一種流水線式植物生長監測系統的製作方法

2023-06-06 02:55:26 2

本實用新型涉及植物監測設備領域，具體涉及一種流水線式植物生長監測系統。

背景技術：

植物長勢參數的分析與育種和栽培息息相關。傳統的長勢數據的獲取主要是通過手工測量和照相後軟體分析進行。手工測量可以獲取植物直徑、葉長、葉片數目等指標，照相後軟體分析或通過葉面積儀可以獲取植物的葉長、葉寬、葉面積、葉傾角等指標。這些測量結果準確性較低，重複性差，工作繁瑣，工作量大，這些缺點大大限制了大規模育種或栽培試驗的效率。鑑於大量的植物長勢信息對育種學和栽培學的研究意義巨大，必須要依託準確科學的系統的植物監測平臺去完成工作。

目前國外有類似的成套設備，自動化程度較高，但造價極高，甚至達千萬之巨，不適合中國國情，使得其推廣應用受到限制，造成本領域工作效率相對較低。

技術實現要素：

(一)要解決的技術問題

針對國外成套設備造價極高而我國本領域技術設備欠缺，工作效率較低的現狀，本實用新型提供一種流水線式植物生長監測系統。

(二)技術方案

本實用新型提供一種流水線式植物生長監測系統，包括：

傳送帶流水線，用於放置並傳送種植盆，所述傳送帶流水線包括支撐架、設於支撐架上的軌道、在所述軌道上的鏈板、與鏈板連接用於驅動所述鏈板的鏈輪以及用於提供動力的驅動電機。

監測機構，包括超聲波傳感器、紅外溫度傳感器、相機和光譜相機，所述光譜相機和超聲波傳感器位於所述傳送帶流水線的上方，所述紅外溫度傳感器設於所述傳送帶流水線的斜上方，所述相機設於所述傳送帶流水線的一側；

控制機構，分別與所述超聲波傳感器、紅外溫度傳感器、相機和光譜相機電性連接。

其中，還包括監測支架，所述監測支架包括支架本體和支架平臺，所述超聲波傳感器、紅外溫度傳感器、相機和光譜相機設置在所述支架本體上，所述控制機構設置在所述支架平臺上。

其中，所述支架本體為折線形。

其中，所述支架本體上設有弧形槽限位部，所述紅外溫度傳感器通過U型卡子安裝在所述弧形槽限位部。

其中，所述控制機構設有水分接收模塊，所述傳送帶流水線的側邊設有澆水管，所述澆水管與外部供水源連接，所述水分接收模塊接收設於所述種植盆中的水分傳感器檢測的水分信號，所述控制機構根據所述水分信號控制所述澆水管打開或者關閉。

其中，還包括二維碼識別器，所述二維碼識別器可以識別對應植物的二維碼標籤並存儲所述超聲波傳感器、紅外溫度傳感器、相機和光譜相機的數據，反饋給所述控制機構。

其中，還包括冷光燈和背景板，所述冷光燈設於所述監測支架上，用於給所述監測機構補光，以保證每次拍照的一致性，所述背景板設於所述相機相對於所述傳送帶流水線的另一側。

其中，還包括光電傳感器，用於監測是否有所述種植盆經過，並反饋給所述控制機構。

其中，所述傳送帶流水線上還固定有種植盆架，所述種植盆放置於所述種植盆架上。

(三)有益效果

本實用新型公開一種流水線式植物生長監測系統，通過各種監測設備拍攝植物光譜圖、監測植物株高、測定植物冠層溫度和拍攝植物冠層數字圖像，並用控制機構加以控制，利用傳送帶流水線形成一個完整的流水線式植物生長監測系統，其性價比高，自動化程度高。

