本實(shí)用新型涉及一種溫室作物生長(zhǎng)信息實(shí)時(shí)對(duì)等監(jiān)測(cè)裝置，屬于溫室作物自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

溫室作物生長(zhǎng)信息是指包括作物的表型特征、主要營(yíng)養(yǎng)元素水平、水分和環(huán)境因子的綜合信息。

我國(guó)溫室作物栽培總面積居世界第一位，其中代表設(shè)施園藝現(xiàn)代化水平的大型日光溫室面積也在迅速增加。溫室栽培作物大多為蔬菜或經(jīng)濟(jì)類(lèi)作物，傳統(tǒng)的栽培方式投入大量肥料和農(nóng)藥，一方面，大量的肥料和農(nóng)藥對(duì)環(huán)境保護(hù)和食品安全帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)，另一方面，肥料逐年累積，易造成土壤板結(jié)、退化，嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此，亟需一種溫室作物生長(zhǎng)信息實(shí)時(shí)對(duì)等監(jiān)測(cè)裝置和方法，對(duì)溫室內(nèi)作物進(jìn)行連續(xù)、準(zhǔn)確、自動(dòng)化的監(jiān)測(cè)，最大限度的降低溫室作物栽培中肥料和農(nóng)藥的投入，并充分挖掘作物的生產(chǎn)潛力。

目前，作物生長(zhǎng)信息監(jiān)測(cè)方面已有一些相關(guān)研究，作物的營(yíng)養(yǎng)狀況可以通過(guò)長(zhǎng)勢(shì)、葉色和特定波段的光譜反射特征反映出來(lái)?；谶@一原理，申請(qǐng)?zhí)枮?01210260259.0的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)，公開(kāi)了一種利用作物可見(jiàn)光圖像識(shí)別溫室作物水肥脅迫狀態(tài)的方法。申請(qǐng)?zhí)枮?01210010896.2的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)，公開(kāi)了一種作物長(zhǎng)勢(shì)的監(jiān)測(cè)方法，通過(guò)在溫室內(nèi)多處安裝傳感器，并對(duì)獲取的原始信息進(jìn)行處理得到溫室內(nèi)作物的長(zhǎng)勢(shì)狀況，但這種監(jiān)測(cè)方法中傳感器位置固定，對(duì)溫室內(nèi)不同位置的植株進(jìn)行測(cè)試時(shí)，會(huì)因視角和測(cè)試距離的差異引入額外的誤差。申請(qǐng)?zhí)枮?01110363764.3的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)，公開(kāi)了一種設(shè)施作物生長(zhǎng)信息無(wú)損檢測(cè)裝置和方法，通過(guò)多傳感器信息的融合，對(duì)作物營(yíng)養(yǎng)、水分和長(zhǎng)勢(shì)等信息進(jìn)行快速獲取，但該裝置仍需要專(zhuān)業(yè)人員來(lái)操作，測(cè)試速度較慢，不能自動(dòng)監(jiān)測(cè)溫室內(nèi)所有作物。申請(qǐng)?zhí)枮?01610006752.8的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)了一種農(nóng)作物表型田間高通量主動(dòng)測(cè)量裝置與方法，該裝置將傳感器裝在暗箱頂部，并利用桁架輸送暗箱罩住被測(cè)植物，然后對(duì)作物進(jìn)行測(cè)試，該裝置雖然通過(guò)桁架實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)運(yùn)行，但桁架系統(tǒng)過(guò)于龐大，無(wú)法應(yīng)用于溫室。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種采用全新智能結(jié)構(gòu)架構(gòu)，能夠針對(duì)溫室作物實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)監(jiān)測(cè)，提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)和產(chǎn)量，降低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，有助于通過(guò)研究，充分挖掘作物生產(chǎn)潛力的溫室作物生長(zhǎng)信息實(shí)時(shí)對(duì)等監(jiān)測(cè)裝置。

