装置反馈的植物生长状态的数据时，大多用于调整植物工厂的植物培育方案，并未能够应用于预期生长及产量反馈的预测中，然而，植物的生长和收成是有迹可循的。植物的生长受到影响归结原因有两点：营养吸收和病虫害破坏，因此，把控上述两个因素，并以此为依据调整最优条件下产生的理论产量，即能够得到比理论产量更适用于当前植物产量预测的实际产量。实际产量能够使植物原材料生产商更加准确的把控当季的蔬菜、水果、药材或其他植物出产产品的产量和植物出产时间，从而得到当季该种类的植物原材料出售的成本、利润，使其能够提前应对当季的植物出售价格浮动情况，并未植物原材料出厂商后的收货、仓储、运销和加工提供计划的依据。同时，找到了长势和产量的相关关系，那就可以在生长季的任何阶段实施干预，从而获得确定性产量。从市场或者国家以及地区等宏观维度来讲，如果能够依赖卫星遥感监测技术通过本分析方法对各地作物长势进行预测(预测内容包含成熟时间和实际产量)，从而估算不同地区、不同作物的产量，就可以判断整体供求态势，进而预估市场价格，制定国内不同产区或者国际间贸易政策。

根据一种优选实施方式，控制中心能够基于巡检装置以视觉成像的方式采集的栽培植物的物理状态或特征定性和/定量地评估栽培植物的病虫害影响因素。

根据一种优选实施方式，控制中心能够基于巡检装置以红外分布成像的方式采集的栽培植物的物理状态或特征定性和/定量地评估营养量分布影响因素。

本技术方案的优点：量级的计算能够对产量的实际估算起到规范性作用，通过营养量分布影响因素和病虫害影响因素的定性和定量的分析，从而使用于调整理论产量的参数值能够具现化。基于营养量分布影响因素和病虫害影响因素的定性和定量，使参数值设定的方法能够应用于各种植物种类中。以科学度量的方式裁定用于调整理论产量的参数值，从而避免人工衡量植物生长过程中影响因素对植物产量估计的误差。

根据一种优选实施方式，营养量能够为栽培植物的必需大量元素或必需微量元素。

根据一种优选实施方式，栽培植物的理论产量能够以栽培植物的品种为依据进行筛选，其中，栽培植物的品种包含自然筛查的品种和人工培育的品种。

根据一种优选实施方式，理论产量和实际产量能够为栽培植物以工厂化培育后需求的目标组织的产量。

一种工厂化植物生产的方法，包含用于培育植物的培育装置、用于对培育装置栽培的植物的物理状态或特征进行检测的巡检装置和用于控制巡检装置作业状态的控制中心。控制中心能够以有线或无线的方式控制多个单体的巡检小车同时沿设置于培育装置上的轨道对多个培育装置巡检。

附图说明

图1是本发明提供的一种优选实施方式的简化模块连接关系示意图；

图2是本发明提供的一种植物实际产量的判断流程示意图；

图3是本发明提供的一种叶片营养量分布的方法示意图。

附图标记列表

100：培育装置；200：巡检装置；300：控制中心。

具体实施方式

下面结合附图进行详细说明。

本发明提供了一种工厂化植物生产的系统，包含用于培育植物的培育装置100、用于对培育装置100栽培的植物的物理状态或特征进行检测的巡检装置200和用于控制巡检装置200作业状态的控制中心300，如图1所示，巡检装置200能够沿设置于培育装置100上的轨道移动。巡检装置200设置为能够跨越营养液槽的龙门形结构，两侧设置能够顶起栽培板的升降单元。龙门形结构通过侧向的支柱实现与轨道滑动连接，横向设置连接竖向两侧的支柱的支撑杆，从而形成龙门结构的巡检装置200。该结构能够允许轨道与营养液槽并行，其支撑形成的与地面分离的空区允许营养液槽通过。同时，两侧的支柱能够受控制中心300控制以伸缩的方式调节支撑杆的高度。在巡检装置200处于栽培装置周围时，能够通过升高支柱使支撑杆达到与栽培架的其中一层处于同一水平面，使设置于支撑杆上的检测部件能够对该层栽培植物以扫描的方式进行监测。

