CN114515663A - 一种菌菇喷淋控制方法、装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种菌菇喷淋控制方法、装置及系统，包括：根据可见光图像，确定各采集位置处的生长投影面积；结合热红外图像和生长投影面积，确定生长投影面积的表面平均温度；根据生长投影面积的表面平均温度和环境温度，确定采集位置处的蒸腾扩散系数；根据各采集位置处的蒸腾扩散系数，确定待作业菌室的平均蒸腾速度；根据平均蒸腾速度，制定对待作业菌室中所有菌菇的喷淋策略。本发明将生理响应纳入温室控制系统中，并充分考虑空间中菌菇的蒸腾速率存在空间分异性，全方位考虑室中各采集位置处的蒸腾速度，用所确定的平均蒸腾速度进行加湿调控，构建基于温室环境与菌菇生长发育规律相结合的加湿策略，为菌菇喷淋补水提供准确、有效地技术支持。
Description
技术领域
本发明涉及作物环境自动调控技术领域，尤其涉及一种菌菇喷淋控制方法、装置及系统。
背景技术
可食用的菌菇实体具有组织脆嫩、含水量大等特征，因其表层并没有足够有效的防止水分散失的外部结构，会因蒸腾作用损失大量水分。
菌菇在出菇阶段需要耗费大量的水资源。菌菇出菇阶段特别是现蕾后，若此时空气湿度较低时，小菇会因菇体水分大量急剧蒸发而枯萎死亡；但当菌室过湿时，菇体蒸腾作用减弱，细胞原生质流动和营养物质运输受阻，会造成代谢失调、发育不良、菇体水肿变黄变溃烂。
现有的菌菇喷淋策略多是基于定时喷淋或设置传感器上下阈值等方法，此类方法较为粗放，未考虑菌菇自身需水情况，无法对喷淋进行精细调控。
另外，现有的根据作物蒸腾量进行灌溉的方法中，计算蔬菜、大田等农作物的蒸腾量有作物系数法，但作物系数的确定受作物生长状况和气象因素等影响，且需要多年的试验和验证，使得估算结果误差较大。加之，蔬菜上常用的光合系统测定仪法仅可直接测定光合类作物的蒸腾，但无法适用于菌菇。
发明内容
本发明提供一种菌菇喷淋控制方法、装置及系统，用以解决现有技术中对于菌菇喷淋采用粗放式灌溉所存在的缺陷，实现精准、合理的喷淋，能一定程度上提高菌菇产量和品质。
第一方面，本发明提供一种菌菇喷淋控制方法，包括：
获取可见光图像和热红外图像，所述可见光图像和所述热红外图像均是以待作业菌室中各采集位置处的所有菌菇为目标拍摄的；
根据所述可见光图像，确定各采集位置处所有菌菇的生长投影面积；
结合所述热红外图像和所述生长投影面积，确定生长投影面积的表面平均温度；
根据所述生长投影面积的表面平均温度和所述各采集位置处的环境温度，确定所述采集位置处的蒸腾扩散系数；
根据所述各采集位置处的蒸腾扩散系数，确定所述待作业菌室的平均蒸腾速度；
根据所述平均蒸腾速度，制定对所述待作业菌室中所有菌菇的喷淋策略。
根据本发明提供的一种菌菇喷淋控制方法，所述根据所述各采集位置处的蒸腾扩散系数，确定所述待作业菌室的平均蒸腾速度，包括：
根据各采集位置处的所述蒸腾扩散系数和各采集位置处的菌菇净辐射值，确定所述各采集位置处的蒸腾速度；
综合所述各采集位置处的蒸腾速度，确定所述待作业菌室的平均蒸腾速度。
根据本发明提供的一种菌菇喷淋控制方法，所述根据所述可见光图像，确定各采集位置处所有菌菇的生长投影面积，包括：
将所述可见光图像转换为灰度图像；
对所述灰度图像二值化，并计算出所获取到的二值化图像中的阴影部分面积，作为所述生长投影面积；
所述阴影部分面积是以背景网格架的尺寸或菌棒的尺寸为配准计算到的。
根据本发明提供的一种菌菇喷淋控制方法，所述结合所述热红外图像和所述生长投影面积，确定生长投影面积的表面平均温度，包括：
读取温度传感器所采集的标准温度，所述标准温度是由所述温度传感器对所述热红外图像所对应的红外视觉范围进行检测获取的；