本實(shí)用新型為了解決上述技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案：本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種溫室作物生長(zhǎng)信息實(shí)時(shí)對(duì)等監(jiān)測(cè)裝置，包括兩根固定懸掛軌道、三個(gè)位移傳感器、一根移動(dòng)懸掛軌道、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、電機(jī)控制板、微控電腦和作物監(jiān)測(cè)裝置；其中，兩根固定懸掛軌道位于同一水平面上、彼此相互平行的設(shè)置于溫室作物的上方，兩根固定懸掛軌道中心點(diǎn)連線(xiàn)與固定懸掛軌道相垂直，且兩根固定懸掛軌道之間在豎直方向上的投影區(qū)域覆蓋整個(gè)溫室作物區(qū)域；移動(dòng)懸掛軌道通過(guò)兩個(gè)電控滑塊活動(dòng)連接于兩根固定懸掛軌道下方，移動(dòng)懸掛軌道在其與固定懸掛軌道之間兩個(gè)電控滑塊的同步工作下水平移動(dòng)，且移動(dòng)懸掛軌道移動(dòng)路徑所構(gòu)成的面水平；各個(gè)位移傳感器分別設(shè)置于兩根固定懸掛軌道、一根移動(dòng)懸掛軌道上滑軌的其中一端，且位移傳感器的檢測(cè)端指向滑軌內(nèi)；作物監(jiān)測(cè)裝置包括環(huán)境光照強(qiáng)度傳感器、反射光照強(qiáng)度傳感器、近紅外相機(jī)和至少一個(gè)下探式裝置，各個(gè)下探式裝置分別包括電控滑塊、電控伸縮桿、位移傳感器、電控云臺(tái)和圖像采集裝置；其中，各個(gè)下探式裝置中，電控滑塊與電控伸縮桿的頂端相連接，電控伸縮桿的底端側(cè)面連接位移傳感器，且該位移傳感器的檢測(cè)端豎直向下，電控伸縮桿的底端與電控云臺(tái)相連接，電控云臺(tái)的活動(dòng)端上設(shè)置圖像采集裝置；近紅外相機(jī)設(shè)置于其中一個(gè)下探式裝置中電控伸縮桿的底端側(cè)面；各個(gè)下探式裝置分別通過(guò)其中的電控滑塊活動(dòng)連接于移動(dòng)懸掛軌道下方，光照強(qiáng)度傳感器和反射光照強(qiáng)度傳感器共同設(shè)置在任意一個(gè)下探式裝置中電控伸縮桿的底端，且光照強(qiáng)度傳感器的檢測(cè)端向上，反射光照強(qiáng)度傳感器的檢測(cè)端向下；電機(jī)控制板分別與微控電腦、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器相連接；各個(gè)電控滑塊、各個(gè)電控伸縮桿和各個(gè)電控云臺(tái)分別與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器相連接；各個(gè)位移傳感器、以及環(huán)境光照強(qiáng)度傳感器、反射光照強(qiáng)度傳感器分別與電機(jī)控制板相連接，各個(gè)圖像采集裝置分別與微控電腦相連接；外部電源分別與各個(gè)電子器件相連接進(jìn)行供電。

作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案：所述固定懸掛軌道、移動(dòng)懸掛軌道上的滑軌均位于所在本體的下表面，所述移動(dòng)懸掛軌道通過(guò)兩個(gè)電控滑塊活動(dòng)連接于兩根固定懸掛軌道下方，其中，該兩個(gè)電控滑塊分別活動(dòng)設(shè)置于兩根固定懸掛軌道下表面的滑軌中，并且該兩個(gè)電控滑塊分別與移動(dòng)懸掛軌道的上表面相連接；所述各個(gè)下探式裝置分別通過(guò)其中的電控滑塊活動(dòng)連接于移動(dòng)懸掛軌道下方，其中，各個(gè)下探式裝置中的電控滑塊分別活動(dòng)設(shè)置于移動(dòng)懸掛軌道下表面的滑軌中，各個(gè)下探式裝置中電控伸縮桿的頂端與對(duì)應(yīng)電控滑塊相連接。

作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案：所述兩根固定懸掛軌道分別通過(guò)固定軌道安裝連接件設(shè)置于溫室作物的上方。

作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案：還包括電源轉(zhuǎn)換模塊，所述外部電源經(jīng)過(guò)電源轉(zhuǎn)換模塊后，分別與各個(gè)電子器件相連接進(jìn)行供電。

作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案：所述圖像采集裝置包括工業(yè)相機(jī)、多光譜成像儀、高光譜相機(jī)、熱紅外相機(jī)、激光掃描雷達(dá)、熒光成像儀等設(shè)備，以及非成像類(lèi)測(cè)試儀器，各個(gè)圖像采集裝置分別與對(duì)應(yīng)電控云臺(tái)的活動(dòng)端相連接設(shè)置。

作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案：還包括集線(xiàn)器，所述各個(gè)圖像采集裝置分別與集線(xiàn)器相連接后，集線(xiàn)器與所述微控電腦相連接。

作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案：還包括遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)，所述微控電腦與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)之間通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信方式進(jìn)行信號(hào)交互。

作為本實(shí)用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案：還包括與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)相連接的高速磁盤(pán)陣列。

