CN114617030A - 一种植株栽培方法、装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种植株栽培方法、装置，方法包括：获取在预设周期的多个目标时间，采集到的目标植株的多个图像信息；提取多个图像信息中目标植株的至少一个特征数据；将目标植株的至少一个特征数据输入到预先训练的预测模型中，得到目标植株的品种及对预设的多种物质的需求信息；在多种物质的需求信息中，至少一种物质的需求信息不为空时，根据目标植株的品种及对预设的多种物质的需求，确定目标植株需求的多种物质中每种物质的基础值；根据每种物质的基础值，控制浇灌单元为目标植株提供其所需物质。根据本发明实施例的方法，能够实现植物栽培中所需物质的自动补充。

Description

一种植株栽培方法、装置

技术领域

本发明属于智慧农业领域，尤其涉及一种植株栽培方法、装置。

背景技术

在现实中，部分种植者的植物栽培管理经验有限，不能有效应对栽培中出现的各种问题。例如，在出现土壤微量元素含量不均衡，导致植株不能正常生长时，直接购买复合肥进行施肥，不能很好的对微量元素进行协调补充，而且某一微量元素过多可能会有出现“微量元素中毒”的情况。

因此，如何实现植物的智能化栽培管理成为一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种植株栽培方法、装置，能够实现植物栽培中所需物质的自动补充。

第一方面，本发明实施例提供一种植株栽培方法，方法包括：获取在预设周期的多个目标时间，采集到的目标植株的多个图像信息；提取多个图像信息中目标植株的至少一个特征数据；将目标植株的至少一个特征数据输入到预先训练的预测模型中，得到目标植株的品种及对预设的多种物质的需求信息；在多种物质的需求信息中，至少一种物质的需求信息不为空时，根据目标植株的品种及对预设的多种物质的需求，确定目标植株需求的多种物质中每种物质的基础值；根据每种物质的基础值，控制浇灌单元为目标植株提供其所需物质。

在一种可选的实施方式中，目标植株的多个图像信息包括植株叶片图像、土壤图像、土壤表面图像。

在一种可选的实施方式中，每种物质的基础值是根据多个与目标植株品种相同的植株的多个历史栽培信息确定的物质需求值。

第二方面，本发明实施例提供了一种植株栽培装置，装置包括：

巡视单元，用于在预设周期的多个目标时间，采集栽培的目标植株的多个图像信息，并发送给控制单元；

控制单元，用于执行第一方面及第一方面中任一可选实施方式提供的植株栽培方法；

浇灌单元，用于根据控制单元的控制指令，对目标植株进行浇灌，以向目标植株提供其所需物质。

在一种可选的实施方式中，巡视单元包括轨道、巡逻机构；

巡逻机构上设有第一驱动组件，第一驱动组件与轨道连接；第一驱动组件用于驱动巡逻机构在轨道上运动；

巡逻机构上还设有图像采集设备；图像采集设备用于在预设周期的多个目标时间采集目标植株的图像信息。

在一种可选的实施方式中，巡逻机构上还设有升降组件；升降组件用于调整图像采集设备的高度，从而采集目标植物不同部位的图像。

在一种可选的实施方式中，轨道是齿形轨道；齿形轨道侧壁上设置有滑轨；

第一驱动组件包括伺服电机、与滑轨滑动连接的第一滑块和第二滑块；

伺服电机的输出轴连接有与齿形轨道啮合的齿轮，齿轮远离伺服电机的一侧与第一滑块滑动连接，伺服电机远离输出轴的一侧与第二滑块固定连接；第一滑块、齿轮、伺服电机的输出轴、第二滑块的轴心相同；