附圖說明

圖1為本實用新型一種流水線式植物生長監測系統的結構圖；

圖2為本實用新型一種流水線式植物生長監測系統的局部結構圖；

圖3為本實用新型一種流水線式植物生長監測系統的監測支架的結構圖；

圖4為本實用新型監測支架上的限位部件的結構圖。

圖中：1、光譜相機；2、支架平臺；21、鍵盤；22、操作按鈕；23、顯示器；25、控制機構；26、相機座；27、溫度傳感器支架；271、連接板；272、連接孔；273、安裝板；274、弧型槽；28、冷光燈；29、監測支架；3、光電傳感器；4、二維碼識別器；5、澆水管；6、水分傳感器；7、傳送帶流水線；71、鏈板；72、軌道；73、支撐架；74、鏈輪；8、種植盆架；9、種植盆；10、植物；11、背景板；12、超聲波傳感器；13、紅外溫度傳感器；14、相機；15、U型卡子；16、電磁閥；17、二維碼標籤。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實例用於說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的範圍。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。

如圖1所示，本實用新型公開一種流水線式植物生長監測系統，包括：

傳送帶流水線7，用於放置並傳送種植盆9，所述傳送帶流水線7包括軌道72、在所述軌道72上的鏈板71、與所述鏈板71連接用於驅動所述鏈板71的鏈輪74以及用於提供動力的驅動電機；

監測機構，包括超聲波傳感器12、紅外溫度傳感器13、相機14和光譜相機1，所述光譜相機1和超聲波傳感器12位於所述傳送帶流水線7的上方，所述紅外溫度傳感器13設於所述傳送帶流水線7的斜上方，所述相機1設於所述傳送帶流水線7的一側；

控制機構25，用於控制植物10生長監測系統的工作與停止、輸入監測指令以及存儲和監測所述超聲波傳感器12、紅外溫度傳感器13、相機14和光譜相機1的數據。

具體的，傳送帶流水線7下設有支撐架73，用於穩定整個監測系統。傳送帶流水線7上可以放置並傳送若干株種植盆9，種植盆9通過種植盆架8固定，且種植盆架8與傳送帶流水線7不發生相對位移，一方面可以保證傳送過程中平穩，種植盆9不側翻，另一方面可以保證運行過程中種植盆9與傳送帶流水線7的相對位置不變，這樣也就保證各監測器每次監測到的數據都是植物同一個角度的數據，確保數據一致性。利用光譜相機1拍照植物10的光譜圖像，監測植物10的發育、健康狀況以及生長條件等，並且本實用新型的光譜相機為高光譜相機；超聲波傳感器12監測植物10株高；紅外溫度傳感器測定植物10冠層溫度；相機14拍攝植物10冠層圖像，可以提取植物長勢特徵；控制機構25接收、存儲並監測上述信息，並能控制系統的工作與停止，還能利用指令來控制監測系統，例如控制某個監測設備的工作狀態，調出植物的某些生長信息等。

本實用新型通過各種植物監測設備監測植物的生長情況，並利用控制機構收集數據和控制監測系統，利用傳送帶流水線形成一個完整的流水線式植物生長檢測系統，其性價比高，自動化程度高。

如圖3所示，還包括監測支架29，還包括監測支架29，所述監測支架29包括支架本體和支架平臺2，所述超聲波傳感器12、紅外溫度傳感器13、相機14和光譜相機1設置在所述支架本體上，所述控制機構25設置在所述支架平臺2上。具體的，支架本體為折線形，光譜相機1和超聲波傳感器12設置在支架本體上頂板的內側；紅外溫度傳感器設置在支架本體斜板的內側，並用溫度傳感器支架27固定；斜板上還設有冷光燈28，用於給檢測儀器補光，以保證每次拍照的一致性，並且不對光照射到的植物產生溫度影響，優選地，冷光燈個數為四個，並均勻分布於斜板上，以保證冷光燈照射均勻；相機14設於支架本體的側板上，並用相機座26固定。上述上頂板、斜板和側板形成支架本體。支架本體和支架平臺2相連接，支架平臺2上放置控制機構25。其中控制機構25包括：鍵盤21，用於編寫程序和輸入控制指令；操作按鈕22，用於啟動和關閉電源；顯示器23，用於觀察系統運行狀態及監測圖像預覽；控制機構25，主要存儲系統控制程序以及存儲監測數據。