本實(shí)用新型所述一種溫室作物生長(zhǎng)信息實(shí)時(shí)對(duì)等監(jiān)測(cè)裝置采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)的溫室作物生長(zhǎng)信息實(shí)時(shí)對(duì)等監(jiān)測(cè)裝置，通過(guò)電控懸掛軌道攜帶所需傳感器和/或測(cè)試儀器，能夠在所有待測(cè)作物的同一相對(duì)位置對(duì)其進(jìn)行對(duì)等監(jiān)測(cè)和/或測(cè)試，保證了監(jiān)測(cè)和/或測(cè)試結(jié)果的一致性；其中，本實(shí)用新型提供的裝置可同時(shí)在冠層、單株和、單葉水平上對(duì)作物進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可以更準(zhǔn)確的獲得作物的表型、生長(zhǎng)或營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)；并且本實(shí)用新型提供的裝置在監(jiān)測(cè)和/或測(cè)試過(guò)程中，無(wú)需移動(dòng)被測(cè)作物，可以保持作物的自然生長(zhǎng)狀態(tài)，最大限度的降低了監(jiān)測(cè)和/或測(cè)試過(guò)程對(duì)作物造成的影響，一方面，可以科學(xué)指導(dǎo)設(shè)施環(huán)境調(diào)控、栽培管理和合理施肥，提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)和產(chǎn)量，降低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)；另一方面，為設(shè)施作物的育種或表型研究提供一種強(qiáng)有力的工具，有助于通過(guò)研究充分挖掘作物的生產(chǎn)潛力。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的溫室作物生長(zhǎng)信息實(shí)時(shí)對(duì)等監(jiān)測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的溫室作物生長(zhǎng)信息實(shí)時(shí)對(duì)等監(jiān)測(cè)裝置的工作運(yùn)行流程示意圖。

其中，1. 固定懸掛軌道，2. 固定軌道安裝連接件，3. 位移傳感器，4. 移動(dòng)懸掛軌道，5. 電控滑塊，6. 電源轉(zhuǎn)換模塊，7. 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，8. 電機(jī)控制板，9. 電控伸縮桿，10. 電控云臺(tái)，11. 環(huán)境光照強(qiáng)度傳感器，12. 反射光照強(qiáng)度傳感器，13. 工業(yè)相機(jī)，14. 多光譜成像儀，15. 近紅外相機(jī)，16. 二維碼，17. 微控電腦，18. 集線(xiàn)器，19. 遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)，20. 高速磁盤(pán)陣列，21. 待測(cè)作物，22. 作物種植區(qū)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

基于上述背景技術(shù)針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的說(shuō)明，本實(shí)用新型針對(duì)日光溫室空間大小有限和溫室作物行距較大的特點(diǎn)，提供一種可以自動(dòng)、對(duì)等、連續(xù)的對(duì)溫室內(nèi)所有作物進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的裝置。