巡检装置200的移动能够通过轨道的移动，或巡检装置200设置有滚轮，控制中心300控制滚轮的移动实现单体巡检装置200的独立移动流程。

根据一种优选实施方式，巡检装置200还设置有由衍架结构构成的，用于定植或间苗的机械手，其中，机械手前端设计用于夹取栽培篮的夹爪。巡检装置200能够具有多种功能。移动进程中的栽培信息采集、育苗盘等重物的负载和移动以及对育苗盘中的单株植物的操作。对单株植物的操作包含采摘、部分或全部的移除。

根据一种优选实施方式，系统设置有多个单体的巡检小车和多个培育装置100，其中，控制中心300能够以有线或无线的方式控制多个单体的巡检小车同时沿轨道对多个培育装置100巡检。由于培育装置100分为多种功能区域且培育面积较大，因此单体的巡检装置200无法在短时间照顾到所有面积的培育装置100的植物，因此一般作为植物工厂的规模，需要多个单体的巡检装置200以不同功能或不同区域性作业，其作业的轨迹则通过控制中心300的中央调节。优选地，多个巡检小车构成巡检装置。巡检小车设置机械手和摄像头。机械手能够用于在巡检植物时对植物进行操作。摄像头能够在各个角度对植物的正面和背面进行图像摄取。

根据一种优选实施方式，在巡检装置200进入感应栽培植物的预设范围内时，巡检装置200能够通过设置于其上的检测单元以红外成像或视觉成像的方式采集栽培植物的当前的物理状态或特征，其中，

在接收来自巡检装置200传输的，且与栽培植物的当前的物理状态或特征相关的信息时，控制中心300能够对栽培植物的当前的物理状态或特征进行分析而得到栽培植物的病虫害影响因素和营养量分布影响因素，如图2所示，并以栽培植物的理论产量、病虫害影响因素和营养量分布影响因素作为评价指标预测栽培植物成熟期的实际产量。

实际产量(Pa)，其计算公式如下：

Pa＝Pt*(D*N1+S*N2)，

其中，Pa为实际产量，Pt为理论产量，N1为病虫害影响因素在影响因素中的权重比，D为病虫害影响因素产生程度，N2为营养量分布影响因素在影响因素中的权重比，S为营养量分布影响因素分布倾向。

病虫害影响因素和营养量分布影响因素的权重比能够根据植物在生长过程中性状敏感度。例如，水稻品种两优0293，其虽然高产但同样存在高感稻瘟病、中感白叶枯病的问题，因此，相对其他低感稻瘟病的水稻品种，在爆发稻瘟病病虫害时，病虫害影响因素对实际产量的影响程度相较营养分布会更大一些。病虫害影响因素为负向影响，即，若无病虫害则D为零，若产生病虫害则根据病发部位、对植物目标组织减产的可能影响D为负数。病虫害的部位对植物采收目标影响越重则负数的数值越大。营养量分布影响因素能够根据植物的生长状态分析对试剂产量产生正向或负向的影响，即在营养量均衡且植物生长超出预期时能够产生正向影响产量的乘积值，在植物出现如叶片枯黄、叶片萎缩或其他组织问题而影响营养量吸收、合成或运输时产生负向的乘积值。

根据一种优选实施方式，巡检装置200进入感应栽培植物的预设范围能够人工设置。优选地，预设范围以厘米、分米或米为衡量单位。

根据一种优选实施方式，病虫害影响因素，即D值能够分别受植物品种的病发种类抗性、植物病发的株数或面积、植物病发组织部位与采收目标组织的关系的影响。D值能够以一个定值基数与上述各个影响因素的乘积成为控制变量，即植物品种的病发种类抗性、植物病发的株数或面积、植物病发组织部位与采收目标组织的关系三大因素分别设置有1～9级别甚至更细，在系统通过评判植物表型及该植物的特性而对该种类植物在当前状态下的三大因素的级别，从而得到病虫害影响因素在当前该植物的生长状态下对植物产量的影响程度。其中，每个级别对植物的组织，如叶片的产量，以百分之一的量级削弱。优选地，病虫害影响因素的发生即对产量的负向影响，因此病虫害影响因素在带入公式1时必然为负数。