根据所述标准温度和所述任一目标点的灰度值，计算出单个灰度值所对应的单位温度；
利用所述单位温度对由所述热红外图像反演获取的温度分布图进行标定，以获取所述生长投影面积中每个像素的温度；
对所述生长投影面积中每个像素的温度进行累加，获取所述生长投影面积的表面温度；
根据所述生长投影面积的表面温度和所述生长投影面积的值，计算所述生长投影面积的表面平均温度。
根据本发明提供的一种菌菇喷淋控制方法，所述根据所述生长投影面积的表面平均温度和所述采集位置处的环境温度，确定各采集位置处的蒸腾扩散系数的计算公式为：
其中，hatj为采集位置j处的蒸腾扩散系数；Tp为未发生蒸腾的参考物的温度；Tsj为采集位置j处的表面平均温度；Taj为采集位置j处的环境温度。
根据本发明提供的一种菌菇喷淋控制方法，所述根据各采集位置处的所述蒸腾扩散系数和各采集位置处的菌菇净辐射值，确定所述各采集位置处的蒸腾速度的计算公式为：
Vrj＝Rnj-Rnphatj；
所述综合所述各采集位置处的蒸腾速度，确定所述待作业菌室的平均蒸腾速度的计算公式为：
其中，Vrj为采集位置j处的蒸腾速度；Rnp为未发生蒸腾的参考物的净辐射；Rnj为采集位置j处的菌菇的净辐射；k为所述待作业菌室内的采集位置总数；Vr为所述待作业菌室的平均蒸腾速度。
根据本发明提供的一种菌菇喷淋控制方法，所述根据所述平均蒸腾速度，制定对所述待作业菌室中所有菌菇的喷淋策略，包括：
在确保所述平均蒸腾速度处于预设的蒸腾速度最大阈值与蒸腾速度最小阈值之间的约束下，制定所述喷淋策略。
第二方面，本发明还提供一种菌菇喷淋控制装置，包括：
图像接收单元，用于获取可见光图像和热红外图像，所述可见光图像和所述热红外图像均是以待作业菌室中各采集位置处的所有菌菇为目标拍摄的；
可见光图像处理单元，用于根据所述可见光图像，确定各采集位置处所有菌菇的生长投影面积；
热红外图像处理单元，用于结合所述热红外图像和所述生长投影面积，确定生长投影面积的表面平均温度；
第一运算单元，用于根据所述生长投影面积的表面平均温度和所述各采集位置处的环境温度，确定所述采集位置处的蒸腾扩散系数；
第二运算单元，用于根据所述各采集位置处的蒸腾扩散系数，确定所述待作业菌室的平均蒸腾速度；
喷淋调控单元，用于根据所述平均蒸腾速度，制定对所述待作业菌室中所有菌菇的喷淋策略。
第三方面，本发明提供一种菌菇喷淋控制系统，包括：巡检机器人，所述巡检机器人设置有主控器、摄像头、环境传感器、参考物；
所述参考物为填充了水与聚丙烯酰胺颗粒的中空多孔塑料球；所述摄像头，用于采集可见光图像和热红外图像；所述环境传感器，用于菌菇以及所述参考物的净辐射；
还包括存储器及存储在所述存储器上并可在所述主控器上运行的程序或指令，所述程序或指令被所述主控器执行时执行上述任一菌菇喷淋控制方法的步骤。
根据本发明提供的一种菌菇喷淋控制系统，在所述巡检机器人上还设置有导航识别装置；
所述导航识别装置，用于识别布设与所述待作业菌室路旁的二维码路标和/或导航路标；
在所述存储器上预先存储有所述待作业菌室的地图；
所述主控器用于根据导航识别装置的识别结果，结合所述地图，实现在所述待作业菌室内的自主行驶。
第四方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述菌菇喷淋控制方法的步骤。
第五方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述菌菇喷淋控制方法的步骤。