巡逻机构还包括连接座；伺服电机安装于连接座底部；

第一滑块采用圆形滑块；第二滑块采用方形滑块，方形滑块用于防止伺服电机及与其连接的连接座随输出轴转动。

在一种可选的实施方式中，升降组件采用电动推杆；电动推杆安装于连接座顶部。

在一种可选的实施方式中，图像采集设备包括第一采集设备和第二采集设备；

第一采集设备安装于电动推杆的顶端，用于采集目标植株不同部位的叶片图像；

第二采集设备安装于连接座朝向目标植株的一侧，用于采集土壤图像和土壤表面图像。

在一种可选的实施方式中，浇灌单元包括集料仓、喷洒水管、和多个自动取料设备；

多个自动取料设备通过送料管道分别于集料仓连通，每个送料管道上设有电磁阀；集料仓下端通过连接管与主水管连接，主水管一端连接水泵，另一端通过连接头连接多个喷洒软管；喷洒软管用于为目标植株浇灌；

主水管靠近喷洒软管连接头的位置设有流量计；连接头的每个接头上设有电磁阀。

在一种可选的实施方式中，自动取料设备包括储料仓；

储料仓的底板上设有出料口，中部设有隔板；隔板将储料仓分为第一腔体和第二腔体；隔板上设有落料口，连通第一腔体和第二腔体；落料口与出料口在同一水平面上的投影没有重合区域；

第二腔体内设有第一挡块和第二挡块；第一挡块和第二挡块之间留有空间，并通过连接杆连接；第一挡块和第二挡块之间的距离小于落料口与出料口在同一水平面上的投影之间的距离；

第二腔体内还设有第二驱动组件，第二驱动组件用于驱动第一挡块和第二挡块在第二腔体内滑动，以使第一挡块和第二挡块之间的空间与落料口或出料口相对。

在一种可选的实施方式中，连接管靠近集料仓的端头上设有滤网。

在一种可选的实施方式中，连接杆还用于调节第一挡块和第二挡块之间的距离。

本发明实施例的一种植株栽培方法、装置，能够根据获取的目标植株的图像信息自动预测目标植株所需的各种物质，然后按照每种物质的基础值为目标植株浇灌以提供其所需物质；实现了植物栽培中所需物质的智能化、自动化补充。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，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是本发明实施例提供的一种植株栽培方法流程示意图；

图2是本发明实施例提供的一种植株栽培装置的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的巡视单元的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的巡逻机构的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的第一驱动组件的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的浇灌单元的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的自动取料设备的结构示意图；

图8是本发明实施例提供的自动取料设备的内部结构示意图；

图9是本发明实施例提供的自动取料设备的接料状态示意图；

图10是本发明实施例提供的自动取料设备的落料状态示意图。

标记说明：

1、巡视单元；11、轨道；111、齿形轨道；112、滑轨；12、巡逻机构；121、连接座；122、升降组件；123、云台；13、第一驱动组件；131、伺服电机；132、第一滑块；133、第二滑块；134、齿轮；2、控制单元；3、浇灌单元；31、自动取料设备；311、储料仓；312、落料口；313、第一挡块；314、第二挡块；315、连接杆；316、第二驱动组件；317、出料口；318、斜体。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅意在解释本发明，而不是限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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……”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。

在现实中，部分种植者的植物栽培管理经验有限，不能有效应对栽培中出现的各种问题。例如，许多人有种植观赏性植物的爱好，对于城市居民来说，其种植环境一般是高层建筑的阳台，或者是私人庭院内，盆栽的土壤由卖家事先装好，或者是种植者在花园、路边等地取土，土壤的微量元素含量具有很大的不确定该性，不同的植物对微量元素的需求也存在差异，大部分人没有植物栽培的经验，不容易给植株一个良好的生长环境。

土壤中微量元素对于植物的生长具有极大的影响，比如铁，是光合作用、生物固氮和呼吸作用中的细胞色素和非血红素铁蛋白的组成，铁在这些代谢方面的氧化还原过程中起着电子传递作用，由于叶绿体的某些叶绿素-蛋白复合体合成需要铁，所以，缺铁时会出现叶片叶脉间缺绿，与缺镁症状相反，缺铁发生于嫩叶，因铁不易从老叶转移出来，缺铁过甚或过久时，叶脉也缺绿，全叶白化。