巡检小车在植物未成熟前期，一方面用于监控植物生长状态，另一方面能够对植物工厂内部的硬件设备巡检，及时发现工厂内部的硬件设备的损坏。巡检小车配置摄像设备，例如摄像头。现有技术中，巡检小车以其配备的摄像头进行图像识别，用于判断植物生长状态。例如，公开号为CN109154978A的中国专利公开了一种用于检测植物疾病的系统和方法。该系统涉及一种用于判断植物疾病的植物特征的提取，其从颜色分布入手进行病斑等的判断。然而，在实际生产中，植物工厂中大面积的进行植物图像扫描和摄取的工作非常繁琐和耗时，尤其是选择彩色或全彩的图片采集，巡检装置中的巡检小车会定格在各个位置调整焦距，以此拍摄到合适的彩色图片。彩色图片体积较大，在进行对比时需要发送至数据处理中心，而即使是1600*900*16bit规格的彩色或全彩的图片在处理时，会占据很大的处理内存，而处理过程中需要对不同时间段的不同位置的植物进行比对和处理，造成了拍照成本高，多组彩色图片之间进行对比分析的数据处理量巨大，引起处理缓慢的问题。

在本发明中，识别植物是否存在病虫害以及植物的病虫害影响因素的程度即D值的判断同样基于对植物的图像扫描和对比，并提取对比后的不同特征，以进行判断。然而，由于大多数植物在患病过程中受疾病影响会发生表型的非正常变化，如叶片萎缩、长势缓慢等，因此，在植物工厂中的多区域图片拍摄过程中，以植物的组织形态为判断植物患病的第一优先级，即巡检小车在对各个植株进行拍摄时，优先提取植物各个组织状态的特征，以此作为判断植物是否出现生病的依据。由于植物各个部位的组织在发病过程中会出现诸如叶片萎缩、茎秆弯曲等变化明显的特征，而该类特征比对于色彩的需求并不高，因此，对于组织状态的特征提取能够使用黑白图照片。巡检小车在植物工厂中巡检过程中，采用黑白图进行植物照片的摄取。优选地，黑白图照片能够为1600*900*2bit的规格。摄取该图片后能够通过巡检小车自带的小型或微型处理中心与健康状态下的植物图片或过往的植物图片进行图片轮廓的比对，从而发现植物在组织的物理状态变化。

例如，在水稻发生稻瘟病时，其叶片产生暗绿色小斑，渐扩大为梭菜斑，常有延伸的褐色坏死线。伴随疾病的产生，叶片会发生卷缩、茎秆弯折，而巡检小车在经过出现病变的水稻时，通过对非正常状态的叶片和茎秆的形态的特征提取和比对，发现水稻的异常状态，从而判断该片区水稻出现病害。

进一步，在巡检小车基于自身的处理器或控制中心300对黑白图的判断结果，即发现病害植物区域时，更换拍摄模式，选择对该区域的植物进行灰度图的摄取，如表1所示。灰度图能够用于植物病害产生的病斑形态、病斑位置和病斑面积的特征提取，并针对其中部分植物的病斑位置进行彩色或全彩图片的摄取。优选地，巡检小车通过自身搭载的处理器在高速移动时处理黑白图片的特征对比，一方面能够及时发现当前所处位置的可能病害问题，并停滞于此处，并按照顺序依次拍下病害植株的灰度、彩色或全彩图片；另一方面，经过病害植物的巡检小车具有携带病害孢子的概率，若经过病害植物的巡检小车继续前行，则可能将有害孢子传播至其他种植植物的区域，导致病害产生的范围加重，因此，在检测到可能存在病害的植物区域时，经过的巡检小车会停滞在该区域，或进行套袋防护处理，或进行消毒清洁处理。

