TWI707215B - 袋式栽培菇類生長環境監控方法與系統 - Google Patents

Abstract

本發明揭露一種袋式栽培菇類生長環境監控方法與系統，其包括外場域生長環境因子感測單元、內場域生長環境因子感測單元、影像擷取模組、環境調控設備及控制單元。外場域生長環境因子感測單元用以產生外場域生長環境因子感測訊號。內場域生長環境因子感測單元用以產生內場域生長環境因子感測訊號。控制單包含運算處理裝置及基準參數資料庫，基準參數資料庫建立包含有基準影像及基準參數組，並依序將外場域生長環境因子感測訊號、內場域生長環境因子感測訊號處理為外場域生長環境因子參數及內場域生長環境因子參數，再分別將菇類生長狀態影像、外場域生長環境因子參數及內場域生長環境因子參數與即時時間序列符合的基準影像及基準參數組進行比對，當比對結果之差異超過預定範圍時，則啟動環境調控設備來調節菇類生長環境狀態，俾能對內場域及外場域生長環境做交叉比對監控，以更精準之感測資訊來自動調控菇類栽培的生長環境。

Description

袋式栽培菇類生長環境監控方法與系統

本發明係有關一種袋式栽培菇類生長環境監控方法與系統，尤指一種可對內場域及外場域生長環境做交叉比對監控而以更精準之感測資訊來調控菇類生長環境的袋式栽培菇類技術。

按，人工栽培的食用型菌菇是一種很容易受到外在環境條件而影響其生長狀況的農作物，故而需要做溫濕度及光照度等環境條件的適當控制，於此方能有經濟效益地培育出菇類作物。依據所知，菇類作物大多是在室內環境下所進行栽培，主要是可以穩定地控制數種栽培菇類作物所需的生長環境因子，所以方可順利長成菇類所需的菌絲體或是子實體。而上述生長環境因子可以是指溫度、溼度、照度、二氧化碳濃度或是培養基質的PH值而言。此外，早期的菇農大多是憑藉多年經驗來進行控制生長環境因子，此種非量化的人力控制栽培，除了栽培技術難以傳承之外，而且較難以做出完整穩定的再現性栽培控制，致使無法提供菇類作物較佳化的生長環境條件，以致無法得到較佳的收穫產量與品質，因而造成菇類作物栽種上的不便與困擾情事產生。

為解決上述缺失，近年來，相關技術領域業者已然開發出一種自動化控制栽培菇類作物技術，該自動化控制栽培菇類作物技術的代表性專利如中國大陸發明公開第CN103869796號『食用菌生產環境監控方法及 監控系統』、中華民國發明公告第I624799號『以物聯網進行菇類智能栽培的管理系統』以及中華民國新型公告第M582293號『菇菌培育偵測裝置』等專利所示。該等專利係依照已知菇類適合的生長因子，如已知適合的溫度範圍、溼度範圍、照度範圍、以及二氧化碳濃度範圍，分別的以生長因子感測器，如溫度感測器、濕度感測器、照度感測器、及二氧化碳感測器，感測當前實際的生長因子狀態，再分別以各種相對應的生長環境控制設備，如冷暖器、加濕器、LED燈及排風扇，來調整生長因子的數值落於原本認知的適合範圍內。惟，在實務上，若能夠確實做到的話，除了菇類生長效益不穩定之外，以長期量產的角度而言，產出效果其實並不理想，原因是這些生長因子並非彼此毫不相關的影響菇類，其實多種生長因子之間，彼此具有相當複雜且交叉影響的關連性。除此之外，該等專利主要都只是單一地對於太空包的外在環境；或是內部環境做監控而已，以致無法對內場域及外場域的生長環境做交叉比對監控，加上外場域生長環境因子感測單元的感測範圍無法完全涵蓋整個栽培區域，因而會有許多感測死角區域的出現，以致感測死角區域無法提供菇類作物較佳的生長環境，所以無法有效提升菇類作物的產量與品質，可見，上述習知技術及該等專利確實皆未臻完善，仍然有再改善的必要性。

因鑑於目前尚無一種可同時對內場域及外場域生長環境做交叉比對監控以更為精準方式來自動調控菇類生長環境之相關技術、專利或是論文的公開或是發表，緣是，本發明等乃積極投入研發，終而有本發明的研發成果產出。