如圖1所示，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一種溫室作物生長(zhǎng)信息實(shí)時(shí)對(duì)等監(jiān)測(cè)裝置，具體包括兩根固定懸掛軌道1、三個(gè)位移傳感器3、一根移動(dòng)懸掛軌道4、電源轉(zhuǎn)換模塊6、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器7、電機(jī)控制板8、微控電腦17、集線(xiàn)器18、遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)19、高速磁盤(pán)陣列20和作物監(jiān)測(cè)裝置；其中，固定懸掛軌道1、移動(dòng)懸掛軌道4上的滑軌均位于所在本體的下表面，兩根固定懸掛軌道1位于同一水平面上、彼此相互平行、分別通過(guò)固定軌道安裝連接件2設(shè)置于溫室作物的上方，兩根固定懸掛軌道1中心點(diǎn)連線(xiàn)與固定懸掛軌道1相垂直，且兩根固定懸掛軌道1之間在豎直方向上的投影區(qū)域覆蓋整個(gè)溫室作物區(qū)域；移動(dòng)懸掛軌道4通過(guò)兩個(gè)電控滑塊5活動(dòng)連接于兩根固定懸掛軌道1下方，其中，該兩個(gè)電控滑塊5分別活動(dòng)設(shè)置于兩根固定懸掛軌道1下表面的滑軌中，并且該兩個(gè)電控滑塊5分別與移動(dòng)懸掛軌道4的上表面相連接,移動(dòng)懸掛軌道4在其與固定懸掛軌道1之間兩個(gè)電控滑塊5的同步工作下水平移動(dòng)，且移動(dòng)懸掛軌道4移動(dòng)路徑所構(gòu)成的面水平；各個(gè)位移傳感器3分別設(shè)置于兩根固定懸掛軌道1、一根移動(dòng)懸掛軌道4上滑軌的其中一端，且位移傳感器3的檢測(cè)端指向滑軌內(nèi)；作物監(jiān)測(cè)裝置包括環(huán)境光照強(qiáng)度傳感器11、反射光照強(qiáng)度傳感器12、近紅外相機(jī)15和至少一個(gè)下探式裝置，各個(gè)下探式裝置分別包括電控滑塊5、電控伸縮桿9、位移傳感器3、電控云臺(tái)10和圖像采集裝置；其中，各個(gè)下探式裝置中，電控滑塊5與電控伸縮桿9的頂端相連接，電控伸縮桿9的底端側(cè)面連接位移傳感器3，且該位移傳感器3的檢測(cè)端豎直向下，電控伸縮桿9的底端與電控云臺(tái)10相連接，電控云臺(tái)10的活動(dòng)端上設(shè)置圖像采集裝置；近紅外相機(jī)15設(shè)置于其中一個(gè)下探式裝置中電控伸縮桿9的底端側(cè)面；圖像采集裝置包括工業(yè)相機(jī)13、多光譜成像儀14、高光譜相機(jī)、熱紅外相機(jī)、激光掃描雷達(dá)、熒光成像儀等設(shè)備，以及非成像類(lèi)測(cè)試儀器，各個(gè)圖像采集裝置分別與對(duì)應(yīng)電控云臺(tái)10的活動(dòng)端相連接設(shè)置；各個(gè)下探式裝置分別通過(guò)其中的電控滑塊5活動(dòng)連接于移動(dòng)懸掛軌道4下方，其中，各個(gè)下探式裝置中的電控滑塊5分別活動(dòng)設(shè)置于移動(dòng)懸掛軌道4下表面的滑軌中，各個(gè)下探式裝置中電控伸縮桿9的頂端與對(duì)應(yīng)電控滑塊5相連接；光照強(qiáng)度傳感器11和反射光照強(qiáng)度傳感器12共同設(shè)置在任意一個(gè)下探式裝置中電控伸縮桿9的底端，且光照強(qiáng)度傳感器11的檢測(cè)端向上，反射光照強(qiáng)度傳感器12的檢測(cè)端向下；電機(jī)控制板8分別與微控電腦17、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器7相連接；各個(gè)電控滑塊5、各個(gè)電控伸縮桿9和各個(gè)電控云臺(tái)10分別與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器7相連接；各個(gè)位移傳感器3、以及環(huán)境光照強(qiáng)度傳感器11、反射光照強(qiáng)度傳感器12分別與電機(jī)控制板8相連接，各個(gè)圖像采集裝置分別與集線(xiàn)器18相連接后，集線(xiàn)器18與微控電腦17相連接；電機(jī)控制板8包括集成設(shè)置在電機(jī)控制電路板上的濾波電路、數(shù)字信號(hào)處理器、PWM控制芯片和遙控接收器，其中，所述各個(gè)位移傳感器3、以及環(huán)境光照強(qiáng)度傳感器11、反射光照強(qiáng)度傳感器12分別與濾波電路的輸入端相連接，數(shù)字信號(hào)處理器的輸入端分別與濾波電路的輸出端、遙控接收器的輸出端相連接，數(shù)字信號(hào)處理器的輸出端與PWM控制芯片的輸入端相連接，PWM控制芯片的輸出端與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器7的輸入端相連接，所述微控電腦17與遙控接收器的輸入端相連接；外部電源經(jīng)過(guò)電源轉(zhuǎn)換模塊6后，分別與各個(gè)電子器件相連接進(jìn)行供電；高速磁盤(pán)陣列20與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)19相連接，微控電腦17與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)19之間通過(guò)無(wú)線(xiàn)通信方式進(jìn)行信號(hào)交互，其中，遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)19通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接收微控電腦17發(fā)送的傳感器和/或測(cè)試儀器數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于高速磁盤(pán)陣列20；所述遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)19可通過(guò)配套軟件對(duì)采集到的傳感器和/或測(cè)試儀器數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和實(shí)時(shí)分析。

