CN114503863A - 一种识虫辨肥智慧种植培养箱控制系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种识虫辨肥智慧种植培养箱控制系统及控制方法，包括视觉识别单元、控制单元和植物护航单元，视觉识别单元和植物护航单元均与控制单元电性连接；视觉识别单元用于识别植物的植株大小以及识别虫害，实现识虫辨肥功能，并将采集到的图像信息传输至控制单元；控制单元用于根据接收到的图像信息，识别出植物的生长阶段及所受虫害的类别，从而智能调节营养液的配比参数，并控制植物护航单元配置营养液；植物护航单元用于监测种植培养箱内外环境状态，以及控制营养液喷灌。本发明能够根据植物生长状态及虫害类别，智能调节营养液配比，从而实现植物虫害防治并满足植物不同生长阶段的营养需求。

Description

一种识虫辨肥智慧种植培养箱控制系统及控制方法
技术领域
本发明涉及种植装置技术领域，更具体的，涉及一种识虫辨肥智慧种植培养箱控制系统及控制方法。
背景技术
随着城镇化推进，现今人们对于植物的品质，食品安全等问题越来越重视。但市场上种植箱普遍功能单一，仅有简单的浇水功能，通过用户需要自己判断植物生长过程的变化。
为解决上述存在的问题，如公开号为CN111492868A的中国专利公开了一种植物种植箱温度控制系统及控制方法，该种植箱在新鲜蔬菜种植培养过程中，能够对植物生长环境的温度进行调节，简化了操作步骤、缩短了生长周期；但该种植箱基本未能综合考虑到害虫的侵袭、营养液的智能配比、不同生长阶段的环境需求等问题，不能为植物成长提供全方位的护航。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于现有的植物种植箱培养箱功能单一。为了克服现有技术的缺陷，本发明提出了一种识虫辨肥智慧种植培养箱控制系统及控制方法，能够根据植物生长状态及虫害类别，智能调节营养液配比，从而实现植物虫害防治并满足植物不同生长阶段的营养需求。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种识虫辨肥智慧种植培养箱控制系统，包括视觉识别单元、控制单元和植物护航单元，视觉识别单元和植物护航单元均与控制单元电性连接；
视觉识别单元用于识别植物的植株大小以及识别虫害，实现识虫辨肥功能，并将采集到的图像信息传输至控制单元；
控制单元用于根据接收到的图像信息，识别出植物的生长阶段及所受虫害的类别，从而智能调节营养液的配比参数，并控制植物护航单元配置营养液；
植物护航单元用于监测种植培养箱内外环境状态，以及控制营养液喷灌。
在本发明较佳的技术方案中，所述视觉识别单元包括外置摄像头，外置摄像头用于采集植物的图像信息。
在本发明较佳的技术方案中，所述植物护航单元包括湿度传感器、温度传感器、光照传感器、营养液配比模块和供热模块；
湿度传感器用于监测种植培养箱内的土壤湿度，并将采集到的湿度信息发送至所述控制单元；
温度传感器用于监测种植培养箱内外环境温度，并将采集到的温度信息发送至控制单元；
光照传感器用于感知种植培养箱内外光照强度，并将采集到的温度信息发送至控制单元；
营养液配比模块用于实现营养液智能配比；
供热模块用于对种植培养箱内部温度进行调控。
在本发明较佳的技术方案中，所述营养液配比模块包括PH值传感器和磷传感器；
PH值传感器用于监测营养液的PH值；
磷传感器用于监测营养液中磷的含量。
在本发明较佳的技术方案中，所述植物护航单元还包括LED植物照明灯，LED植物照明灯用于对种植培养箱内进行补光。
在本发明较佳的技术方案中，所述控制单元包括通信模块、天气预警系统、系统数据库和智能操控屏幕；
通信模块用于接收用户指令，且通信模块与天气预警系统连接；