本發明第一目的，在於提供一種袋式栽培菇類生長環境監控方法與系統，主要是可以同時對內場域及外場域生長環境做交叉比對監控，並可透過內場域感測單元的精準感測來彌補因外場域感測單元之感測範圍無法完全涵蓋整個區域所致的缺失，因而可以更為精準之感測資訊來自動調控菇類的生長環境，以提供菇類較佳化的生長條件，進而提升菇類作物的產量與品質。達成本發明第一目的所採用之技術手段，係包括外場域生長環境因子感測單元、內場域生長環境因子感測單元、影像擷取模組、環境調控設備及控制單元。外場域生長環境因子感測單元用以產生外場域生長環境因子感測訊號。內場域生長環境因子感測單元用以產生內場域生長環境因子感測訊號。控制單包含運算處理裝置及基準參數資料庫，基準參數資料庫建立包含有基準影像及基準參數組，並依序將外場域生長環境因子感測訊號、內場域生長環境因子感測訊號處理為外場域生長環境因子參數及內場域生長環境因子參數，再分別將菇類生長狀態影像、外場域生長環境因子參數及內場域生長環境因子參數與即時時間序列符合的基準影像及基準參數組進行比對，當比對結果之差異超過預定範圍時，則啟動該環境調控設備來調節菇類生長環境狀態。

本發明第二目的，在於提供一種具備模組化功能之內場域感測單元而可消毒重覆再使用的袋式栽培菇類生長環境監控方法與系統。達成本發明第二目的所採用之技術手段，係包括外場域生長環境因子感測單元、內場域生長環境因子感測單元、影像擷取模組、環境調控設備及控制單元。外場域生長環境因子感測單元用以產生外場域生長環境因子感測訊號。內場域生長環境因子感測單元用以產生內場域生長環境因子感測訊號。控制單包含運算處理裝置及基準參數資料庫，基準參數資料 庫建立包含有基準影像及基準參數組，並依序將外場域生長環境因子感測訊號、內場域生長環境因子感測訊號處理為外場域生長環境因子參數及內場域生長環境因子參數，再分別將菇類生長狀態影像、外場域生長環境因子參數及內場域生長環境因子參數與即時時間序列符合的基準影像及基準參數組進行比對，當比對結果之差異超過預定範圍時，則啟動該環境調控設備來調節菇類生長環境狀態。其中，該內場域生長環境因子感測單元更包含一訊號處理模組、一無線訊號傳輸模組、一用以供應該內場域生長環境因子感測單元、該訊號處理模組及該無線訊號傳輸模組所需電源的供電模組及一供該內場域生長環境因子感測單元、該訊號處理模組、該無線訊號傳輸模組、該供電模組容置的容裝組件，該訊號處理模組依序將該溫度感測器所產生的該溫度感測訊號處理為包含有溫度值的該內場域生長環境因子參數；將該溼度感測器所產生的該溼度感測訊號處理為包含有溼度值的該內場域生長環境因子參數；將該二氧化碳感測器所產生的該二氧化碳感測訊號處理為包含有二氧化碳值的該內場域生長環境因子參數；再將該PH值感測器所產生的該PH值感測訊號處理為包含有PH值的該內場域生長環境因子參數，並透過該無線訊號傳輸模組將各該內場域生長環境因子參數發射出去；該控制單元再透過一無線訊號接收模組接收各該內場域生長環境因子參數。