如圖4所示，監測本體上設有限位部件274，所述限位部件274為一個圓弧條形孔，其中限位部274安裝於安裝板273上，並通過U型卡子15將所述紅外溫度傳感器13可滑動的安裝於所述圓弧條形孔上，用於調整所述紅外溫度傳感器13的角度，便於測定植物不同部位的溫度。具體的，限位部件274設於溫度傳感器支架27上，溫度傳感器支架27上設有連接孔272，用於將溫度傳感器支架27通過連接板271固定在斜板上。

如圖2所示，還包括澆水管5，所述控制機構設有水分接收模塊，所述傳送帶流水線7的側邊設有澆水管5，所述澆水管5與外部供水源連接，所述水分接收模塊接收設於所述種植盆中的水分傳感器6檢測的水分信號，所述控制機構根據所述水分信號控制所述澆水管打開或者關閉。

其中，還包括二維碼識別器4和二維碼標籤17，所述二維碼標籤17貼於所述種植盆9側壁，所述二維碼識別器4用於識別所述二維碼標籤17，並存儲所述超聲波傳感器12、紅外溫度傳感器13、相機14和光譜相機1的數據，反饋給所述控制機構25。

其中，還包括冷光燈28和背景板11，所述冷光燈28設於所述監測支架29上，用於給所述監測機構補光，以保證每次拍照的一致性，並且不對光照射到的植物產生溫度影響。所述背景板11設於所述相機14相對於所述傳送帶流水線7的另一側，背景板11通常為白板，避免拍照時對植物10圖像造成幹擾，以提高後期圖像處理的精度。

其中，還包括光電傳感器，用於監測是否有所述種植盆9經過，並反饋給所述控制機構25，控制機構25在發出指令，是否要停止傳送帶流水線7運動，進行監測。

本實用新型的工作流程如下：

根據監測需要在控制機構25中的控制軟體中寫入運行程序，設定拍照、株高、溫度的監測時段，一般監測從上午10點開始，此時光照充足而又不強烈，未到監測時段時，傳送帶流水線7保持靜止，冷光燈28處於關閉狀態，水分傳感器6監測各個種植盆9中土壤的水分信息並無線發送到控制機構25，通過控制機構25對接收到的數據處理後判斷種植盆9是否需要灌水，記錄下需要灌水的植物信息，並將信息同步更新到二維碼標籤17，到預測監測時段時，由控制機構25控制冷光燈28開啟，傳送帶流水線7開始運轉，當光電傳感器3檢測到有種植盆9通過時控制機構25通過控制傳送帶流水線7的電源使其暫停20s，首先由二維碼識別器4讀取該二維碼標籤17信息，由控制機構25判斷是否需要灌水並根據信息設定灌水量，若需要灌水，則控制機構25向電磁閥16發出指令開啟電磁閥16，向對應植物10灌水，到達設定灌水量後關閉電磁閥16；若植物10不需要灌水，電磁閥16不動作，同時高光譜相機1拍照光譜圖像、超聲波傳感器12監測植物株高、紅外溫度傳感器13測定植物冠層溫度、相機14拍攝植物冠層數字圖像，並將以上監測信息存儲於相應二維碼標籤17的信息目錄下，並傳送給控制機構25，利用顯示器可以觀察植物的生長狀況，完成一個種植盆9的監測，20s後，傳送帶流水線7重新啟動，當光電傳感器3檢測到有種植盆9通過時重複上述動作，直到所有種植盆9都監測一遍，完成整個監測過程，傳送帶流水線7停止運轉，冷光燈28關閉。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。