一種家用種植機(jī)的植物生長狀況檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及溫室植物生長信息和環(huán)境信息檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種家用種植機(jī)的植物生長狀況檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國溫室技術(shù)研究水平的不斷提高，人們已經(jīng)逐步摸索出植物生長的光照、濕度、水肥等環(huán)境參數(shù)與植物長勢、生產(chǎn)過程之間的作用關(guān)系，并通過長期的種植實(shí)踐知曉了不同植物生長各階段的種植標(biāo)準(zhǔn)控制參數(shù)，包括各階段標(biāo)準(zhǔn)葉片大小、莖桿粗細(xì)、標(biāo)準(zhǔn)光照時間、強(qiáng)度、顏色、標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫濕度、標(biāo)準(zhǔn)土壤溫濕度、標(biāo)準(zhǔn)二氧化碳及氧氣濃度等，逐步建立起一套基于植物生長環(huán)境信息的綜合評價體系。通過對植物的生長情況進(jìn)行檢測，并根據(jù)檢測得到的數(shù)據(jù)對植物的生長環(huán)境信息作出評價，就可以進(jìn)一步指導(dǎo)人們對植物生長環(huán)境進(jìn)行調(diào)整，以制定最優(yōu)的控制策略。
[0003]目前的植物生長信息檢測方法主要包括以下幾類:
一、通過光電和排水量檢測，這種方法需要取下葉片進(jìn)行檢測，無法自動獲取植物的生長狀況且對植物有損；
二、通過光譜技術(shù)、紅外溫度探測技術(shù)等無損探測方法檢測，這類方法不會損害植株，但僅靠光譜、冠層溫度單一檢測方法，只能獲取植物生長某一方面的孤立信息，且檢測過程容易受到作物冠層結(jié)構(gòu)、土壤背景光譜及大氣窗口、溫濕度等環(huán)境因素的影響，難以對植物生長狀態(tài)作出全面、系統(tǒng)、準(zhǔn)確的判斷；
三、通過視覺圖像識別技術(shù)進(jìn)行檢測，即通過攝取植物圖像，與植物生長各階段的圖像進(jìn)行比對，判斷出植物所處的生長區(qū)間。雖然檢測方法簡便且不會損害植株，但有些情況下，植物在不同生長區(qū)間的圖像差別不明顯，或者植物在某一生長區(qū)間持續(xù)期間的視覺圖像差別不大，光憑圖像識別技術(shù)難以識別到植物生長過程中的細(xì)微變化，難以做出全面而準(zhǔn)確的判斷。
[0004]為了克服前述檢測方法存在的弊端，發(fā)明人積極探索研究，發(fā)現(xiàn)利用現(xiàn)有的圖像識別技術(shù)、植物生長各階段的種植標(biāo)準(zhǔn)控制參數(shù)以及植物自身光合作用的原理就可以更加準(zhǔn)確地檢測到植物的生長狀況，本案由此產(chǎn)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有方法和技術(shù)的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是一種家用種植機(jī)的植物生長狀況檢測方法，其特征在于:一種家用種植機(jī)的植物生長狀況檢測方法，其特征在于:利用家用種植機(jī)的控制器、攝像頭、光照度傳感器、LED光源、C02發(fā)生器、C02濃度傳感器、溫濕度傳感器、溫濕度控制器進(jìn)行檢測，檢測步驟如下:
第一步，通過圖像識別技術(shù)進(jìn)行初步檢測:
(1)圖像采集:控制器控制攝像頭采集植物圖像；
(2)圖像識別:控制器讀取植物圖像，依據(jù)植物生長各階段的標(biāo)準(zhǔn)圖像信息，初步估算出植物所處的生長區(qū)間，并獲得植物在該生長區(qū)間對應(yīng)的種植控制標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)；
第二步，通過光合作用過程中C02濃度變化檢測對圖像識別技術(shù)無法檢測到的植物生長細(xì)微變化進(jìn)行補(bǔ)充檢測:
(1)環(huán)境調(diào)整:關(guān)閉LED光源，使植物處于暗室狀態(tài)，無法進(jìn)行光合作用，控制器按照種植控制標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)將溫濕度控制器設(shè)定為標(biāo)準(zhǔn)溫濕度，將C02發(fā)生器設(shè)定為標(biāo)準(zhǔn)C02發(fā)生濃度；
(2)C02濃度變化檢測:待溫濕度傳感器顯示的溫濕度以及C02濃度傳感器所顯示的C02濃度穩(wěn)定后，控制器開啟LED光源，并將光照強(qiáng)度設(shè)定為標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)，光合作用一段時間后，控制器讀取C02濃度傳感器所顯示的C02濃度數(shù)值；
(3)計算分析:控制器根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)C02發(fā)生濃度與光合作用后C02濃度傳感器所顯示的C02濃度的差值，計算出光合作用前后C02濃度的變化，據(jù)此分析植物的光合作用情況，進(jìn)一步獲知植物的生長狀況信息；