本发明提供的菌菇喷淋控制方法、装置及系统，将生理响应纳入温室控制系统中，并充分考虑空间中菌菇的蒸腾速率存在空间分异性，全方位考虑室中各采集位置处的蒸腾速度，用所确定的平均蒸腾速度进行加湿调控，构建基于温室环境与菌菇生长发育规律相结合的加湿策略，为菌菇喷淋补水提供准确、有效地技术支持。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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是本发明提供的菌菇喷淋控制方法的流程示意图；
图2是进行可见光图像和热红外图像采集时的角度示意图；
图3是本发明提供的菌菇喷淋控制装置的结构示意图；
图4是本发明提供的菌菇喷淋控制系统的结构示意图；
图5是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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。
需要说明的是，在本发明实施例的描述中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“上”、“下”等指示的方位或采集位置关系为基于附图所示的方位或采集位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
下面结合图1-图5描述本发明实施例所提供的菌菇喷淋控制方法、装置及系统。
图1是本发明提供的菌菇喷淋控制方法的流程示意图，如图1所示，包括但不限于以下步骤：
步骤101：获取可见光图像和热红外图像，所述可见光图像和所述热红外图像均是以待作业菌室中各采集位置处的所有菌菇为目标拍摄的。
一般来说，用于种植菌菇的菌棒是搁置在网格架上的，可以预先根据待作业菌室中各个网格架的布设方式，预先设置多个摄像头，并以每个摄像头的视觉范围作为一个采集位置，例如将每个网格架所在的范围作为一个采集位置。
在摄像头中集成了高清摄像机和热红外摄像机，在获取各个采集位置处的可见光图像的同时，采集该采集位置处的热红外图像。
可选地，上述可见光图像和热红外图像，可以由型号为Agilent U5855A的双可见光和热红外摄像头获取。
图2是进行可见光图像和热红外图像采集时的角度示意图，如图2所示，为了使得每次拍摄的可见光图像和热红外图像中包含有视觉范围内的所有菌菇，可以将摄像头的拍摄角度设置为与水平方向呈45°夹角，这样所拍摄的可见光图像和热红外图像就包含有菌菇在水平方向和垂直方向上的投影信息。
步骤102：根据所述可见光图像，确定各采集位置处所有菌菇的生长投影面积。
具体地，根据可见光图像的生长投影面积，不仅包括了可见光图像中所包含的每个菌菇在水平方向的投影面积之和，还包括每个菌菇在垂直方向上的投影面积之和。所计算出的生长投影面积则可以表征出采集位置处所种植的所有菌菇的总的表面积。
步骤103：结合所述热红外图像和所述生长投影面积，确定生长投影面积的表面平均温度。
需要说明的是，本发明所计算出的生长投影面积的表面平均温度是根据生长投影面积中的每个像素点(或者称作灰度值)的温度，在计算出所有像素点的平均温度作为生长投影面积所对应的所有菌菇的表面平均温度，这样确定出来的菌菇表面平均温度，能够更为精准的表征出该采集位置处的菌菇表面温度，而不至于受个别像素点的温度异常，使得所计算出来的蒸腾扩散系数更精确。
步骤104：根据所述生长投影面积的表面平均温度和所述各采集位置处的环境温度，确定所述采集位置处的蒸腾扩散系数。
本发明可以借助用于进行土壤蒸发和植物蒸腾的“三温模型”，以根据在各采集位置处所有菌菇的表面平均温度，以及该采集位置处的环境温度，并获取设置于该位置处未发生蒸腾作用的参考物的参考物温度，计算出该采集位置处的蒸腾扩散系数。