上述技術(shù)方案所設(shè)計(jì)的溫室作物生長(zhǎng)信息實(shí)時(shí)對(duì)等監(jiān)測(cè)裝置，通過(guò)電控懸掛軌道攜帶所需傳感器和/或測(cè)試儀器，能夠在所有待測(cè)作物的同一相對(duì)位置對(duì)其進(jìn)行對(duì)等監(jiān)測(cè)和/或測(cè)試，保證了監(jiān)測(cè)和/或測(cè)試結(jié)果的一致性；其中，本實(shí)用新型提供的裝置可同時(shí)在冠層、單株和、單葉水平上對(duì)作物進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可以更準(zhǔn)確的獲得作物的表型、生長(zhǎng)或營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)；并且本實(shí)用新型提供的裝置在監(jiān)測(cè)和/或測(cè)試過(guò)程中，無(wú)需移動(dòng)被測(cè)作物，可以保持作物的自然生長(zhǎng)狀態(tài)，最大限度的降低了監(jiān)測(cè)和/或測(cè)試過(guò)程對(duì)作物造成的影響，一方面，可以科學(xué)指導(dǎo)設(shè)施環(huán)境調(diào)控、栽培管理和合理施肥，提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)和產(chǎn)量，降低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)；另一方面，為設(shè)施作物的育種或表型研究提供一種強(qiáng)有力的工具，有助于通過(guò)研究充分挖掘作物的生產(chǎn)潛力。

實(shí)際應(yīng)用中，位移傳感器3可以是感應(yīng)同步器、磁致伸縮式位移傳感器、光柵位移傳感器或激光位移傳感器；各個(gè)下探式裝置中電控伸縮桿9的底端通過(guò)3/8螺絲與電控云臺(tái)10固定連接，所述電控伸縮桿9由無(wú)刷電機(jī)和絲桿螺母驅(qū)動(dòng)；所述電控云臺(tái)10可以自由三相調(diào)節(jié)方向；所述位移傳感器3可以測(cè)量云臺(tái)至地面的垂直距離；各個(gè)圖像采集裝置通過(guò)USB、IEEE1394或GPIO接口分別與集線(xiàn)器18相連接后，集線(xiàn)器18通過(guò)USB3.0接口與微控電腦17相連接，電源轉(zhuǎn)換模塊6將外部電源的220V交流電轉(zhuǎn)換為24V直流電后，分別與各個(gè)電子器件相連接進(jìn)行供電。

本實(shí)用新型所設(shè)計(jì)一種溫室作物生長(zhǎng)信息實(shí)時(shí)對(duì)等監(jiān)測(cè)裝置及監(jiān)測(cè)方法，實(shí)際應(yīng)用中，如圖2所示，溫室作物區(qū)域中各株待測(cè)作物冠部水平面與作物種植區(qū)邊界垂直相交的位置設(shè)置采用H級(jí)別冗余的二維碼16，具體監(jiān)測(cè)方法參照如下步驟：

S1. 根據(jù)待測(cè)作物21的被監(jiān)測(cè)指標(biāo)確定所需傳感器和/或測(cè)試儀器的種類(lèi)和數(shù)量，具體的，為了監(jiān)測(cè)作物在脅迫條件下的生長(zhǎng)狀況，需要通過(guò)傳感器和測(cè)試儀器獲取的指標(biāo)為：株高、莖粗、葉片數(shù)、葉傾角、葉面積大小、葉片形狀、葉片顏色、葉片紋理、葉片含水量、葉片溫度、葉片干物質(zhì)量、葉片氮、磷、鉀含量、葉片葉綠素含量、群體葉面積指數(shù)、群體干物質(zhì)量和群體冠層覆蓋度。由于作物葉片間存在相互遮擋，為了獲取較為準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)/測(cè)試結(jié)果，需采用不同視角的兩套傳感器進(jìn)行同步測(cè)試。具體的，傳感器采用工業(yè)相機(jī)13和多光譜成像儀14，分別以垂直俯視和水平直視兩個(gè)角度監(jiān)測(cè)作物的生長(zhǎng)狀況；同時(shí)，環(huán)境光照強(qiáng)度傳感器11和反射光照強(qiáng)度傳感器12分別測(cè)量作物冠層上方和作物/地面反射光的強(qiáng)度，用于校正工業(yè)相機(jī)和多光譜成像儀獲取的圖像。