在通过病斑形态、颜色和位置确定了植物的患病种类后，还能够通过灰度照片对植物正面和背面进行全方位的病斑面积统计，从而结合病斑颜色深度确定植物病情程度，以确定当前的病害对植物产量的影响程度，从而确定D值的具体数值。例如，当水稻发生稻瘟病时，单叶片出现数量少于5个的病斑，且病斑仅为白色或黄色斑块时，其D值等级较低，对产量影响较小。但当病斑发展为褐色，且连片的大块病斑在叶片上出现，病斑面积已经达到单叶片面积的30％以上时，则此时D值等级升高，对产量影响变大。在叶片上病斑的面积达到总叶片面积50％以上时，基本可以认定该株系绝产。

影响因素	组织形态	病斑形态	病斑位置	病斑颜色	病斑面积
						图片选择	黑白	灰度	灰度	彩色/全彩	灰度

表1

根据一种优选实施方式，N1和N2的权重值和为定值。例如，N1和N2的权重值和为100％。N1的权重值高出5％时，则N2的权重值则会对应低出5％。植物的理论产量受影响的因素中，病虫害抗性低而导致权重比值高，同样表示在植物染病时营养分布会受到负向影响，而该结果亦或营养分布影响因素的改变为受病虫害影响因素导致，已经在该权重比中出现，因此不应该在营养量影响因素S的参数值降低时，通过N2的权重比值平衡。

根据一种优选实施方式，控制中心300能够基于巡检装置200以视觉成像的方式采集的栽培植物的物理状态或特征定性和/定量地评估栽培植物的病虫害影响因素。通过扫描或拍摄的方式得到植物的全貌，并基于植物的全貌判断植物是否出现叶片、茎秆等组织部位是否出现枯黄、条纹、斑点等疾病特征。同时，植物的健康全貌和当前状态的全貌比对还能够显示出植物是否出现叶卷、黄边等问题，从而判断是否缺水或光强度较大的问题。通过系统内存储的健康植物的全貌，使不同状态下的植物能够定性或定量的被检测是否出现异常。例如，相较于健康植物叶片的绿色，当前监测的植物的叶片颜色的定性变化，如变为黄色。黄色叶片结合其黄色斑块的形状能够允许系统判断是否存在植物疾病如类病斑的出现。相较于健康植物叶片的绿色，当前监测的植物的叶片颜色的定量变化，如绿色变淡。绿色变淡意味着植物叶片内叶绿素变少，可能存在缺乏微量元素的可能性。

根据一种优选实施方式，控制中心300能够基于巡检装置200以红外分布成像的方式采集的栽培植物的物理状态或特征定性和/定量地评估营养量分布影响因素。营养量能够为栽培植物的必需大量元素或必需微量元素。优选地，微波加热后植物叶片水分和离子的分布成像能够通过红外扫描的手段得到。通过微波源产生的微波信号辐射至植物组织处，红外热成像装置采集植物叶片向外辐射的红外热能量形成的红外图像，通过传输至控制中心300的数据进行处理分析，获得植物组织的水分和离子的分布图像。优选地，植物组织能够为叶片，如图3所示。

根据一种优选实施方式，栽培植物的理论产量能够以栽培植物的品种为依据进行筛选，其中，栽培植物的品种包含自然筛查的品种和人工培育的品种。现有技术中，很多高产的经济植物或农作物都是通过杂交等手段培育得到的，因此，在植物工厂中，能够存在自然筛查的品种和人工培育的品种。同时，自然筛查的品种的植物和人工培育的品种的植物在进行实际产量的计算时，其原理相同。

根据一种优选实施方式，理论产量和实际产量能够为栽培植物以工厂化培育后需求的目标组织的产量。理论产量为在各个生长条件均为最优的环境下生长的植物，其生产采集目标组织的产量。例如，隆两优534的理论产量为每亩有效穗数16.2万穗，每穗总粒数192.5粒，结实率80.7％，千粒重25.3克。但在实际生产中由于温室给光或其他环境或突发问题，会出现有效穗数、每穗总粒数、结实率或千粒重的理论数值下跌的问题，或因病虫害的扩散导致部分产区绝产的问题，从而出现理论产量和实际产量的差距。在真正用于计算上市数量时，实际产量更能够帮助下游植物原材料供应商计算当年自己的产量，从而为未来上市的植物原材料售卖价格的浮动、植物原材料能够供给的产量提供依据。