微量元素肥料主要用于对土壤微量元素进行调控，其施用有着严格的规范，需要由专业人员分析指导，或者是具有相当经验的种植户能够准确的施肥，微量元素肥料一般呈颗粒状，需要兑水施用。

由于盆栽土壤微量元素含量不均衡，导致植株不能正常生长，种植者直接购买复合肥进行施肥，不能很好的对微量元素进行协调补充，某一微量元素过多可能会有出现“微量元素中毒”的情况；还存在种植者长时间不在，无法照管到植株的情况；由于盆栽土壤量少，难以实现微量元素的循环，时间长了也会出现微量元素缺少的问题；本申请提案提供一种植株栽培辅助系统，根据植株的外表特征，判断土壤的微量元素缺少情况，进行针对性的补充，辅助种植者照顾植株的生长。

鉴于上述问题，本申请提供一种植株栽培方法、装置，能够实现植物栽培中所需物质的自动补充。

下面首先对本申请实施例提供的植株栽培方法进行介绍。本申请实施例提供的植株栽培方法，可以基于植株栽培系统实现。

请参见图1，本申请实施例提供的一种植株栽培方法的流程示意图。该方法包括步骤S101至S105。

S101.获取在预设周期的多个目标时间，采集到的目标植株的多个图像信息。

系统可以获取采集设备拍摄的目标植株的多个图像信息，其中图像信息是采集设备在预设周期的多个目标时间采集得到的。预设周期可以根据目标植株的不同，设置不同的周期，一般可以是一天。多个目标时间可以包括，一天内阳光与地面的角度最小的时间，如果目标植株处于非日照区域，目标时间则可以与太阳光的照射角度无关。太阳光照射的角度时间，可以根据目标植株所处区域的维度信息确定，拍摄采取定时拍摄的方式，拍摄时间围绕太阳直射地面的时间来取，保证光照条件最佳，且能够更好的照到叶片表面，避免产生过多的阴影，影响拍摄效果。

在一个示例中，目标植株的多个图像信息包括植株叶片图像、土壤图像、土壤表面图像。

S102.提取多个图像信息中目标植株的至少一个特征数据。

系统提取图像中的特征数据，可以包括与植物品种相关的特征、关于土壤湿度的特征和是否缺少某种元素的特征，具体可以是某种微量元素。例如，叶脉间缺绿且伴随小坏死点，是缺锰；老叶叶脉间缺绿、坏死，是缺钼；缺钼针对花椰菜还存在菜叶皱卷甚至死亡。因此，需要提取这些特征数据，这些特征数据可以用于下文中的目标植株是否缺少某种物质的判断过程。

S103.将目标植株的至少一个特征数据输入到预先训练的预测模型中，得到目标植株的品种及对预设的多种物质的需求信息。

在得到目标植株的特征数据之后，可以通过预先训练的预测模型来判断目标植株的品种以及是否缺少某种物质。

其中，预测模型可以采用纹理特征进行图像分析检索，不需要依赖图像的颜色和亮度，有利于进行特征点的识别，结合BP神经网络进行学习，实现从输入到输出的非线性映射，BP神经网络主要由前向计算和误差反馈两部分组成，当给定输入层的节点为m，隐层的节点为n，输出层节点为p时，输入信号x通过输入节点到隐层的非线性计算，产生输出信号y，实现了信号由m维空间到p维的非线性映射，具体可以如下所示：

Ij＝Σwijxi+bj(j＝1，2，3，…，n)

i＝1

式中：b—隐层的阈值；

w—输入到隐层的权值；

f—隐层的输出。

输出信号y与实际的信号存在误差，如果这种误差超出了设定的范围，就要反馈给网络，通过调节输出层与隐层、隐层与输出层的权值和阈值来减小这种误差从而达到满意；

式中：t——神经网络的运算结果；

y——目标输出结果；

采集若干植株缺素图像，提取特征A形成原始矩阵，提取出来的GRB图像进行灰度处理，根据标准化矩阵的协方差矩阵得到特征值和特征向量，根据贡献率得到PCA以后的数据，在数据分析之前，对原始数据进行训练神经网络，5组数据用于测试。建立一个三层标准化处理，采用z-score标准化方法，根据BP神经网络结构，各层传递函数都用S型函数种方法，然后进行测试：