步骤105：根据所述各采集位置处的蒸腾扩散系数，确定所述待作业菌室的平均蒸腾速度。
进一步地，净辐射是供给蒸发和蒸腾、土壤和空气的热通量交换以及光合作用的有效能量源泉。本发明通过获取采集位置处的净辐射，并计算出所述蒸腾扩散系数和没有翻身蒸腾的参考物的净辐射之间的乘积，则可以利用各采集位置处的净辐射与上述乘积之差，计算出各采集位置处的蒸腾速度。
在考虑到待作业菌室中内存在多个采集位置的情况，可以计算出所有采集位置的蒸腾速度之和，再求取平均值，以作为待作业菌室的平均蒸腾速度。
步骤106：根据所述平均蒸腾速度，制定对所述待作业菌室中所有菌菇的喷淋策略。
由于一个菌室内所有菌菇之间的蒸腾速度仅仅存在较小的差异性，故在确定出整个菌室内所有菌菇的平均蒸腾速度之后，就可以结合不同品种菌菇对于水分的需求，制定对应的喷淋策略，以使得空气的湿度保持在适宜的范围内。
本发明提供的菌菇喷淋控制方法，将生理响应纳入温室控制系统中，并充分考虑空间中菌菇的蒸腾速率存在空间分异性，全方位考虑室中各采集位置处的蒸腾速度，用所确定的平均蒸腾速度进行加湿调控，构建基于温室环境与菌菇生长发育规律相结合的加湿策略，为菌菇喷淋补水提供准确、有效地技术支持。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，上述步骤102根据所述可见光图像，确定各采集位置处所有菌菇的生长投影面积，包括：将所述可见光图像转换为灰度图像；对所述灰度图像二值化，并计算出所获取到的二值化图像中的阴影部分面积，作为所述生长投影面积。
例如：上述实施步骤具体包括但不限于以下步骤：
(1)将采集的可见光图像(即RGB图像，1280*720)转换为灰度图像，其每个像素点的转换公式为：
Gray＝0.299Red+0.587Green+0.114Blue；
(2)对获取到的灰度图像进行二值化，包括：首先在移植有OpenCV的嵌入式设备中将灰度图转化为灰度直方图；然后利用最大类间方差法(简称Otsu法)确定分割阈值t；最后根据阈值t对灰度图像进行二值化处理。
其中，灰度直方图反映了灰度图像的灰度统计信息，以biBitCount为8的灰度图像为例，拥有值为0到255、共256个等级的灰度。就能以一个256容量的数组hist[256]来储存每个灰度对应的像素点数，则数组hist[256]就包含了图像的灰度统计信息。
需要说明的是，本发明也可以采用其它的二值化的方法对灰度图像进行二值化，对此本发明不作具体的限定。
(3)计算出生长投影面积。在本发明中所述生长投影面积是以背景网格架的尺寸或菌棒的尺寸为配准计算到的。
由于每次采集可见光图像时的图像距离可能存在差异，故在本发明中选择以背景网格架的尺寸或菌棒的尺寸为配准。
以菌棒的尺寸为例来说，首先确定出可见光图像所对应的采集位置处的任一目标菌棒的尺寸，然后确定出该目标菌棒在二值化图像中所占有像素点的总数量，就可以计算出单个像素点的实际尺寸。
最后，将所有菌菇在二值化图像中的像素点数量乘以单个像素点的实际尺寸，就可以获取到所有菌菇的生长投影面积。
本发明提供的菌菇喷淋控制方法，利用可测量实际尺寸的菌棒或者格网架作为配准，能够快速、准确地计算出每个采集位置处所有菌菇的生长投影面积(记作S，单位cm2)。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，所述结合所述热红外图像和所述生长投影面积，确定生长投影面积的表面平均温度，包括：
读取温度传感器所采集的标准温度，所述标准温度是由所述温度传感器对所述热红外图像所对应的红外视觉范围进行检测获取的；