一种工厂化植物生产的方法，包含用于培育植物的培育装置100、用于对培育装置100栽培的植物的物理状态或特征进行检测的巡检装置200和用于控制巡检装置200作业状态的控制中心300。控制中心300能够以有线或无线的方式控制多个单体的巡检小车同时沿设置于培育装置100上的轨道对多个培育装置100巡检。

培育装置100基于植物的不同生长时期能够分为播种育苗区、定植间苗区和生长区。播种育苗区中的培育装置100包含海绵和栽培板。将蔬菜种子播于育苗海绵块上。具体地，种子播种于海绵块上，通过栽培篮整齐摆放在栽培板上，播种后放到多层育苗架上育苗。在种子未萌发前，将育苗架上的灯光关闭，待2天后种子萌发后，开启灯光，并按照时间控制器设定程序开关灯。优选地，单体海绵块规格25mm×25mm×25mm。该区间需求独立的空调系统。优选地，光期20℃，暗期18℃。用于播种育苗的栽培架在各层配置营养液循环系统、光照系统。优选地，采用荧光灯或白色LED灯作为光源，光强度为10μmol·m^-2·s^-1。

定植间苗区中的培育装置100包含育苗架。种子在育苗架停留15天左右后，幼苗长至适宜大小，将育苗架上幼苗转运到定值区进行定值。定值是将高密度的育苗板换成较低密度的小苗板，增大株间距。空育苗板清洗后，放到暂存区等待下次播种使用。定值到小苗板上的幼苗送到生长区栽培架上继续生长。小苗生长15天左右后，从栽培架上取出送到间苗工位进行间苗，间苗是将小苗板上的小苗取出后放到株密度更低的大苗板，提供更大的蔬菜生长空间。产生的空小苗板清洗后，放到暂存区等待下次定值使用。间苗到大苗板上的小苗送到生长区栽培架上继续生长。

生长区的培育装置100为三层通高的人工光培育室。人工光培育室设置高层立体栽培架。优选地，人工光培育室净高9.3m。

本发明还涉及取放货提升机、潜入式激光导引AGV、定值/间苗机械手、高速移载车。取放货提升机用于将栽培板从栽培架上取出放到高速移载车上。取出机构为伸缩式货叉，可两个方向伸缩。货叉中间设计集水槽，对取放栽培板过程中菜根滴落的营养液进行收集。货叉可以在提升机载货台上水平横移，取放同组栽培架两排栽培板。AGV两轮差速驱动，锂电池供电，激光定位，无轨化行走，自动顶升。可原地差速旋转，对不平路面、打滑路面、人为推挤具有很强的抗干扰能力。可根据需求及中央管理系统产生停障及避障绕行行为。高速移载车位于库前端，移载车由底座和滑台组成，滑台上有输送机，可以运载栽培板。高速移载车能够串联多个设备，使栽培板连贯转运。定值/间苗机械手由桁架机构组成，可自动完成定值、间苗工作。机械手前端设计夹爪，用来夹取栽培篮，从而完成定值/间苗动作。优选地，机械手能够设置于巡检装置200上，并伴随巡检装置200在栽培架或周向环绕的轨道上移动时作业。

根据一种优选实施方式，基于工厂化植物生产的系统，其能够实行以下生产流程：人工在二楼播种间组装育苗板、栽培篮、栽培海绵，通过播种机播种，然后放入育苗架育苗。在育苗架生长15天左后，人工取出育苗板，通过转运手推车送到二楼提升机前输送管线，通过提升机送到一楼定值区定值，定值时所用的小苗板通过AGV从小苗板暂存区送到定值工位。定值好的小苗板通过高速移载车、提升机、穿梭小车送到栽培架指定位置。定值产生的空育苗板通过AGV送到一楼清洗间清洗，清洗完成后以整垛的方式由AGV送到一楼提升机入口处，然后由提升机将育苗板送到二楼播种间，等待下一次播种使用。

小苗在栽培区生长15天左右后需要进行间苗，由穿梭小车、提升机、高速移载车将小苗板送到间苗区间苗。间苗时需要的空大苗板由AGV从空大苗板暂存区运送到间苗区，自动完成间苗，间苗后的大苗板通过高速移载车、提升机、穿梭小车送到栽培区指定位置继续生长。