O＝|Y-y|

式中：y—一组预测数据；

Y——一组实际数据；

O——绝对误差；

当图像采集的环境因素大致相同时，通过此方法进行图像识别的准确率能达到91％以上。

S104.在多种物质的需求信息中，至少一种物质的需求信息不为空时，根据目标植株的品种及对预设的多种物质的需求，确定目标植株需求的多种物质中每种物质的基础值。

在一个示例中，每种物质的基础值是根据多个与目标植株品种相同的植株的多个历史栽培信息确定的物质需求值。

例如，可以根据盆栽植株对水的需求量不同，设置一个基础浇水量，每一次浇水只浇灌基础浇水量(即前文中水的基础值)；可以理解的是，基础浇水量是一个具有针对性的量，比如黄瓜等喜湿植物，要求土壤的湿度较高，薰衣草属于耐旱植物，对土壤湿度要求低，针对这些特点，去设置相应的基础浇水量，每天只浇灌基础浇水量，根据下一次的特征识别结果判断是否还需要进行二次浇灌，这样可以避免一次浇水过度，影响植物的生长，由于是按一定时间间隔连续的监控，也不会存在极度缺水的情况。

在另一个示例中，步骤S103中得到了缺少某种微量元素，步骤S104依然需要确定微量元素的基础值。与水的浇灌相似，可以根据不同植株对于微量元素的需求，将这个需求进行基础化，举个例子形象的说明，假设一盆吊兰对铁的需求是5g，那么可以将铁的基础值设置为1g，当判断该盆吊兰缺铁，那么可以向给该盆吊兰补充1g铁，具体可以是浇灌包含铁元素的营养液。

在实际应用中，由于不同植株对同一微量元素的需求也不同，那么每种元素就存在不同的基础值，此时，为每种植株设置其对应的基础值，其效果必然是好的。但是为了节省成本，也可以选择取一种微量元素对应的所有基础值的最大公约数作为取料基础值，这样在实际应用中每种元素对应一个基础值即可。

S105.根据每种物质的基础值，控制浇灌单元为目标植株提供其所需物质。

浇灌单元可以是一个可以为植株自动浇灌的装置，也可以是目标用户自身。目标用户可以根据系统给出的目标植株缺少的物质以及该物质的基础值为目标植株提供其所需物质。

在一个示例中，浇灌单元可以是下文所述的浇灌单元，可以实现植物浇灌操作的自动化。

本申请实施例中的植株栽培方法，能够根据获取的目标植株的图像信息自动预测目标植株所需的各种物质，然后按照每种物质的基础值为目标植株浇灌以提供其所需物质；实现了植物栽培中所需物质的智能化、自动化补充。

基于上述实施例提供的植株栽培方法，相应地，本申请实施例还提供一种植株栽培装置，请参考图2，包括巡视单元1、控制单元2、浇灌单元3。

巡视单元1，用于在预设周期的多个目标时间，采集栽培的目标植株的多个图像信息，并发送给控制单元。

控制单元2，用于执行任一上述实施例中的植株栽培方法。

浇灌单元3，用于根据控制单元的控制指令，对目标植株进行浇灌，以向目标植株提供其所需物质。

本申请实施例的一种植株栽培装置，能够通过巡视单元1获取不同的目标植株的图像信息，控制单元2可以根据获取的目标植株的图像信息自动预测目标植株所需的各种物质，以及每种物质的基础值，并控制浇灌单元3为目标植株浇灌以提供其所需物质，实现了植物栽培中所需物质的智能化、自动化补充。