S2. 將電控懸掛軌道的預(yù)設(shè)運(yùn)行方案輸入電機(jī)控制板8，電機(jī)控制板8根據(jù)微控電腦17發(fā)送的待測(cè)作物空間坐標(biāo)，傳感器和/或測(cè)試儀器的實(shí)時(shí)空間坐標(biāo)和預(yù)設(shè)運(yùn)行方案判斷下一步行進(jìn)方向，并發(fā)出指令精確控制各個(gè)電控滑塊5和電控伸縮桿9的運(yùn)行，使傳感器搭載平臺(tái)攜帶所述傳感器和/或測(cè)試儀器對(duì)溫室內(nèi)所有待測(cè)作物21進(jìn)行周期性測(cè)試，具體的，電控懸掛軌道的預(yù)設(shè)運(yùn)行方案通過(guò)以下步驟獲得：根據(jù)被監(jiān)測(cè)作物21的作物種植區(qū)域22確定各個(gè)電控滑塊5的預(yù)設(shè)行進(jìn)路徑，將待測(cè)作物對(duì)應(yīng)二維碼16的坐標(biāo)作為目的坐標(biāo)；由于需要對(duì)待測(cè)作物進(jìn)行多角度拍攝，將電控懸掛軌道的運(yùn)行模式設(shè)定為變速間斷性運(yùn)行；為了得到較為詳盡的作物生長(zhǎng)信息，每天測(cè)試次數(shù)設(shè)定為6次，每次間隔4小時(shí)。

S3. 將采集到的傳感器和/或測(cè)試儀器原始數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)19，具體的，微控電腦17將采集到的傳感器和/或測(cè)試儀器原始數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)19，并存儲(chǔ)于高速磁盤(pán)列陣20。

S4. 遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)19對(duì)采集到的所述傳感器和/或測(cè)試儀器原始數(shù)據(jù)按預(yù)設(shè)算法進(jìn)行預(yù)處理和實(shí)時(shí)分析，得到作物的表型特征、生長(zhǎng)指標(biāo)、營(yíng)養(yǎng)狀況等信息，具體的，對(duì)于遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)19接收到的傳感器和/或測(cè)試儀器的原始信息，首先進(jìn)行預(yù)處理，其中，對(duì)于圖像類(lèi)的原始信息，預(yù)處理包括：測(cè)試圖像與目標(biāo)作物的匹配、幾何變換、濾波、邊緣檢測(cè)、圖像分割、圖像提??；對(duì)于光照強(qiáng)度測(cè)試值，預(yù)處理包括：測(cè)試值與目標(biāo)作物匹配、奇異值排除；對(duì)原始信息進(jìn)行預(yù)處理操作后，按預(yù)設(shè)算法進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，將圖像特征參數(shù)轉(zhuǎn)化為作物表型、生長(zhǎng)或營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)；其中，預(yù)設(shè)算法由以下步驟獲得：對(duì)先前的研究，和/或當(dāng)前研究中的參照組采集同樣的原始信息，對(duì)原始信息進(jìn)行預(yù)處理操作，從圖像信息中提取顏色、紋理、圖形、灰度均值及融合特征，并利用同步獲取的光照強(qiáng)度信息進(jìn)行特征補(bǔ)償，將這些圖像特征參數(shù)與人工測(cè)量的株高、莖粗、葉片數(shù)、葉面積大小、葉片形狀、葉片顏色、葉片紋理、葉片含水量、葉片溫度、葉片干物質(zhì)量、葉片氮、磷、鉀含量、葉片葉綠素含量、群體葉面積指數(shù)、群體干物質(zhì)量和群體冠層覆蓋度等指標(biāo)間進(jìn)行回歸分析，建立圖像特征參數(shù)與作物指標(biāo)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系；或以已建立的物理模型作為預(yù)設(shè)算法將圖像特征參數(shù)轉(zhuǎn)化為作物指標(biāo)；所述參照組是指獨(dú)立于被測(cè)作物之外的，生長(zhǎng)條件與現(xiàn)實(shí)生長(zhǎng)條件接近的，作物和土壤養(yǎng)分條件已知的，并對(duì)其表型、生長(zhǎng)和營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)進(jìn)行人工測(cè)試的一組植株；所述已建立的物理模型是指將傳感器測(cè)試值轉(zhuǎn)化為作物表型、生長(zhǎng)或營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)時(shí)所采用的符合特定物理理論的模型，其包括但不限于：比爾-朗伯定律（Beer–Lambert law）、Campbell橢圓葉面角度分布方程 （Campbell’s Ellipsoidal LAD equations）、雙向反射分布函數(shù)（Bidirectional Reflectance Distribution Function）、SAIL模型、PROSPECT模型、PROSAIL模型；對(duì)處于不同視角的兩套傳感器監(jiān)測(cè)結(jié)果，如果某作物指標(biāo)僅能由其中一套結(jié)果獲得，如作物株高僅能由側(cè)視角度下的傳感器獲取，則以此傳感器監(jiān)測(cè)結(jié)果作為該作物指標(biāo)的結(jié)果；如果某作物指標(biāo)能通過(guò)兩套傳感器獲得，則將兩套傳感器監(jiān)測(cè)結(jié)果的平均值作為該作物指標(biāo)的監(jiān)測(cè)結(jié)果。