系统数据库内预先存储有植物在不同生长阶段的图像数据，以及植物在感染各类虫害后的图像数据；
智能操控屏幕用于显示各模块收集到的信息。
在本发明较佳的技术方案中，所述生长阶段包括发芽阶段、成长阶段、开花阶段、结果阶段和收获阶段。
本发明还提供了一种识虫辨肥智慧种植培养箱控制方法，包括以下步骤：
S1、通过外置摄像头获取植物图像，并将植物图像信息传输至控制单元；
S2、控制单元将接收到的植物图像信息与系统数据库中植物在不同生长阶段的图像数据进行参数比对，以确定植物所处的生长状态；同时，控制单元将接收到的植物图像信息与系统数据库中植物在感染各类虫害后的图像数据进行参数比对，以确定植物所感染的虫害种类；
S3、根据植物的生长状态和感染的虫害种类，由控制单元智能调节培养液的配比参数，并控制植物护航单元配置营养液；
S4、营养液配置完成后，将其喷洒至种植培养箱内。
在本发明较佳的技术方案中，在所述步骤S1中，外置摄像头采集图像频率为每15分钟获取一次。
在本发明较佳的技术方案中，根据植株种类，在智能操控屏幕上预设植株的最佳土壤湿度范围参数、最佳生长温度范围参数以及最佳光照强度范围参数；
当湿度传感器监测到种植培养箱内的土壤湿度低于设定值时，会向控制单元发送信号，进而由控制单元控制营养液配比模块工作，对土壤补充水分；
当温度传感器监测到种植培养箱内的环境温度低于设定值时，控制单元会控制供热模块工作，对种植培养箱内部进行加热；
当光照传感器监测到种植培养箱内的光照强度低于预设下限值时，控制单元会控制LED植物照明灯工作，对种植培养箱内部进行补光。
本发明的有益效果为：
1.本发明中，控制单元能够将外置摄像头获采集到的图像信息与系统数据库中预先储存的图像数据进行参数比对，以判断处植物的生长状态及感染的虫害类别，进而控制单元根据该信息操控营养液配比模块进行营养液智能配比，从而实现植物虫害防治并满足植物不同生长阶段的营养需求。
2.本发明中，当植物土壤湿度低于65％，湿度传感器向控制单元发出信号，进而控制单元控制营养液配比模块启动，实现自动浇水；当种植培养箱内的环境温度低于15℃时，温度传感器向控制单元发出信号，进而控制单元控制供热模块启动，对种植培养箱内部进行加热，从而实现对环境温度的动态调节。
3.本发明能够实现全自动监控、浇水和识虫，智能化程度高，且用户还可通过手机APP连接控制单元，实现远程实时操控，方便快捷。
附图说明
图1是本发明具体实施方式提供的一种识虫辨肥智慧种植培养箱控制系统的结构示意图；
图2是本发明具体实施方式提供的一种识虫辨肥智慧种植培养箱控制方法的流程框图一；
图3是本发明具体实施方式提供的一种识虫辨肥智慧种植培养箱控制方法的流程框图二。
图中：
1、视觉识别单元；11、外置摄像头；2、控制单元；21、通信模块；22、天气预警系统；23、系统数据库；24、智能操控屏幕；3、植物护航单元；31、湿度传感器；32、温度传感器；33、光照传感器；34、营养液配比模块；341、PH值传感器；342、磷传感器；35、供热模块；36、LED植物照明灯。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1-3所示，实施例中提供了一种识虫辨肥智慧种植培养箱控制系统，包括视觉识别单元1、控制单元2和植物护航单元3，视觉识别单元1和植物护航单元3均与控制单元2电性连接；
视觉识别单元1用于识别植物的植株大小以及识别虫害，实现识虫辨肥功能，并将采集到的图像信息传输至控制单元2；
控制单元2用于根据接收到的图像信息，识别出植物的生长阶段及所受虫害的类别，从而智能调节营养液的配比参数，并控制植物护航单元3配置营养液；
植物护航单元3用于监测种植培养箱内外环境状态，以及控制营养液喷灌。