为了更好地理解本申请中的植株栽培装置，下面结合图3至图10对本申请实施例提供的植株栽培装置进行详细描述。

请一并参阅图3至图8，图3是本发明实施例提供的巡视单元1的结构示意图，图4是本发明实施例提供的巡逻机构12的结构示意图，图5是本发明实施例提供的第一驱动组件13的结构示意图，图6是本发明实施例提供的浇灌单元3的结构示意图，图7是本发明实施例提供的自动取料设备31的结构示意图，图8是本发明实施例提供的自动取料设备31的内部结构示意图。

在一个实施例中，如图3所示，巡视单元1包括轨道11、巡逻机构12。

如图4所示，巡逻机构12上设有第一驱动组件13，第一驱动组件13与轨道11连接；第一驱动组件13用于驱动巡逻机构12在轨道11上运动；巡逻机构12上还设有图像采集设备；图像采集设备用于在预设周期的多个目标时间采集目标植株的图像信息。

巡逻机构12与轨道11的配合可以有多种实现方式，轨道11可以是直线导轨，此时，第一驱动组件13可以包括长螺杆和对应的伺服电机131，巡逻机构12上设有与长螺杆对应的螺纹孔，通过伺服电机131驱动长螺杆转动，从而驱动与长螺杆螺纹连接的巡逻机构12沿直线导轨运动。

在一个示例中，巡逻机构12上还设有升降组件122；升降组件122用于调整图像采集设备的高度，从而采集目标植物不同部位的图像。升降组件122可以有多种实现方式，例如液压杆、电动推杆、也可以是通过齿轮驱动的升降杆，在此不再一一赘述。如图4所示，升降组件122采用电动推杆；电动推杆安装于连接座121顶部。

电动推杆安装在连接座121上，且连接控制单元2，电动推杆的活动杆上设置有云台123，云台123用于图像采集设备，连接座121的侧面也可以安装另一图像采集设备，图像采集设备具体可以是摄像头。云台123上的摄像头主要用于采集植株叶片信息，连接座121侧面的摄像头用于采集盆栽土壤表面及地面信息；不同的元素缺少表现出来的叶片状态不同，对于老叶和嫩叶的影响也不一样，一般来说老叶分布于植株靠下的位置，而嫩叶在枝条顶端或树冠处，通过电动推杆调整云台123上摄像头的拍摄高度，降低包含重要特征数据的图像信息的漏采率。

在一个具体的示例中，轨道11可以是齿形轨道111；齿形轨道111侧壁上设置有滑轨112；

如图4至图5所示，第一驱动组件13包括伺服电机131、与滑轨112滑动连接的第一滑块132和第二滑块133；伺服电机131的输出轴连接有与齿形轨道111啮合的齿轮134，齿轮134远离伺服电机131的一侧与第一滑块132滑动连接，伺服电机131远离输出轴的一侧与第二滑块133固定连接；第一滑块132、齿轮134、伺服电机131的输出轴、第二滑块133的轴心相同；巡逻机构12还包括连接座121；伺服电机131安装于连接座121底部；第一滑块132采用圆形滑块；第二滑块133采用方形滑块，方形滑块用于防止伺服电机131及与其连接的连接座121随输出轴转动。

第二滑块133采用方形滑块，伺服电机131在工作状态时，避免电机后端转动，保证运动的稳定性；第一滑块132为圆柱形滑块，圆柱形滑块与齿轮134之间设置有转动连接部，以适应齿轮134的转动，避免滑块在轨道11内磨损导致运动装置运动时不稳定。

在一个具体示例中，图像采集设备包括第一采集设备和第二采集设备；第一采集设备安装于电动推杆的顶端，用于采集目标植株不同部位的叶片图像；第二采集设备安装于连接座121朝向目标植株的一侧，用于采集土壤图像和土壤表面图像。图像采集设备具体的可以是摄像机或录像机，图像采集设备可以包括补光组件，用于拍摄时补光。