本發明第三目的，在於提供一種具備深度學習功能而可大幅提升感測資訊精確度的袋式栽培菇類生長環境監控方法與系統。達成本發明第三目的所採用之技術手段，係包括外場域生長環境因子感測單元、內場域生長環境因子感測單元、影像擷取模組、環境調控設備及控制單元。外場域生長環境因子感測單元用以產生外場域生長環境因子感測訊號。內場域生長環境因子感測單元用以產生內場域生長環境因子感測訊號。 控制單包含運算處理裝置及基準參數資料庫，基準參數資料庫建立包含有基準影像及基準參數組，並依序將外場域生長環境因子感測訊號、內場域生長環境因子感測訊號處理為外場域生長環境因子參數及內場域生長環境因子參數，再分別將菇類生長狀態影像、外場域生長環境因子參數及內場域生長環境因子參數與即時時間序列符合的基準影像及基準參數組進行比對，當比對結果之差異超過預定範圍時，則啟動該環境調控設備來調節菇類生長環境狀態。其中，該運算處理裝置內建有一深度學習演算模組，於執行時則包含下列步驟：(a)訓練階段步驟，係建立有至少一深度學習模型，並於該深度學習模型輸入按照菇類栽培時間序列所拍攝的巨量該基準影像輪廓樣本、該外場域生長環境因子參數、該內場域生長環境因子參數、生長環境因子判斷參數及影像辨識參數，以得到各該基準參數組及各該基準影像，並由該深度學習模型測試生長環境因子與影像辨識的正確率，再判斷生長環境因子與影像辨識正確率是否足夠，當判斷結果為是，則將辨識結果輸出及儲存；當判斷結果為否，則使該深度學習模型針對各該基準參數組及各該基準影像進行自我修正學習；及(b)運行預測階段步驟，係於該深度學習模型輸入即時擷取之該菇類生長狀態影像，並由該深度學習模型計算出相應的影像特徵，以預測辨識出該時間序列下之菇類生長環境狀態以及菇類生長狀態的辨識結果資訊。

本發明第四目的，在於提供一種具備生長環境因子調控追蹤功能而可大幅提升感測資訊精確度的袋式栽培菇類生長環境監控方法與系統。達成本發明第四目的所採用之技術手段，係包括外場域生長環境因子感測單元、內場域生長環境因子感測單元、影像擷取模組、環境調控設備及控制單元。外場域生長環境因子感測單元用以產生外場域生長環 境因子感測訊號。內場域生長環境因子感測單元用以產生內場域生長環境因子感測訊號。控制單包含運算處理裝置及基準參數資料庫，基準參數資料庫建立包含有基準影像及基準參數組，並依序將外場域生長環境因子感測訊號、內場域生長環境因子感測訊號處理為外場域生長環境因子參數及內場域生長環境因子參數，再分別將菇類生長狀態影像、外場域生長環境因子參數及內場域生長環境因子參數與即時時間序列符合的基準影像及基準參數組進行比對，當比對結果之差異超過預定範圍時，則啟動該環境調控設備來調節菇類生長環境狀態。其中，該運算處理裝置內建有一生長環境因子追蹤模組；當該外場域生長環境因子參數或該內場域生長環境因子參數未達到該基準參數組其中至少一組基準參數時，該生長環境因子追蹤模組則增加一個預設調變量來控制該環境調控設備，以增加該栽培場域之特定需求的生長環境因子，直到該外場域生長環境因子參數或該內場域生長環境因子參數符合該基準參數為止；當該外場域生長環境因子參數或該內場域生長環境因子參數高於該基準參數組其中至少一組基準參數時，該生長環境因子追蹤模組則減少一個該預設調變量來控制該環境調控設備，以降低該栽培場域之特定需求的該生長環境因子，直到該外場域生長環境因子參數或該內場域生長環境因子參數符合該基準參數為止。