本实施例中，由于视觉识别单元1的识别范围有限，实际安装时视觉识别单元1的数量需根据种植培养箱的大小合理选择，以保证每个视觉识别单元1所采集到的图像清晰、不遗漏。控制单元2内预设有植物在不同生长阶段所需要的营养液配比参数，以及植株感染虫害后所需要的营养液配比参数，且控制单元2能够对接收到的植株图像信息进行处理，并判断出植物当前所处的生长状态及虫害情况，进而智能选择合适的配比参数。植物护航单元3能够根据控制单元2选择的配比参数配制营养液液，且植物护航单元3还具有喷灌功能，工作时依据种植培养箱提前设计的控制方式实现营养液的喷灌。
具体的，视觉识别单元1包括外置摄像头11，外置摄像头11用于采集植物的图像信息。
本实施例中，外置摄像头11固定安装在种植培养箱内部，且外置摄像头11位于植物植株的上方，确保能够清楚拍摄到叶片表面感染虫害的情况。
具体的，植物护航单元3包括湿度传感器31、温度传感器32、光照传感器33、营养液配比模块34和供热模块35；
湿度传感器31用于监测种植培养箱内的土壤湿度，并将采集到的湿度信息发送至控制单元2；
温度传感器32用于监测种植培养箱内外环境温度，并将采集到的温度信息发送至控制单元2；
光照传感器33用于感知种植培养箱内外光照强度，并将采集到的温度信息发送至控制单元2；
营养液配比模块34用于实现营养液智能配比；
供热模块35用于对种植培养箱内部温度进行调控。
本实施例中，湿度传感器31埋设在种植培养箱内的土壤里。温度传感器32和光照传感器33均设置有两个以上，且种植培养箱的内壁和外壁均周向布置有温度传感器32和光照传感器33，从而既能够同时监控外界环境温度和种植培养箱内部环境温度，又能够监控外界环境和种植培养箱内部的光照情况。供热模块35分散设置于种植培养箱内，能够对种植培养腔内部进行加热，使温度条件满足植物最佳的生长要求。
具体的，营养液配比模块34包括PH值传感器341和磷传感器342；
PH值传感器341用于监测营养液的PH值；
磷传感器342用于监测营养液中磷的含量。
本实施例中，由于不同植物对土壤酸碱度有不同的偏好，进而栽种前需要通过营养液中和土壤酸碱性，使之满足种植条件，通过设置的PH值传感器341能够准确测定营养液的酸碱度，防止中和作用失效。而磷能够促进植物早期根系的形成和生长，提高植物适应外界环境条件的能力，且磷有助于增强植物的抗病性，同时由于磷具有酸性，一次加入量不能过多，否则容易造成土壤过酸，磷传感器342能够监测营养液中的磷含量，防止加入过量。
具体的，植物护航单元3还包括LED植物照明灯36，LED植物照明灯36用于对种植培养箱内进行补光。
本实施例中，LED植物照明灯36选择适合叶菜类蔬菜生长的长条形，且LED植物照明灯36设置有两个以上。由于植物的生长会受到光照条件的影响，通过在种植培养箱内部设置LED植物照明灯36，能够在阴雨天气等光照条件不足的情况下对植物进行进行补光，从而使得植物植株正常生长，避免延长生长周期。
具体的，控制单元2包括通信模块21、天气预警系统22、系统数据库23和智能操控屏幕24；
通信模块21用于接收用户指令，且通信模块21与天气预警系统22连接；
系统数据库23内预先存储有植物在不同生长阶段的图像数据，以及植物在感染各类虫害后的图像数据；
智能操控屏幕24用于显示各模块收集到的信息。
本实施例中，公开号为CN109840549B的中国专利已经公开了一种病虫害识别方法和装置，通过预先建立了各种植物生长周期中的各项详尽指标数据库，通过将获取的实际数据与对应的标准数据进行匹配，可准确地监测植物生长状态，确定病虫害发生程度，并可通过图像识别进一步确定病虫害种类。手机终端能够通过APP与通信模块21连接，且各传感器采集到的种植培养箱内部环境信息均会传输至控制单元2上以在智能操控屏幕24上显示出来，并通过通信模块21同步发送至手机终端，并在手机APP上的显示出来，该信息包括种植培养箱内土壤的湿度、种植培养箱内外环境温度、种植培养箱内外光照强度、营养液的配比参数、营养液的PH值、营养液的含磷量以及植物的图像。