本發(fā)明利用圖像識別技術(shù)初步估算出植物的生長區(qū)間，按照該生長區(qū)間的種植控制標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，對植物生長環(huán)境進(jìn)行初步調(diào)整，以適應(yīng)植物的生長需求，為了克服圖像識別技術(shù)難以檢測植物生長細(xì)微變化的缺陷，再輔助以光合作用前后C02濃度變化的檢測，對植物的光合作用能力作出評價，進(jìn)一步獲知植物的生長狀況。這種測試方法可以克服單純的圖像識別技術(shù)不夠準(zhǔn)確的弊端，且利用植物自身光合作用，避免其他環(huán)境因素對檢測的干擾，檢測得到的信息更加全面和準(zhǔn)確，為種植機(jī)對植物生長環(huán)境進(jìn)行調(diào)控提供科學(xué)指導(dǎo)。
【附圖說明】
[0006]圖1是本發(fā)明所述方法所需硬件組成示意圖。
[0007]圖2是本發(fā)明所述方法的檢測流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0008]本發(fā)明所述的一種家用種植機(jī)的植物生長狀況檢測方法所需硬件組成及檢測流程分別如圖1、圖2所示。
[0009]本發(fā)明所述的一種家用種植機(jī)的植物生長狀況檢測方法所需硬件組成包括:用于控制其他硬件的種植機(jī)控制器，種植機(jī)控制器能夠從其他外部設(shè)備上獲取植物不同生長階段的種植標(biāo)準(zhǔn)控制參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)圖像庫。種植控制標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)包括植物生長各階段所需的標(biāo)準(zhǔn)光照時間、強(qiáng)度、顏色、標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫濕度、標(biāo)準(zhǔn)土壤溫濕度、標(biāo)準(zhǔn)二氧化碳及氧氣濃度、影響光合作用的因素等；圖片庫可以反映植物生長各階段的圖像信息，包括葉片大小、莖桿粗細(xì)等；
用于采集植物圖像并傳輸給控制器進(jìn)行識別的攝像頭；
用于給植物提供光照的LED光源以及用于采集光照強(qiáng)度數(shù)據(jù)并傳輸給控制器的光照度傳感器；
用于控制環(huán)境溫濕度的溫濕度控制器以及用于采集環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)并傳輸給控制器的溫濕度傳感器；
用于給植物提供C02的C02發(fā)生器以及用于檢測環(huán)境中C02濃度數(shù)據(jù)并傳輸給控制器的C02濃度傳感器。
[0010]本發(fā)明所述的一種家用種植機(jī)的植物生長狀況檢測方法的檢測步驟如下:
首先，通過圖像識別技術(shù)對植物的生長區(qū)間進(jìn)行初步檢測，包括:
圖像采集:即攝像頭采集植物圖像，并將植物圖像傳輸給控制器；
圖像識別:即控制器讀取植物圖像，并識別出圖像中的葉片大小或者莖桿粗細(xì)等信息，再依照植物生長各階段的標(biāo)準(zhǔn)圖像信息，初步估算出植物所處的生長區(qū)間，并獲得植物在該生長區(qū)間對應(yīng)的種植控制標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，比如并標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)、溫濕度以及C02濃度參數(shù)；
到此時為止，通過圖像識別技術(shù)進(jìn)行生長區(qū)間的初步檢測已完成，并可以根據(jù)初步檢測的結(jié)果一一植物所處的生長區(qū)間，得到植物在該生長區(qū)間對應(yīng)的種植控制標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，比如并標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)、溫濕度以及C02濃度參數(shù)，并據(jù)此對植物的生長環(huán)境進(jìn)行調(diào)控，以適應(yīng)植物的實(shí)際生長需求。
[0011]但由于植物在同一生長區(qū)間的圖像差別不大，僅僅通過圖像識別技術(shù)是無法檢測到植物在同一生長區(qū)間內(nèi)的細(xì)微變化的，因此需要進(jìn)行進(jìn)一步的補(bǔ)充檢測，即在其它影響植物光合作用的因素固定的情況下，通過光合作用前后C02濃度的變化來對植物的光合作用情況進(jìn)行評價，從而進(jìn)一步獲知植物的生長狀況信息。
[0012]補(bǔ)充檢測的步驟如下:
環(huán)境調(diào)整:關(guān)閉LED光源，使植物處于暗室狀態(tài)，無法進(jìn)行光合作用，控制器按照種植控制標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)將溫濕度控制器設(shè)定為標(biāo)準(zhǔn)溫濕度，將C02發(fā)生器設(shè)定為標(biāo)準(zhǔn)C02發(fā)生濃度；