10:栽培場域

11:太空包

12:籃子

13:置放架

130:置板

20:內場域生長環境因子感測單元

21,31:溫度感測器

22,32:濕度感測器

23,34:二氧化碳感測器

24:PH值感測器

240:環圈件

240a:齒部

241:試紙環片

241a:PH試紙

242:旋轉驅動機構

242a:嚙合部

243:顏色感測模組

25:訊號處理模組

26:無線訊號傳輸模組

27:供電模組

28:容裝組件

280:盤座

280a:鏤空部

281:突管

30:外場域生長環境因子感測單元

33:光照感測器

40:影像擷取模組

50:環境調控設備

60:控制單元

61:運算處理裝置

610:深度學習演算模組

610a:深度學習模型

611:生長環境因子追蹤模組

62:基準參數資料庫

63:無線訊號傳輸模組

64:無線訊號接收模組

圖1係本發明菇類栽培的具體實施示意圖。

圖2係本發明內場域生長環境因子感測單元的外觀實施示意圖。

圖3係本發明內場域生長環境因子感測單元另一實施的俯視示意圖。

圖4係本發明內場域生長環境因子感測單元另一實施的部分剖視示意圖。

圖5係本發明內場域生長環境因子感測單元的部分剖視示意圖。

圖6係本發明於太空包內裝設內場域生長環境因子感測單元的示意圖。

圖7係本發明基本電路架構的功能方塊實施示意圖。

圖8係本發明具體電路架構的功能方塊實施示意圖。

圖9係本發明深度學習演算模組於訓練階段的流程實施示意圖。

圖10係本發明深度學習演算模組於運行預測階段步驟的流程實施示意圖。

為讓 貴審查委員能進一步瞭解本發明整體的技術特徵與達成本發明目的之技術手段，玆以具體實施例並配合圖式加以詳細說明：

請配合參看圖1、7及圖8所示，為達成本發明第一目的之第一實施例，用以管理監控栽培有複數菇類之太空包11的一栽培場域10，本實施例包括至少一內場域生長環境因子感測單元20、一外場域生長環境因子感測單元30、至少一影像擷取模組40、一環境調控設備50(如冷暖器、加濕器、LED燈及排風扇等)及一控制單元60等技術特徵。外場域生長環境因子感測單元30設於栽培場域10，用以感測栽培場域10的菇類生長環境狀態而產生外場域生長環境因子感測訊號。內場域生長環境因子感測單元20設於其中複數個太空包11內(較佳地，設置有內場域生長環境因子感測單元20的複數個太空包11係於栽培場域10內採用均勻分佈的方式佈設，使栽培場域10之各區塊的至少一太空包11內設置一組內場域生長環境因子感測單元20；較佳地，每一設置有內場域生長環境因子感測單元20的太空包11設定有身份辨識資訊及對應於該 身份辨識資訊與相對於該栽培場域10的位置點座標資訊，以供確認所感測到的菇類生長環境狀態所處在栽培場域10的位置資訊；較佳地，不同太空包11之內場域生長環境因子感測單元20的無線訊號傳輸模組26分別具有訊號接收及轉傳功能而可相互接收及轉傳訊號，例如Zigbee模組)，用以感測複數個太空包11內的菇類生長環境狀態而產生內場域生長環境因子感測訊號。影像擷取模組40佈置於栽培場域10，用以擷取至少一太空包11的菇類生長狀態影像。環境調控設備50佈置於栽培場域10。控制單元60包含一運算處理裝置61及一基準參數資料庫62，並可透過有線或無線訊號傳輸模組63來接收菇類生長狀態影像、外場域生長環境因子感測訊號及內場域生長環境因子感測訊號；基準參數資料庫62建立包含有複數按照菇類栽培時間序列所拍攝與設定的基準影像及複數與各基準影像對應的基準參數組，運算處理裝置61依序將外場域生長環境因子感測訊號、內場域生長環境因子感測訊號處理為外場域生長環境因子參數及內場域生長環境因子參數，運算處理裝置61分別將影像處理後之菇類生長狀態影像、外場域生長環境因子參數及內場域生長環境因子參數與即時時間序列符合的基準影像及基準參數組進行交叉比對，當比對結果之差異超過一預定範圍時，運算處理裝置61則啟動環境調控設備50，以調節栽培場域10的菇類生長環境狀態。

具體的，如圖6所示，外場域生長環境因子感測單元30所產生之外場域生長環境因子感測訊號係包含一溫度感測器31所產生的溫度感測訊號、一濕度感測器32所產生的濕度感測訊號、一光照感測器33所產生的光照感測訊號以及一二氧化碳感測器34所產生的二氧化碳感測訊號。

具體的，如圖6所示，內場域生長環境因子感測單元20 所產生之內場域生長環境因子感測訊號係包含由一溫度感測器21所產生的溫度感測訊號、一濕度感測器22所產生的濕度感測訊號、一二氧化碳感測器23所產生的二氧化碳感測訊號以及一PH值感測器24所產生的PH值感測訊號。

具體的，基準參數組包含按照菇類栽培時間序列所設定的複數外場溫度基準參數、複數外場濕度基準參數、複數外場光照基準參數、複數外場二氧化碳基準參數、複數內場溫度基準參數、複數內場濕度基準參數、複數內場二氧化碳基準參數以及複數內場PH值基準參數。