当发现虫害时，用户既可以利用控制单元2进行智能防治，又可以通过手机终端直接人工干预。以人工干预为例，APP会根据种植培养箱内部环境信息以及植物的种类，自动生成推荐生长方案，用户可以直接选择APP提供的推荐生长方案以实施，也可选择手动自定义生长方案，对营养液配比参数、营养液的PH值、营养液的含磷量、植物生长温度、土壤湿度以及光照强度数据进行单独设置，并在完成相关方案后发送至控制单元2，由控制单元2控制系统工作。天气预警系统22能够接收到所在地的天气预报，并能向智能操控屏幕24发送极端天气预警，同时通讯模块21会同步发送至用户的手机终端，使预警信息在APP上显示出来，提醒用户做好防范措施，其中公开号为CN107944596B的中国专利已经公开了一种基于物联网的甜瓜生长管理专家系统，通过安装心知天气网提供基于Web的天气插件，方便用户了解最近天气和自动定位用户城市，对极端气候实时预警。
具体的，生长阶段包括发芽阶段、成长阶段、开花阶段、结果阶段和收获阶段。
本发明还提供了一种识虫辨肥智慧种植培养箱控制方法，包括以下步骤：
S1、通过外置摄像头11获取植物图像，并将植物图像信息传输至控制单元2；
S2、控制单元2将接收到的植物图像信息与系统数据库23中植物在不同生长阶段的图像数据进行参数比对，以确定植物所处的生长状态；同时，控制单元2将接收到的植物图像信息与系统数据库23中植物在感染各类虫害后的图像数据进行参数比对，以确定植物所感染的虫害种类；
S3、根据植物的生长状态和感染的虫害种类，由控制单元2智能调节培养液的配比参数，并控制植物护航单元3配置营养液；
S4、营养液配置完成后，将其喷洒至种植培养箱内。
本实施例中，控制单元2通过视觉识别单元1以及植物护航单元3反馈的信息形成控制闭环，控制营养液配比模块34工作，对当前生长状态下的植物进行营养液智能配比，智能化程度高。
具体的，在步骤S1中，外置摄像头11采集图像频率为每15分钟获取一次。
本实施例中，为了减小植物叶片受虫害的影响，图像采集频率不宜设置的过长。
具体的，根据植株种类，在智能操控屏幕24上预设植株的最佳土壤湿度范围参数、最佳生长温度范围参数以及最佳光照强度范围参数；
当湿度传感器31监测到种植培养箱内的土壤湿度低于预设下限值时，会向控制单元2发送信号，进而由控制单元2控制营养液配比模块34工作，对土壤补充水分；
当温度传感器32监测到种植培养箱内的环境温度低于预设下限值时，控制单元2会控制供热模块35工作，对种植培养箱内部进行加热；
当光照传感器33监测到种植培养箱内的光照强度低于预设下限值时，控制单元2会控制LED植物照明灯36工作，对种植培养箱内部进行补光。
本发明是通过优选实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，其他落入本申请的权利要求内的实施例都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种识虫辨肥智慧种植培养箱控制系统，其特征在于：包括视觉识别单元(1)、控制单元(2)和植物护航单元(3)，视觉识别单元(1)和植物护航单元(3)均与控制单元(2)电性连接；
视觉识别单元(1)用于识别植物的植株大小以及识别虫害，实现识虫辨肥功能，并将采集到的图像信息传输至控制单元(2)；
控制单元(2)用于根据接收到的图像信息，识别出植物的生长阶段及所受虫害的类别，从而智能调节营养液的配比参数，并控制植物护航单元(3)配置营养液；
植物护航单元(3)用于监测种植培养箱内外环境状态，以及控制营养液喷灌。