C02濃度變化檢測:待溫濕度傳感器顯示的溫濕度以及C02濃度傳感器所顯示的C02濃度穩(wěn)定后，控制器開啟LED光源，并將光照強(qiáng)度設(shè)定為標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng);光合作用一段時間后，控制器讀取C02濃度傳感器所顯示的C02濃度數(shù)值；
計算分析:控制器根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)C02發(fā)生濃度與光合作用后C02濃度傳感器所顯示的C02濃度的差值，計算出光合作用前后C02濃度的變化，據(jù)此分析植物的光合作用情況，進(jìn)一步獲知植物的生長狀況信息。
[0013]在固定光照強(qiáng)度、溫度、濕度的前提下，植物光合作用前后C02濃度變化可以反映植物的光合作用能力，進(jìn)而反映植物的實(shí)際生長信息。當(dāng)植物處于某一生長區(qū)間時，其圖像差別不大，通過圖像識別技術(shù)難以獲知植物在這一生長區(qū)間的實(shí)際生長情況，補(bǔ)充以C02濃度變化的檢測，可以在免受其他環(huán)境因素干擾的情況下，通過植物自身光合作用的情況，獲知植物的生長狀況，得到全面而準(zhǔn)確的信息，從而在接下來的種植控制中，調(diào)整光強(qiáng)、溫濕度等環(huán)境因素，制定最有利于植物生長的種植控制方案。
[〇〇14]以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對本發(fā)明的保護(hù)范圍的限定。凡依本案的設(shè)計思路所做的等同變化，均落入本案的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種家用種植機(jī)的植物生長狀況檢測方法，其特征在于:利用家用種植機(jī)的控制器、攝像頭、光照度傳感器、LED光源、C02發(fā)生器、C02濃度傳感器、溫濕度傳感器、溫濕度控制器進(jìn)行檢測，檢測步驟如下:第一步，通過圖像識別技術(shù)進(jìn)行初步檢測:(1)圖像采集:控制器控制攝像頭采集植物圖像；(2)圖像識別:控制器讀取植物圖像，依據(jù)植物生長各階段的標(biāo)準(zhǔn)圖像信息，初步估算出植物所處的生長區(qū)間，并獲得植物在該生長區(qū)間對應(yīng)的種植控制標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)；第二步，通過光合作用過程中C02濃度變化檢測對圖像識別技術(shù)無法檢測到的植物生長細(xì)微變化進(jìn)行補(bǔ)充檢測:(1)環(huán)境調(diào)整:關(guān)閉LED光源，使植物處于暗室狀態(tài)，無法進(jìn)行光合作用，控制器按照種植控制標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)將溫濕度控制器設(shè)定為標(biāo)準(zhǔn)溫濕度，將C02發(fā)生器設(shè)定為標(biāo)準(zhǔn)C02發(fā)生濃度；(2)C02濃度變化檢測:待溫濕度傳感器顯示的溫濕度以及C02濃度傳感器所顯示的C02濃度穩(wěn)定后，控制器開啟LED光源，并將光照強(qiáng)度設(shè)定為標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)，光合作用一段時間后，控制器讀取C02濃度傳感器所顯示的C02濃度數(shù)值；(3)計算分析:控制器根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)C02發(fā)生濃度與光合作用后C02濃度傳感器所顯示的C02濃度的差值，計算出光合作用前后C02濃度的變化，據(jù)此分析植物的光合作用情況，進(jìn)一步獲知植物的生長狀況信息。
【專利摘要】本發(fā)明目的在于提供一種家用種植機(jī)的植物生長狀況檢測方法，其特征在于：利用家用種植機(jī)的控制器、攝像頭、光照度傳感器、LED光源、C02發(fā)生器、C02濃度傳感器、溫濕度傳感器、溫濕度控制器，通過圖像識別技術(shù)進(jìn)行初步檢測，再通過光合作用過程中C02濃度變化進(jìn)行補(bǔ)充檢測，檢測步驟包括：圖像采集、圖像識別、環(huán)境調(diào)整、C02濃度變化檢測、計算分析。采用本方法，可以克服單純的圖像識別技術(shù)不夠準(zhǔn)確的弊端，且利用植物自身光合作用，避免其他環(huán)境因素對檢測的干擾，檢測得到的信息更加全面和準(zhǔn)確，為種植機(jī)對植物生長環(huán)境進(jìn)行調(diào)控提供科學(xué)指導(dǎo)。
【IPC分類】G01N33/00, G01N21/84
【公開號】CN105510335
【申請?zhí)枴緾N201510966447
【發(fā)明人】楊健萍, 吳志強(qiáng)
【申請人】廈門脈控電子技術(shù)有限公司
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月21日