本发明中的工厂化植物生产的系统还设置有采收包装区和栽培板清洗及存放区。

采收包装区用于处理成熟后栽培植物的采收。大苗在栽培区生长15天左右长成，通过穿梭小车、提升机、高速移载车将小苗板送到采收区采收。采收前将蔬菜栽培篮以下根部切除，切除的根部通过根部收集器收集。然后大苗板进入采摘机械手，自动将蔬菜采摘到输送机上。产生的空大苗板由高速移载车送至北侧输送线上，再由AGV运动清洗间清洗，然后再由AGV送到空大苗板暂存区。采摘后的蔬菜先经过人工处理，合格的蔬菜进入包装机包装、称重、贴标签，然后由抓取机械手码放到周转箱中。周转箱中的蔬菜先进入预冷室预冷，然后由AGV运送到打包间包装发运。

栽培板清洗及存放区用于栽培板使用后的处理，由于栽培板的可重复使用性，因此处理后能够重复使用。各环节长生的空栽培板由AGV送到清洗间清洗，使用清洗机高压清洗、再通过高压空气吹去残余水分，通过叠盘机叠垛，再由AGV送到空栽培板暂存区备用。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。本发明说明书包含多项发明构思，诸如“优选地”、“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。在全文中，“优选地”所引导的特征仅为一种可选方式，不应理解为必须设置，故此申请人保留随时放弃或删除相关优选特征之权利。

Claims (10)

1.一种工厂化植物生产的系统，包含用于培育植物的培育装置(100)、用于对培育装置(100)栽培的植物的物理状态或特征进行检测的巡检装置(200)和用于控制巡检装置(200)作业状态的控制中心(300)，所述巡检装置(200)能够沿设置于所述培育装置(100)上的轨道移动，其特征在于，

所述巡检装置(200)设置为能够跨越营养液槽的龙门形结构，两侧设置能够顶起栽培板的升降单元。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述巡检装置(200)还设置有由衍架结构构成的，用于定植或间苗的机械手，其中，所述机械手前端设计用于夹取栽培篮的夹爪。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述系统设置有多个单体的巡检小车和多个培育装置(100)，其中，所述控制中心(300)能够以有线或无线的方式控制多个单体的巡检小车同时沿轨道对多个培育装置(100)巡检。

4.根据权利要求1～3任一项所述的系统，其特征在于，在所述巡检装置(200)进入感应栽培植物的预设范围内时，所述巡检装置(200)能够通过设置于其上的检测单元以红外成像或视觉成像的方式采集栽培植物的当前的物理状态或特征。

5.根据权利要求1～4任一项所述的系统，其特征在于，所述控制中心(300)能够基于所述巡检装置(200)以视觉成像的方式采集的所述栽培植物的物理状态或特征定性和/定量地评估所述栽培植物的病虫害影响因素。

6.根据权利要求1～5任一项所述的系统，其特征在于，所述控制中心(300)能够基于所述巡检装置(200)以红外分布成像的方式采集的所述栽培植物的物理状态或特征定性和/定量地评估所述营养量分布影响因素。

7.根据权利要求1～6任一项所述的系统，其特征在于，所述营养量能够为所述栽培植物的必需大量元素或必需微量元素。

8.根据权利要求1～7任一项所述的系统，其特征在于，所述栽培植物的理论产量能够以所述栽培植物的品种为依据进行筛选，其中，所述栽培植物的品种包含自然筛查的品种和人工培育的品种。

9.根据权利要求1～8任一项所述的系统，其特征在于，所述理论产量和实际产量能够为所述栽培植物以工厂化培育后需求的目标组织的产量。

10.一种工厂化植物生产的方法，包含用于培育植物的培育装置(100)、用于对培育装置(100)栽培的植物的物理状态或特征进行检测的巡检装置(200)和用于控制巡检装置(200)作业状态的控制中心(300)，其特征在于，

所述控制中心(300)能够以有线或无线的方式控制多个单体的巡检小车同时沿设置于所述培育装置(100)上的轨道对多个培育装置(100)巡检。

Images