再請配合參看圖1所示的實施例中，係於栽培場域10佈設有複數置放架13，每一置放架13各自設有複數可供複數籃子12傾斜放置的置板130，每一籃子12內盛裝複數太空包11，使各太空包11的軸線與置板130形成約45~70度的夾角。較具體的，可於每一置放架13設置一組影像擷取模組40(較佳的，可透過多軸移動機構來驅動影像擷取模組而抵達所需的拍攝角度位置)，並可於置放架13的其中至少一太空包11置入一組內場域生長環境因子感測單元20，由於每一內場域生長環境因子感測單元20皆已預先做編碼識別的設定，所以當外場域生長環境因子參數(如溫溼度或二氧化碳數值)及內場域生長環境因子參數(如溫溼度或二氧化碳數值)不符合時，即可依據編碼而識別出栽培場域10佈中的哪個置放架13的生長環境狀態出現異常，當外場域生長環境因子參數正常而內場域生長環境因子參數異常則表示，外場域生長環境因子感測單元30的感測範圍並未涵蓋至該異常區域的緣故，因此，本發明可透過內場域生長環境因子感測單元20的精確感測而彌補此一缺失，於是即可啟動環境調控設備50，以調節栽培場域10的菇類生長環境狀態。

此外，於時間序列所進行菇類生長狀態影像的影像辨 識，主要是在於辨識確認每一栽培階段的菇類生長狀態如何？若干出現生長尺寸短少或是出現外觀變異或缺陷等情況時，則除了可以透過啟動環境調控設備50來調節栽培場域10的菇類生長環境狀態之外，並可透過儲存菇類生長狀態影像、生長階段及外場域生長環境因子參數及內場域生長環境因子參數，以作為修正基準參數組的依據。

請配合參看圖1~6所示，為達成本發明第二目的之第二實施例，本實施例除了包括上述第一實施例所有的技術特徵之外，上述內場域生長環境因子感測單元20更包含一訊號處理模組25、一無線訊號傳輸模組26、一用以供應內場域生長環境因子感測單元20、訊號處理模組25及無線訊號傳輸模組26所需電源的供電模組27及一供內場域生長環境因子感測單元20、訊號處理模組25、無線訊號傳輸模組26、供電模組27容置的容裝組件28，訊號處理模組25依序將溫度感測器所產生的溫度感測訊號處理為包含有溫度值的內場域生長環境因子參數；將溼度感測器所產生的該溼度感測訊號處理為包含有溼度值的內場域生長環境因子參數；將二氧化碳感測器所產生的二氧化碳感測訊號處理為包含有二氧化碳值的該內場域生長環境因子參數；再將PH值感測器所產生的PH值感測訊號處理為包含有PH值的內場域生長環境因子參數，並透過無線訊號傳輸模組26將各內場域生長環境因子參數發射出去；控制單元60再透過一無線訊號接收模組64接收各內場域生長環境因子參數。

承上所述，如圖2~3及圖6所示為一種應用實施例，其中，容裝組件28可於栽培基質填置太空包11以前而預先置入至太空包11底部。具體的，容裝組件28包含一具有容置空間以供訊號處理模組25及無線訊號傳輸模組26容置的盤座280，該盤座280邊緣向上突伸有四與 容置空間相通的突管281，該四突管281可分別供溫度感測器21、溼度感測器22、二氧化碳感測器23及PH值感測器24容裝，且四突管281各自設有一供溫度感測器21、溼度感測器22、二氧化碳感測器23及PH值感測器24各自的感測區域顯露的鏤空部(本圖式例未示)。

請參看圖4~5所示，為本發明另一種應用實施例，盤座280具有一供訊號處理模組25、一無線訊號發射模組26及一供電模組27容置的容置空間，該盤座280邊緣向上突伸有三與容置空間相通的突管281，該三突管281可分別供溫度感測器21、溼度感測器22及二氧化碳感測器23容置。至於PH值感測器24包含一可轉動地設置於盤座280內的環圈件240、一環設於環圈件240內且具有複數格PH試紙241a的試紙環片241、一具有嚙合部242a的旋轉驅動機構242及一顏色感測模組243。環圈件240外周等距佈設有複數可供與嚙合部242a嚙合旋轉的齒部240a，盤座280正對栽培基質的盤面穿設一使其中一格PH試紙241a顯露而可接觸到栽培基質的鏤空部280a。顏色感測模組243設於鏤空部280a的下方。訊號處理模組25內建有依照時間序列所設定的採樣周期，當達到其中一個採樣周期時，訊號處理模組25則啟動顏色感測模組243感測所正對的PH試紙241a的顏色狀態而產生一顏色感測訊號，經訊號處理模組25轉換處理後輸出相應而作為內場域生長環境因子參數的PH值，同時觸發旋轉驅動機構242以驅動環圈件240旋轉至一預設角度，亦即，使下一格PH試紙241a可以正對鏤空部280a的預設角度。