在一个示例中，如图6所示，浇灌单元3包括集料仓、喷洒水管、和多个自动取料设备31；多个自动取料设备31通过送料管道分别于集料仓连通，每个送料管道上设有电磁阀；集料仓下端通过连接管与主水管连接，主水管一端连接水泵，另一端通过连接头连接多个喷洒软管；喷洒软管用于为目标植株浇灌；主水管靠近喷洒软管连接头的位置设有流量计；连接头的每个接头上设有电磁阀。具体地，装置中的所有控制设备，例如电磁阀和流量计等均连接至控制单元2，因此，所有设备均可实现自动控制，对应的水泵也需要连接至控制单元2。

在一个具体示例中，如图7至图10所示，自动取料设备31包括储料仓311；储料仓311的底板上设有出料口317，中部设有隔板；隔板将储料仓311分为第一腔体和第二腔体；隔板上设有落料口312，连通第一腔体和第二腔体；落料口312与出料口317在同一水平面上的投影没有重合区域。具体的第一腔体可以在第二腔体上方，以便第一腔体内的物质可以通过重力作用在落料口312落入第二腔体。

第二腔体内设有第一挡块313和第二挡块314；第一挡块313和第二挡块314之间留有空间，并通过连接杆315连接；第一挡块313和第二挡块314之间的距离小于落料口312与出料口317在同一水平面上的投影之间的距离。如图9是本发明实施例提供的自动取料设备31的接料状态示意图，第一腔体中的物质通过落料口312进入第一挡块313、第二挡块314以及储料仓311的底板组成的空间内。

第二腔体内还设有第二驱动组件316，第二驱动组件316用于驱动第一挡块313和第二挡块314在第二腔体内滑动，以使第一挡块313和第二挡块314之间的空间与落料口312或出料口317相对。如图10是本发明实施例提供的自动取料设备31的落料状态示意图，第二驱动组件316驱动第一挡块313和第二挡块314之间的空间自落料口312移动至出料口317，此时，位于第一挡块313、第二挡块314以及储料仓311的底板组成的空间内的物质自出料口317进入送料管道。

在一个示例中，第二驱动组件316具体的可以采用直线电机。

在一个示例中，连接管靠近集料仓的端头上设置有滤网，滤网挡住肥料不直接落入主水管中，当水泵启动，主水管中充水，主水管中的水会经过连接管进入集料仓，水流冲击集料仓中的肥料，加速肥料溶解，并通过虹吸的方式进入到主水管中。

在一个示例中，连接杆315还用于调节第一挡块313和第二挡块314之间的距离。连接杆315为圆杆，便于肥料下落，肥料不堆积在连接杆315上，该连接杆315一端与前挡块转动连接，另一端与后挡块螺纹连接，可以调节两挡块之间的距离。

在一个具体的实施例中，浇灌单元3包括自动取料设备31、集料仓和喷洒水管，自动取料设备31包括储料仓311，储料仓311位于自动取料设备31上部，储料仓311的底部包括两个斜体318，两个斜体318朝同一位置倾斜，并在倾斜底端形成落料口312，落料口312下方设置有第一挡块313和第二挡块314，两个挡块之间留有空间并通过连接杆315连接，两个挡块之间的空间用于定量容纳微量元素肥料，第二挡块314连有直线电机，通过直线电机推动两挡块移动，在自动取料设备31底部开设有出料口317，当两挡块之间空间的上方开口离开落料口312范围时，其下方开口开始进入出料口317的范围；出料口317通过送料管道与集料仓连接，管道靠近集料仓的位置设置有电磁阀，集料仓下端通过连接管与主水管连接，主水管一端连接水泵，水泵可以直接接入用户家里的给水管路，另一端设置连接头，该连接头包括多个支管接头，用于连接多根排水软管，每一个盆栽上连接一根排水软管，软管可以直接固定在盆面，也可以通过捆绑的方式设置在盆栽的树干上；每个支管接头上设置有电磁阀；主水管靠近支管接头处设置有流量计；将上述浇灌单元3的主体设置在一个安装基础上，比如附图6中所给出的一个安装板，集成设置，便于安装作业，可以直接挂在墙上。