2.根据权利要求1所述的一种识虫辨肥智慧种植培养箱控制系统，其特征在于：所述视觉识别单元(1)包括外置摄像头(11)，外置摄像头(11)用于采集植物的图像信息。
3.根据权利要求1所述的一种识虫辨肥智慧种植培养箱控制系统，其特征在于：所述植物护航单元(3)包括湿度传感器(31)、温度传感器(32)、光照传感器(33)、营养液配比模块(34)和供热模块(35)；
湿度传感器(31)用于监测种植培养箱内的土壤湿度，并将采集到的湿度信息发送至所述控制单元(2)；
温度传感器(32)用于监测种植培养箱内外环境温度，并将采集到的温度信息发送至控制单元(2)；
光照传感器(33)用于感知种植培养箱内外光照强度，并将采集到的温度信息发送至控制单元(2)；
营养液配比模块(34)用于实现营养液智能配比；
供热模块(35)用于对种植培养箱内部温度进行调控。
4.根据权利要求3所述的一种识虫辨肥智慧种植培养箱控制系统，其特征在于：所述营养液配比模块(34)包括PH值传感器(341)和磷传感器(342)；
PH值传感器(341)用于监测营养液的PH值；
磷传感器(342)用于监测营养液中磷的含量。
5.根据权利要求3所述的一种识虫辨肥智慧种植培养箱控制系统，其特征在于：所述植物护航单元(3)还包括LED植物照明灯(36)，LED植物照明灯(36)用于对种植培养箱内进行补光。
6.根据权利要求3所述的一种识虫辨肥智慧种植培养箱控制系统，其特征在于：所述控制单元(2)包括通信模块(21)、天气预警系统(22)、系统数据库(23)和智能操控屏幕(24)；
通信模块(21)用于接收用户指令，且通信模块(21)与天气预警系统(22)连接；
系统数据库(23)内预先存储有植物在不同生长阶段的图像数据，以及植物在感染各类虫害后的图像数据；
智能操控屏幕(24)用于显示各模块收集到的信息。
7.根据权利要求6所述的一种识虫辨肥智慧种植培养箱控制系统，其特征在于：所述生长阶段包括发芽阶段、成长阶段、开花阶段、结果阶段和收获阶段。
8.一种基于权利要求1-7任一项所述的识虫辨肥智慧种植培养箱控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、通过外置摄像头(11)获取植物图像，并将植物图像信息传输至控制单元(2)；
S2、控制单元(2)将接收到的植物图像信息与系统数据库(23)中植物在不同生长阶段的图像数据进行参数比对，以确定植物所处的生长状态；同时，控制单元(2)将接收到的植物图像信息与系统数据库(23)中植物在感染各类虫害后的图像数据进行参数比对，以确定植物所感染的虫害种类；
S3、根据植物的生长状态和感染的虫害种类，由控制单元(2)智能调节培养液的配比参数，并控制植物护航单元(3)配置营养液；
S4、营养液配置完成后，将其喷洒至种植培养箱内。
9.根据权利要求8所述的一种识虫辨肥智慧种植培养箱控制方法，其特征在于：在所述步骤S1中，外置摄像头(11)采集图像频率为每15分钟获取一次。
10.根据权利要求8所述的一种识虫辨肥智慧种植培养箱控制方法，其特征在于：
根据植株种类，在智能操控屏幕(24)上预设植株的最佳土壤湿度范围参数、最佳生长温度范围参数以及最佳光照强度范围参数；
当湿度传感器(31)监测到种植培养箱内的土壤湿度低于预设下限值时，会向控制单元(2)发送信号，进而由控制单元(2)控制营养液配比模块(34)工作，对土壤补充水分；
当温度传感器(32)监测到种植培养箱内的环境温度低于预设下限值时，控制单元(2)会控制供热模块(35)工作，对种植培养箱内部进行加热；
当光照传感器(33)监测到种植培养箱内的光照强度低于预设下限值时，控制单元(2)会控制LED植物照明灯(36)工作，对种植培养箱内部进行补光。
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