承上所述，具體的，試紙環片241等距環設有約18片的PH試紙241a，而每一採樣周期可以是5~7天左右，因此，試紙環片241的片數足以用到菇類的栽培時間(約三個月)結束為止。

請配合參看圖9~10所示，為達成本發明第三目的之具 體實施例，本實施例除了包括上述第一實施例所有的技術特徵之外，上述運算處理裝置61內建有一深度學習演算模組610，於執行時則包含下列步驟：

(a)訓練階段步驟，係建立有至少一深度學習模型610a，並該深度學習模型610a輸入按照菇類栽培時間序列所拍攝的巨量的基準影像輪廓樣本、外場域生長環境因子參數、內場域生長環境因子參數、生長環境因子判斷參數及影像辨識參數，以得到各基準參數組及各基準影像，並由深度學習模型610a測試生長環境因子與影像辨識的正確率，再判斷生長環境因子與影像辨識正確率是否足夠，當判斷結果為是，則將辨識結果輸出及儲存；當判斷結果為否，則使深度學習模型610a針對各基準參數組及各該基準影像進行自我修正學習。

(b)運行預測階段步驟，係於該深度學習模型610a依序輸入即時擷取之菇類生長狀態影像、外場域生長環境因子參數及內場域生長環境因子參數，並由深度學習模型610a計算出相應的影像特徵，以預測辨識出該時間序列下之菇類生長環境狀態以及菇類生長狀態的辨識結果資訊。

請配合參看圖1、7及圖8所示，為達成本發明第三目的之具體實施例，本實施例除了包括上述第一實施例所有的技術特徵之外，上述運算處理裝置61內建有一生長環境因子追蹤模組611；當外場域生長環境因子參數或內場域生長環境因子參數未達到基準參數組其中至少一組基準參數時，生長環境因子追蹤模組611則增加一個預設調變量來控制環境調控設備50，以增加栽培場域10之特定需求的生長環境因子(如溫、溼度值、二氧化碳、PH值或是光照值等)，直到外場域生長環境因子參數或該內場域生長環境因子參數符合基準參數為止；當外場域生長環境因子參數或內場域生長環境因子參數高於基準參數組其中至少 一組基準參數時，生長環境因子追蹤模組611則減少一個預設調變量來控制環境調控設備50，以降低栽培場域10之特定需求的生長環境因子，直到外場域生長環境因子參數或該內場域生長環境因子參數符合基準參數為止。

因此，藉由上述具體實施例的詳細說明，本發明確實具備下列所述的特點：

1.本發明確實可以同時對內場域及外場域生長環境做交叉比對監控，並可透過內場域感測單元的精準感測來彌補因外場域感測單元之感測範圍無法完全涵蓋整個區域所致的缺失，因而可以更為精準之感測資訊來自動調控菇類的生長環境，以提供菇類較佳化的生長條件，進而提升菇類作物的產量與品質。

2.本發明內場域生長環境因子感測單元確實具備模組化功能，進而可以消毒重覆再使用，以降低成本支出。

3.本發明確實具備深度學習功能，進而可以大幅提升感測資訊精確度。

4.本發明確實具備生長環境因子調控追蹤功能，進而可以大幅提升感測資訊精確度。

以上所述，僅為本發明之可行實施例，並非用以限定本發明之專利範圍，凡舉依據下列請求項所述之內容、特徵以及其精神而為之其他變化的等效實施，皆應包含於本發明之專利範圍內。本發明所具體界定於請求項之結構特徵，未見於同類物品，且具實用性與進步性，已符合發明專利要件，爰依法具文提出申請，謹請 鈞局依法核予專利，以維護本申請人合法之權益。

10‧‧‧栽培場域

11‧‧‧太空包

12‧‧‧籃子

13‧‧‧置放架

130‧‧‧置板

20‧‧‧內場域生長環境因子感測單元

30‧‧‧外場域生長環境因子感測單元

40‧‧‧影像擷取模組

50‧‧‧環境調控設備

Claims (10)