根据所述标准温度和所述任一目标点的灰度值，计算出单个灰度值所对应的单位温度；
利用所述单位温度对由所述热红外图像反演获取的温度分布图进行标定，以获取所述生长投影面积中每个像素的温度；
对所述生长投影面积中每个像素的温度进行累加，获取所述生长投影面积的表面温度；
根据所述生长投影面积的表面温度和所述生长投影面积的值，计算所述生长投影面积的表面平均温度。
本发明对出菇过程中菌菇的体表热分布特征，是通过对热红外摄像机所拍摄的热红外图像的分析来确定的。
可选地，本发明提供的热红外摄像机输出的热红外图像为160*120像素，采用灰度显示，其测温温度范围为-20-80℃，且范围可调。
在测量之前，在热红外摄像机的红外视觉范围内，先固定一个高精度温度传感器，在获取每个采集位置处的热红外图像的同时，获取该采集位置处任一目标点的标准温度T标。
设该任一目标点的灰度值为g标＝150，其标准温度T标＝15.1℃，则可以计算出单个灰度值所代表的温度为
约为0.1。
则可以利用单个灰度值所代表的温度对由热红外图像反演获取到的温度分布图进行标定，进而可以获取到每个像素点所对应的温度，其表达式为：
其中，gi为各像素点的灰度值；Ti为各像素点的温度。
进一步地，对所述生长投影面积中每个像素点的温度进行累加，获取所述生长投影面积的表面温度，其表达式为：
其中，m为生长投影面积中像素点的数量；TS为累加温度值；。
最后，则可以计算出生长投影面积的表面平均温度TS单，其计算公式为：
其中，S为生长投影面积的大小(cm2)。
本发明提供的菌菇喷淋控制方法，通过计算生长投影面积中每个像素点的温度，再进行平均值计算，所获取的表面平均温度能够准确的表征出各采集位置处所有菌菇的表面平均温度，能够有效地提升精确度。
基于上述实施例的内容，作为一种可选实施例，所述根据各采集位置处的蒸腾扩散系数，确定所述待作业菌室的平均蒸腾速度，包括但不限于以下步骤：
根据各采集位置处的所述蒸腾扩散系数和各采集位置处的菌菇净辐射值，确定所述各采集位置处的蒸腾速度；
综合所述各采集位置处的蒸腾速度，确定所述待作业菌室的平均蒸腾速度。
本发明可以利用巡检机器人携带环境传感器，采集待作业菌室中各采集位置处的环境温度(又称空气温度，单位℃)；且可以利用巡检机器人携带全辐射传感器，采集各采集位置处的全辐射的值(单位J*cm-2*min-1)。
进一步地，可以根据生长投影面积的表面平均温度和所述采集位置处的环境温度，确定各采集位置处的蒸腾扩散系数，其计算公式为：
其中，hatj为采集位置j处的蒸腾扩散系数；Tp为未发生蒸腾的参考物的温度；Tsj为采集位置j处的表面平均温度；Taj为采集位置j处的环境温度。
进一步地，可以根据各采集位置处的所述蒸腾扩散系数和各采集位置处的菌菇净辐射值，确定所述各采集位置处的蒸腾速度的计算公式为：
Vrj＝Rnj-Rnphatj；
其中，Vrj为采集位置j处的蒸腾速度；Rnp为未发生蒸腾的参考物的净辐射；Rnj为采集位置j处的菌菇的净辐射。
进一步地，可以根据各采集位置处的蒸腾速度，确定待作业菌室的平均蒸腾速度的计算公式为：
其中，k为所述待作业菌室内的采集位置总数；Vr为所述待作业菌室的平均蒸腾速度。
在获取到整个待作业菌室的平均蒸腾速度之后，就可以制定对待作业菌室中所有菌菇的喷淋策略，包括：在确保所述平均蒸腾速度处于预设的蒸腾速度最大阈值与蒸腾速度最小阈值之间的约束下，制定所述喷淋策略。
需要强调的是，为了使得菌菇处于稳定、适宜的种植环境，喷淋应维持平均蒸腾速度保持在蒸腾速度下限值Tmin与蒸腾速度上限值Tmax之间。
其中，Tmin和Tmax可以通过查询由专家库或利用实验确定。