S4之后執(zhí)行S5，根據(jù)S4獲得的溫室內(nèi)被監(jiān)測(cè)作物的對(duì)等、連續(xù)的表型、生長(zhǎng)或營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)，分析作物在脅迫條件下的生理反應(yīng)，可能的響應(yīng)機(jī)制，或新作物品種在特定環(huán)境條件和/或栽培措施下的表現(xiàn)，或用于篩選特定表現(xiàn)型的作物，例如：如果S4獲得的作物指標(biāo)顯示某株作物在脅迫條件下比處于同樣條件下的其他作物生長(zhǎng)的更好，則此株作物或?yàn)樾枰Y選出的目標(biāo)作物。

同時(shí)，S4之后執(zhí)行S6，根據(jù)S4獲得的溫室內(nèi)被監(jiān)測(cè)作物的對(duì)等、連續(xù)的表型、生長(zhǎng)或營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)，預(yù)測(cè)被監(jiān)測(cè)作物的成熟時(shí)間和產(chǎn)量，給出改善被監(jiān)測(cè)作物長(zhǎng)勢(shì)和/或優(yōu)化種植的合理建議。其中，合理建議包括但不限于以下信息：優(yōu)化種植結(jié)構(gòu)、優(yōu)化種植時(shí)間、優(yōu)化種植環(huán)境、對(duì)指定監(jiān)測(cè)作物進(jìn)行除草、施肥、灌溉等操作，例如：如果S4獲得的作物指標(biāo)顯示某區(qū)域作物氮素濃度偏低，則可以給出需要施肥的建議。

綜上，通過(guò)使用本實(shí)用新型提供的溫室作物生長(zhǎng)信息實(shí)時(shí)對(duì)等監(jiān)測(cè)裝置和方法，通過(guò)電控懸掛軌道攜帶所需傳感器和/或測(cè)試儀器，能夠在所有待測(cè)作物的同一相對(duì)位置對(duì)其進(jìn)行對(duì)等監(jiān)測(cè)和/或測(cè)試，保證了監(jiān)測(cè)和/或測(cè)試結(jié)果的一致性，并可同時(shí)在冠層、單株和單葉水平上監(jiān)測(cè)作物，更準(zhǔn)確的獲得作物的表型、生長(zhǎng)或營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)；本實(shí)用新型提供的裝置在監(jiān)測(cè)和/或測(cè)試過(guò)程中不移動(dòng)被測(cè)作物，可以保持作物的自然生長(zhǎng)狀態(tài)，最大限度的降低了監(jiān)測(cè)和/或測(cè)試過(guò)程對(duì)作物造成的影響；本實(shí)用新型提供的裝置可由計(jì)算機(jī)精確控制并自動(dòng)完成整個(gè)測(cè)試過(guò)程，測(cè)試速度快，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、連續(xù)監(jiān)測(cè)，并具有高通量、高回訪(fǎng)率的特點(diǎn)。因此，一方面，本實(shí)用新型給科研人員提供了一種高通量作物實(shí)時(shí)、對(duì)等監(jiān)測(cè)裝置和方法；另一方面，可以指導(dǎo)人們優(yōu)化作物的種植和管理。

基于上述實(shí)現(xiàn)針對(duì)待測(cè)作物進(jìn)行監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，一方面微控電腦17經(jīng)電機(jī)控制板8控制各個(gè)電控滑塊5工作，控制移動(dòng)懸掛軌道4和作物監(jiān)測(cè)裝置中的各個(gè)下探式裝置移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)向待測(cè)作物位置的精確移動(dòng)，另一方面，微控電腦17和電機(jī)控制板8分別接收?qǐng)D像采集裝置和各個(gè)位移傳感器3的反饋結(jié)果，并依據(jù)反饋結(jié)果，針對(duì)各個(gè)電控滑塊5再次進(jìn)行精確位移調(diào)整，實(shí)現(xiàn)針對(duì)待測(cè)作物更加精確的監(jiān)測(cè)，如此基于反饋的精確調(diào)整，本實(shí)用新型同樣做出了具體設(shè)計(jì)，其中，溫室作物區(qū)域中各株待測(cè)作物冠部水平面與作物種植區(qū)邊界垂直相交的位置設(shè)置采用H級(jí)別冗余的二維碼16，具體的反饋調(diào)整監(jiān)測(cè)方法包括如下步驟：