控制单元2控制巡视单元1进行巡视，根据巡视单元1采集到的信息控制浇灌单元3进行浇灌，控制单元2可以设置在连接座121内，图像采集设备采集到的图像信息直接发送给控制单元2，控制单元2对图像信息进行分析，包括：下方的图像采集设备拍摄盆栽土壤的表面和盆栽附近地面，通过土壤表面的颜色和是否存在开裂判断土壤湿润程度，以及盆内和地面是否存在落叶，以及落叶的颜色等；上方的图像采集设备以巡逻的方式拍摄。

装置还可以包括GPS定位装置，用于确定装置所处位置。GPS定位装置可以设置在连接座121上，用于确定装置所处的纬度，根据维度确定太阳光与地面的夹角，拍摄采取定时拍摄的方式，拍摄时间围绕太阳直射地面的时间来取，保证光照条件最佳，且能够更好的照到叶片表面，避免产生过多的阴影，影响拍摄效果；

控制单元2控制浇灌单元3对于同一盆植株，在进行了一次微量元素补充之后，设置一个观察周期，将该观察周期内的植物生长变化结果(主要是指有关元素缺少反应出来的特征)结果作为验证上一次微量元素补充措施，同时指导下一次微量元素的补充措施，如果变化趋于好转，那么说明补充了正确种类的微量元素，但是补充量不够，再进行一次基础量的补充，以此循环，如果并未出现好转，控制单元2则从新分析周期内的植株特征，给出新的判断结果。

在一个具体的示例中，先根据用户所栽种的植物确定各个植物的浇水基础值和，微量元素基础值，并根据微量元素基础值计算取料基础值，调整前后挡块之间的间距使该空间的容纳量匹配取料基础值；

以一定的时间间隔(天数)定时开启本系统，系统在目标时间开启，第一驱动组件13带着连接座121在齿形轨道111内来回运动，图像采集设备采集图像信息，通过控制伺服电机131的行程使巡逻机构12在每一个盆栽处停留一段时间，在该段时间内通过电动推杆带动图像采集设备上下移动拍摄植株。

图像采集设备将获取的图像信息发送至控制单元2，控制单元2判断缺少何种微量元素，根据判断结果控制自动取料设备31取该微量元素，通过直线电机推动两块挡板将一个取料基础值存量的肥料放入送料管道，重复该动作直至取够微量元素基础值的量，打开集料仓上方的电磁阀，将肥料送入集料仓中，所有的微量元素取料完毕后关闭集料仓上方的电磁阀，开启水泵和对应该盆栽支管接头上的电磁阀，进行浇灌。

需要明确的是，本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本发明的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本发明的精神后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。

还需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或装置。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。

上面参考根据本公开的实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的各方面。应当理解，流程图和/或框图中的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合可以由计算机程序指令实现。这些计算机程序指令可被提供给通用计算机、专用计算机、或其它可编程数据处理装置的处理器，以产生一种机器，使得经由计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行的这些指令使能对流程图和/或框图的一个或多个方框中指定的功能/动作的实现。这种处理器可以是但不限于是通用处理器、专用处理器、特殊应用处理器或者现场可编程逻辑电路。还可理解，框图和/或流程图中的每个方框以及框图和/或流程图中的方框的组合，也可以由执行指定的功能或动作的专用硬件来实现，或可由专用硬件和计算机指令的组合来实现。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种植株栽培方法，其特征在于，包括：

获取在预设周期的多个目标时间，采集到的目标植株的多个图像信息；

提取所述多个图像信息中目标植株的至少一个特征数据；

将所述目标植株的至少一个特征数据输入到预先训练的预测模型中，得到所述目标植株的品种及对预设的多种物质的需求信息；

在所述多种物质的需求信息中，至少一种物质的所述需求信息不为空时，根据所述目标植株的品种及对预设的多种物质的需求，确定所述目标植株需求的多种物质中每种物质的基础值；