图3是本发明提供的菌菇喷淋控制装置的结构示意图，如图3所示，主要包括但不限于图像接收单元31、可见光图像处理单元32、热红外图像处理单元33、第一运算单元34、第二运算单元35和喷淋调控单元36，其中：
图像接收单元31，用于获取可见光图像和热红外图像，所述可见光图像和所述热红外图像均是以待作业菌室中各采集位置处的所有菌菇为目标拍摄的；
可见光图像处理单元32，用于根据所述可见光图像，确定各采集位置处所有菌菇的生长投影面积；
热红外图像处理单元33，用于结合所述热红外图像和所述生长投影面积，确定生长投影面积的表面平均温度；
第一运算单元34，用于根据所述生长投影面积的表面平均温度和所述各采集位置处的环境温度，确定所述采集位置处的蒸腾扩散系数；
第二运算单元35，用于根据所述各采集位置处的蒸腾扩散系数，确定所述待作业菌室的平均蒸腾速度；
喷淋调控单元36，用于根据所述平均蒸腾速度，制定对所述待作业菌室中所有菌菇的喷淋策略。
需要说明的是，本发明实施例提供的菌菇喷淋控制装置，在具体运行时，可以执行上述任一实施例所述的菌菇喷淋控制方法，对此本实施例不作赘述。
本发明提供的菌菇喷淋控制装置，将生理响应纳入温室控制系统中，并充分考虑空间中菌菇的蒸腾速率存在空间分异性，全方位考虑室中各采集位置处的蒸腾速度，用所确定的平均蒸腾速度进行加湿调控，构建基于温室环境与菌菇生长发育规律相结合的加湿策略，为菌菇喷淋补水提供准确、有效的技术支持。
图4是本发明提供的菌菇喷淋控制系统的结构示意图，如图4所示，巡检机器人，所述巡检机器人上设置有主控器6、摄像头3、环境传感器2、参考物1；所述参考物1为填充了水与聚丙烯酰胺颗粒的中空多孔塑料球。
所述摄像头3，用于采集可见光图像和热红外图像；所述环境传感器2，用于菌菇以及所述参考物的净辐射。
该巡检机器人，还包括存储器及存储在所述存储器上并可在所述主控器6上运行的程序或指令，所述程序或指令被所述主控器执行时执行如上述实施例中任一项所提供的菌菇喷淋控制方法的步骤。
作为一种可选实施例，结合图4所示，上述巡检机器人上还设置有导航识别装置5；
所述导航识别装置5，用于识别布设与所述待作业菌室路旁的二维码路标8和/或导航路标9；
在所述存储器上预先存储有所述待作业菌室的地图；
所述主控器6用于根据导航识别装置的识别结果，结合所述地图，实现在所述待作业菌室内的自主行驶。
进一步地，上述巡检机器人还包括移动底盘7和伸缩杆4，其中伸缩杆4的一端垂直设置于移动底盘7上，上述环境传感器2和摄像头3均设置在伸缩杆6的另一端。
由于在一般情况下，用于种植菌菇的菌棒10是采用图4所示的方式均匀布设在网格架11上，本发明提供的巡检机器人可以通过调整伸缩杆4的长度，就可以调节环境传感器2和摄像头3，以达到如图2所示的采集角度。
本发明提供的菌菇喷淋控制系统，将生理响应纳入温室控制系统中，并充分考虑空间中菌菇的蒸腾速率存在空间分异性，全方位考虑室中各采集位置处的蒸腾速度，用所确定的平均蒸腾速度进行加湿调控，构建基于温室环境与菌菇生长发育规律相结合的加湿策略，为菌菇喷淋补水提供准确、有效地技术支持。
图5是本发明提供的电子设备的结构示意图，如图5所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)510、通信接口(Communications Interface)520、存储器(memory)530和通信总线540，其中，处理器510，通信接口520，存储器530通过通信总线540完成相互间的通信。处理器510可以调用存储器530中的逻辑指令，以执行菌菇喷淋控制方法，该方法包括：获取可见光图像和热红外图像，所述可见光图像和所述热红外图像均是以待作业菌室中各采集位置处的所有菌菇为目标拍摄的；根据所述可见光图像，确定各采集位置处所有菌菇的生长投影面积；结合所述热红外图像和所述生长投影面积，确定生长投影面积的表面平均温度；根据所述生长投影面积的表面平均温度和所述各采集位置处的环境温度，确定所述采集位置处的蒸腾扩散系数；根据所述各采集位置处的蒸腾扩散系数，确定所述待作业菌室的平均蒸腾速度；根据所述平均蒸腾速度，制定对所述待作业菌室中所有菌菇的喷淋策略。