步驟001. 所述微控電腦17控制作物監(jiān)測(cè)裝置移動(dòng)工作，接收一幀近紅外相機(jī)15垂直俯視拍攝的近紅外圖像，并利用中值濾波進(jìn)行降噪處理，再進(jìn)行重采樣，獲得重采樣圖片。

步驟002. 微控電腦17采用HybridBinarizer算法查找判斷重采樣圖像是否包含二維碼16，是則進(jìn)入步驟003，否則返回步驟001。

步驟003. 采用閾值法針對(duì)該包含二維碼16的重采樣圖像進(jìn)行分割，提取待測(cè)作物冠部圖像，并針對(duì)待測(cè)作物冠部圖像進(jìn)行二值化處理，獲得待測(cè)作物冠部二值化圖像，然后進(jìn)入步驟004。

步驟004. 針對(duì)待測(cè)作物冠部二值化圖像進(jìn)行形態(tài)學(xué)閉運(yùn)算，刪除圖像中面積最小的10%的連通區(qū)域，更新待測(cè)作物冠部二值化圖像，然后進(jìn)入步驟005。

步驟005. 利用預(yù)設(shè)經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別待測(cè)作物冠部二值化圖像中的單株作物，計(jì)算待測(cè)作物冠部二值化圖像中單株作物區(qū)域的重心，并計(jì)算各作物重心與所識(shí)別二維碼16的距離，選取距離最短的重心，然后進(jìn)入步驟006；其中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)采用3層BP網(wǎng)絡(luò)模型，利用100幅隨機(jī)拍攝的相同品種的作物冠層近紅外圖像進(jìn)行訓(xùn)練，特征描述子的提取基于經(jīng)過(guò)預(yù)處理的二值圖像。

步驟006. 以待測(cè)作物冠部二值化圖像的中心點(diǎn)為起點(diǎn)，所選重心為終點(diǎn)繪制向量，然后進(jìn)入步驟007。

步驟007. 將所繪制向量分解為兩個(gè)垂直方向的向量，并將分解后向量的長(zhǎng)度反饋為電控滑塊移動(dòng)速度，分解后向量的角度反饋為滑塊移動(dòng)方向，然后進(jìn)入步驟008。

步驟008. 判斷作物監(jiān)測(cè)裝置是否位于待測(cè)作物的正上方，是則微控電腦17可將每株待測(cè)作物的空間坐標(biāo)發(fā)送并存儲(chǔ)至電機(jī)控制板8，替換預(yù)設(shè)空間坐標(biāo)，然后進(jìn)入步驟009；否則返回步驟001。

步驟009. 當(dāng)作物監(jiān)測(cè)裝置移動(dòng)至待測(cè)作物的正上方后，計(jì)算待測(cè)作物圖形面積，并以其重心為圓心畫(huà)圓，使圓形區(qū)域與待測(cè)作物圖形相交的面積占待測(cè)作物圖形面積的80%，計(jì)算所繪圓形占整幅圖像的百分比，以此數(shù)值反饋調(diào)整電控伸縮桿的長(zhǎng)度，使所繪圓形區(qū)域占整幅圖像面積為30%，此時(shí)，所述各個(gè)位移傳感器得到的軌道位置信息即為待測(cè)作物的空間坐標(biāo)，然后進(jìn)入步驟010。

步驟010. 微控電腦17控制作物監(jiān)測(cè)裝置針對(duì)待測(cè)作物實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)。

如此，通過(guò)上述具體所設(shè)計(jì)的溫室作物生長(zhǎng)信息實(shí)時(shí)對(duì)等監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)方法，基于上述所具體設(shè)計(jì)的溫室作物生長(zhǎng)信息實(shí)時(shí)對(duì)等監(jiān)測(cè)裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)電控裝置的精確控制，自動(dòng)完成整個(gè)監(jiān)測(cè)過(guò)程，監(jiān)測(cè)速度快，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、連續(xù)監(jiān)測(cè)，并具有高通量、高回訪(fǎng)率的特點(diǎn)，有效提高作物監(jiān)測(cè)效率，一方面，可以科學(xué)指導(dǎo)設(shè)施環(huán)境調(diào)控、栽培管理和合理施肥，提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)和產(chǎn)量，降低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)；另一方面，為設(shè)施作物的育種或表型研究提供一種強(qiáng)有力的工具，有助于通過(guò)研究充分挖掘作物的生產(chǎn)潛力。

上面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式作了詳細(xì)說(shuō)明，但是本實(shí)用新型并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本實(shí)用新型宗旨的前提下做出各種變化。