根据所述每种物质的基础值，控制浇灌单元为所述目标植株提供其所需物质。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标植株的多个图像信息包括植株叶片图像、土壤图像、土壤表面图像。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述每种物质的基础值是根据多个与所述目标植株品种相同的植株的多个历史栽培信息确定的物质需求值。

4.一种植株栽培装置，其特征在于，包括：

巡视单元，用于在预设周期的多个目标时间，采集栽培的目标植株的多个图像信息，并发送给控制单元；

控制单元，用于执行权利要求1-3中任一所述的植株栽培方法；

浇灌单元，用于根据控制单元的控制指令，对所述目标植株进行浇灌，以向所述目标植株提供其所需物质。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述巡视单元包括轨道、巡逻机构；

所述巡逻机构上设有第一驱动组件，所述第一驱动组件与所述轨道连接；所述第一驱动组件用于驱动巡逻机构在所述轨道上运动；

所述巡逻机构上还设有图像采集设备；所述图像采集设备用于在预设周期的多个目标时间采集目标植株的图像信息。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述巡逻机构上还设有升降组件；所述升降组件用于调整图像采集设备的高度，从而采集目标植物不同部位的图像。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述轨道是齿形轨道；所述齿形轨道侧壁上设置有滑轨；

所述第一驱动组件包括伺服电机、与所述滑轨滑动连接的第一滑块和第二滑块；

所述伺服电机的输出轴连接有与齿形轨道啮合的齿轮，所述齿轮远离伺服电机的一侧与第一滑块滑动连接，所述伺服电机远离输出轴的一侧与第二滑块固定连接；所述第一滑块、所述齿轮、所述伺服电机的输出轴、所述第二滑块的轴心相同；

所述巡逻机构还包括连接座；所述伺服电机安装于所述连接座底部；

所述第一滑块采用圆形滑块；所述第二滑块采用方形滑块，所述方形滑块用于防止所述伺服电机及与其连接的连接座随所述输出轴转动。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述升降组件采用电动推杆；所述电动推杆安装于所述连接座顶部。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述图像采集设备包括第一采集设备和第二采集设备；

所述第一采集设备安装于所述电动推杆的顶端，用于采集目标植株不同部位的叶片图像；

所述第二采集设备安装于所述连接座朝向目标植株的一侧，用于采集土壤图像和土壤表面图像。

10.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述浇灌单元包括集料仓、喷洒水管、和多个自动取料设备；

所述多个自动取料设备通过送料管道分别于集料仓连通，每个所述送料管道上设有电磁阀；所述集料仓下端通过连接管与主水管连接，主水管一端连接水泵，另一端通过连接头连接多个喷洒软管；所述喷洒软管用于为目标植株浇灌；

所述主水管靠近所述喷洒软管连接头的位置设有流量计；所述连接头的每个接头上设有电磁阀。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述自动取料设备包括储料仓；

所述储料仓的底板上设有出料口，中部设有隔板；所述隔板将所述储料仓分为第一腔体和第二腔体；所述隔板上设有落料口，连通所述第一腔体和第二腔体；所述落料口与所述出料口在同一水平面上的投影没有重合区域；

所述第二腔体内设有第一挡块和第二挡块；所述第一挡块和第二挡块之间留有空间，并通过连接杆连接；所述第一挡块和第二挡块之间的距离小于所述落料口与所述出料口在同一水平面上的投影之间的距离；

所述第二腔体内还设有第二驱动组件，所述第二驱动组件用于驱动所述第一挡块和第二挡块在所述第二腔体内滑动，以使所述第一挡块和第二挡块之间的空间与所述落料口或所述出料口相对。

12.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述连接管靠近集料仓的端头上设有滤网。

13.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述连接杆还用于调节所述第一挡块和所述第二挡块之间的距离。

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