此外，上述的存储器530中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，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)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的菌菇喷淋控制方法，该方法包括：获取可见光图像和热红外图像，所述可见光图像和所述热红外图像均是以待作业菌室中各采集位置处的所有菌菇为目标拍摄的；根据所述可见光图像，确定各采集位置处所有菌菇的生长投影面积；结合所述热红外图像和所述生长投影面积，确定生长投影面积的表面平均温度；根据所述生长投影面积的表面平均温度和所述各采集位置处的环境温度，确定所述采集位置处的蒸腾扩散系数；根据所述各采集位置处的蒸腾扩散系数，确定所述待作业菌室的平均蒸腾速度；根据所述平均蒸腾速度，制定对所述待作业菌室中所有菌菇的喷淋策略。
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的菌菇喷淋控制方法，该方法包括：获取可见光图像和热红外图像，所述可见光图像和所述热红外图像均是以待作业菌室中各采集位置处的所有菌菇为目标拍摄的；根据所述可见光图像，确定各采集位置处所有菌菇的生长投影面积；结合所述热红外图像和所述生长投影面积，确定生长投影面积的表面平均温度；根据所述生长投影面积的表面平均温度和所述各采集位置处的环境温度，确定所述采集位置处的蒸腾扩散系数；根据所述各采集位置处的蒸腾扩散系数，确定所述待作业菌室的平均蒸腾速度；根据所述平均蒸腾速度，制定对所述待作业菌室中所有菌菇的喷淋策略。
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 (10)
1.一种菌菇喷淋控制方法，其特征在于，包括：
获取可见光图像和热红外图像，所述可见光图像和所述热红外图像均是以待作业菌室中各采集位置处的所有菌菇为目标拍摄的；
根据所述可见光图像，确定各采集位置处所有菌菇的生长投影面积；
结合所述热红外图像和所述生长投影面积，确定生长投影面积的表面平均温度；
根据所述生长投影面积的表面平均温度和所述各采集位置处的环境温度，确定所述采集位置处的蒸腾扩散系数；
根据所述各采集位置处的蒸腾扩散系数，确定所述待作业菌室的平均蒸腾速度；
根据所述平均蒸腾速度，制定对所述待作业菌室中所有菌菇的喷淋策略。
2.根据权利要求1所述的菌菇喷淋控制方法，其特征在于，所述根据所述各采集位置处的蒸腾扩散系数，确定所述待作业菌室的平均蒸腾速度，包括：
根据各采集位置处的所述蒸腾扩散系数和各采集位置处的菌菇净辐射值，确定所述各采集位置处的蒸腾速度；
综合所述各采集位置处的蒸腾速度，确定所述待作业菌室的平均蒸腾速度。
3.根据权利要求1所述的菌菇喷淋控制方法，其特征在于，所述根据所述可见光图像，确定各采集位置处所有菌菇的生长投影面积，包括：
将所述可见光图像转换为灰度图像；
对所述灰度图像二值化，并计算出所获取到的二值化图像中的阴影部分面积，作为所述生长投影面积；
所述阴影部分面积是以背景网格架的尺寸或菌棒的尺寸为配准计算到的。