1. 一種袋式栽培菇類生長環境監控系統，其用以管理監控栽培有複數菇類之太空包的一栽培場域，包括：

   一外場域生長環境因子感測單元，其設於該栽培場域，用以感測該栽培場域的菇類生長環境狀態而產生外場域生長環境因子感測訊號；

   至少一內場域生長環境因子感測單元，其設於其中複數個該太空包內，用以感測複數個該太空包內的菇類生長環境狀態而產生內場域生長環境因子感測訊號；

   至少一影像擷取模組，其佈置於該栽培場域，用以擷取至少一該太空包的菇類生長狀態影像；

   至少一環境調控設備，其佈置於該栽培場域；及

   一控制單元，其包含一運算處理裝置及一基準參數資料庫，該基準參數資料庫建立包含有複數按照菇類栽培時間序列所拍攝與設定的基準影像及複數與各該基準影像對應的基準參數組；該運算處理裝置依序將該外場域生長環境因子感測訊號、該內場域生長環境因子感測訊號處理為外場域生長環境因子參數及內場域生長環境因子參數，該運算處理裝置分別將影像處理後之該菇類生長狀態影像、該外場域生長環境因子參數及該內場域生長環境因子參數與即時時間序列符合的該基準影像及該基準參數組進行比對，當比對結果之差異超過一預定範圍時，該運算處理裝置則啟動該環境調控設備，以調節該栽培場域的菇類生長環境狀態。
2. 如請求項1所述之袋式栽培菇類生長環境監控系統，其中，該外場域生長環境因子感測單元所產生之該外場域生長環境因子感測訊號係包含一溫度感測器所產生的溫度感測訊號、一濕度感測器所產生的濕度感測訊號、一光照感測器所產生的光照感測訊號以及一二氧化碳感測器所產 生的二氧化碳感測訊號。
3. 如請求項1所述之袋式栽培菇類生長環境監控系統，其中，該內場域生長環境因子感測單元所產生之內場域生長環境因子感測訊號係包含由一溫度感測器所產生的溫度感測訊號、一濕度感測器所產生的濕度感測訊號、一二氧化碳感測器所產生的二氧化碳感測訊號以及一PH值感測器所產生的PH值感測訊號；該基準參數組包含按照菇類栽培時間序列所設定的複數外場溫度基準參數、複數外場濕度基準參數、複數外場光照基準參數、複數外場二氧化碳基準參數、複數內場溫度基準參數、複數內場濕度基準參數、複數內場二氧化碳基準參數以及複數內場PH值基準參數。
4. 如請求項3所述之袋式栽培菇類生長環境監控系統，其中，該內場域生長環境因子感測單元更包含一訊號處理模組、一無線訊號發射模組、一用以供應該內場域生長環境因子感測單元、該訊號處理模組及該無線訊號發射模組所需電源的供電模組及一供該內場域生長環境因子感測單元、該訊號處理模組、該無線訊號發射模組、該供電模組容置的容裝組件，該訊號處理模組依序將該溫度感測器所產生的該溫度感測訊號處理為包含有溫度值的該內場域生長環境因子參數；將該溼度感測器所產生的該溼度感測訊號處理為包含有溼度值的該內場域生長環境因子參數；將該二氧化碳感測器所產生的該二氧化碳感測訊號處理為包含有二氧化碳值的該內場域生長環境因子參數；再將該PH值感測器所產生的該PH值感測訊號處理為包含有PH值的該內場域生長環境因子參數，並透過該無線訊號發射模組將各該內場域生長環境因子參數發射出去；該控制單元再透過一無線訊號接收模組接收各該內場域生長環境因子參數。
5. 如請求項4所述之袋式栽培菇類生長環境監控系統，其中，該容裝組 件可於培養基質填置該太空包以前而預先置入至該太空包底部；該容裝組件包含一具有容置空間以供該訊號處理模組及該無線訊號發射模組容置的盤座，該盤座邊緣向上突伸有四與該容置空間相通的突管，該四突管可分別供該溫度感測器、該溼度感測器、該二氧化碳感測器及該PH值感測器容裝，且該四突管各自設有一供該溫度感測器、該溼度感測器、該二氧化碳感測器及該PH值感測器各自的感測區域顯露的鏤空部。
6. 如請求項4所述之袋式栽培菇類生長環境監控系統，其中，該容裝組件可於培養基質填置該太空包以前而預先置入至該太空包底部；該容裝組件包含一盤座，該盤座具有一供該訊號處理模組、該無線訊號發射模組及該供電模組容置的容置空間，該盤座邊緣向上突伸有三與該容置空間相通的突管，該三突管可分別供該溫度感測器、該溼度感測器及該二氧化碳感測器容置；該PH值感測器包含一可轉動地設置於該盤座內的環圈件、一環設於該環圈件內且具有複數格PH試紙的試紙環片、一具有嚙合部的旋轉驅動機構及一顏色感測模組；該環圈件外周等距佈設有複數可供與該嚙合部嚙合旋轉的齒部，該盤座正對該栽培基質的盤面穿設一使其中一格該PH試紙顯露而可接觸到該栽培基質的鏤空部；該顏色感測模組設於該鏤空部的下方；該訊號處理模組內建有依照該時間序列所設定的採樣周期，當達到其中一個該採樣周期時，該訊號處理模組則啟動該顏色感測模組感測所正對的該PH試紙的顏色狀態而產生一顏色感測訊號，經該訊號處理模組轉換處理後輸出相應的PH值，並將觸發該旋轉驅動機構驅動該環圈件旋轉至一預設角度，使下一格該PH試紙正對該鏤空部。
7. 如請求項1所述之袋式栽培菇類生長環境監控系統，其中，該栽培場域設置有複數置放架，該複數置放架皆各自設有複數可供複數籃子傾斜放 置的置板，每一該籃子內盛裝複數該太空包，使各該太空包的軸線與該置板形成約45~70度的夾角。
8. 如請求項1所述之袋式栽培菇類生長環境監控系統，其中，該運算處理裝置內建有一深度學習演算模組，於執行時則包含下列步驟：