4.根据权利要求1所述的菌菇喷淋控制方法，其特征在于，所述结合所述热红外图像和所述生长投影面积，确定生长投影面积的表面平均温度，包括：
读取温度传感器所采集的标准温度，所述标准温度是由所述温度传感器对所述热红外图像所对应的红外视觉范围内任一目标点进行检测获取的；
根据所述标准温度和所述任一目标点的灰度值，计算出单个灰度值所对应的单位温度；
利用所述单位温度对由所述热红外图像反演获取的温度分布图进行标定，以获取所述生长投影面积中每个像素的温度；
对所述生长投影面积中每个像素的温度进行累加，获取所述生长投影面积的表面温度；
根据所述生长投影面积的表面温度和所述生长投影面积的值，计算所述生长投影面积的表面平均温度。
5.根据权利要求2所述的菌菇喷淋控制方法，其特征在于，所述根据所述生长投影面积的表面平均温度和所述采集位置处的环境温度，确定各采集位置处的蒸腾扩散系数的计算公式为：
其中，hatj为采集位置j处的蒸腾扩散系数；Tp为未发生蒸腾的参考物的温度；Tsj为采集位置j处的表面平均温度；Taj为采集位置j处的环境温度。
6.根据权利要求5所述的菌菇喷淋控制方法，其特征在于，所述根据各采集位置处的所述蒸腾扩散系数和各采集位置处的菌菇净辐射值，确定所述各采集位置处的蒸腾速度的计算公式为：
Vrj＝Rnj-Rnphatj；
所述综合所述各采集位置处的蒸腾速度，确定所述待作业菌室的平均蒸腾速度的计算公式为：
其中，Vrj为采集位置j处的蒸腾速度；Rnp为未发生蒸腾的参考物的净辐射；Rnj为采集位置j处的菌菇的净辐射；k为所述待作业菌室内的采集位置总数；Vr为所述待作业菌室的平均蒸腾速度。
7.根据权利要求1所述的菌菇喷淋控制方法，其特征在于，所述根据所述平均蒸腾速度，制定对所述待作业菌室中所有菌菇的喷淋策略，包括：
在确保所述平均蒸腾速度处于预设的蒸腾速度最大阈值与蒸腾速度最小阈值之间的约束下，制定所述喷淋策略。
8.一种菌菇喷淋控制装置，其特征在于，包括：
图像接收单元，用于获取可见光图像和热红外图像，所述可见光图像和所述热红外图像均是以待作业菌室中各采集位置处的所有菌菇为目标拍摄的；
可见光图像处理单元，用于根据所述可见光图像，确定各采集位置处所有菌菇的生长投影面积；
热红外图像处理单元，用于结合所述热红外图像和所述生长投影面积，确定生长投影面积的表面平均温度；
第一运算单元，用于根据所述生长投影面积的表面平均温度和所述各采集位置处的环境温度，确定所述采集位置处的蒸腾扩散系数；
第二运算单元，用于根据所述各采集位置处的蒸腾扩散系数，确定所述待作业菌室的平均蒸腾速度；
喷淋调控单元，用于根据所述平均蒸腾速度，制定对所述待作业菌室中所有菌菇的喷淋策略。
9.一种菌菇喷淋控制系统，其特征在于，包括：巡检机器人，所述巡检机器人设置有主控器、摄像头、环境传感器、参考物；
所述参考物为填充了水与聚丙烯酰胺颗粒的中空多孔塑料球；
所述摄像头，用于采集可见光图像和热红外图像；所述环境传感器，用于菌菇以及所述参考物的净辐射；
还包括存储器及存储在所述存储器上并可在所述主控器上运行的程序或指令，所述程序或指令被所述主控器执行时执行如权利要求1至7任一项所述菌菇喷淋控制方法的步骤。
10.根据权利要求9所述的菌菇喷淋控制系统，其特征在于，在所述巡检机器人上还设置有导航识别装置；
所述导航识别装置，用于识别布设与所述待作业菌室路旁的二维码路标和/或导航路标；
在所述存储器上预先存储有所述待作业菌室的地图；
所述主控器用于根据导航识别装置的识别结果，结合所述地图，实现在所述待作业菌室内的自主行驶。
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