   (a)訓練階段步驟，係建立有至少一深度學習模型，並於該深度學習模型輸入按照菇類栽培時間序列所拍攝的巨量該基準影像輪廓樣本、該外場域生長環境因子參數、該內場域生長環境因子參數、生長環境因子判斷參數及影像辨識參數，以得到各該基準參數組及各該基準影像，並由該深度學習模型測試生長環境因子與影像辨識的正確率，再判斷生長環境因子與影像辨識正確率是否足夠，當判斷結果為是，則將辨識結果輸出及儲存；當判斷結果為否，則使該深度學習模型針對各該基準參數組及各該基準影像進行自我修正學習；及

   (b)運行預測階段步驟，係於該深度學習模型依序輸入即時擷取之該菇類生長狀態影像、該外場域生長環境因子參數及該內場域生長環境因子參數，並由該深度學習模型計算出相應的影像特徵，以預測辨識出該時間序列下之菇類生長環境狀態以及菇類生長狀態的辨識結果資訊。
9. 如請求項1所述之袋式栽培菇類生長環境監控系統，其中，該運算處理裝置內建有一生長環境因子追蹤模組；當該外場域生長環境因子參數或該內場域生長環境因子參數未達到該基準參數組其中至少一組基準參數時，該生長環境因子追蹤模組則增加一個預設調變量來控制該環境調控設備，以增加該栽培場域之特定需求的生長環境因子，直到該外場域生長環境因子參數或該內場域生長環境因子參數符合該基準參數為止；當該外場域生長環境因子參數或該內場域生長環境因子參數高於該基準參數組其中至少一組基準參數時，該生長環境因子追蹤模組則減少一個該預 設調變量來控制該環境調控設備，以降低該栽培場域之特定需求的該生長環境因子，直到該外場域生長環境因子參數或該內場域生長環境因子參數符合該基準參數為止。
10. 一種袋式栽培菇類生長環境監控方法，其包括：

    提供如請求項1所述之袋式栽培菇類生長環境監控系統；

    以該外場域生長環境因子感測單元感測該栽培場域的菇類生長環境狀態而產生外場域生長環境因子感測訊號；

    以該內場域生長環境因子感測單元感測該複數太空包內的菇類生長環境狀態而產生內場域生長環境因子感測訊號；

    以該至少一影像擷取模組擷取至少一該太空包上的菇類生長狀態影像；及

    以該運算處理裝置依序將該外場域生長環境因子感測訊號、該內場域生長環境因子感測訊號處理為外場域生長環境因子參數及內場域生長環境因子參數，該運算處理裝置分別將影像處理後之該菇類生長狀態影像、該外場域生長環境因子參數及該內場域生長環境因子參數與即時時間序列符合的該基準影像及該基準參數組進行比對，當比對結果之差異超過一預定範圍時，該運算處理裝置則啟動該環境調控設備，以調節該栽培場域的菇類生長環境狀態。

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