一种小型智能化植物生长系统技术方案

本发明专利技术公开了一种小型智能化植物生长系统。由于植物生长状态监控系统监控植物的实时形态变形信息及生理信息；后台服务器根据植物的实时形态变形信息及实时生理信息生成实时三维模型，并根据预先存储的标准三维模型以及生成的实时三维模型，生成环境条件调整策略，包括对温度、湿度、CO2浓度、营养液液位、营养液浓度、营养液酸碱度的调整，以根据所述环境条件调整策略调整植物生长的温度、湿度、CO2浓度、营养液液位、营养液浓度、营养液酸碱度，由后台服务器生成调整策略，无须家庭中的用户参与，因此，降低了系统操作的难度，降低了对使用者的技术要求，提高了用户体验。

【技术实现步骤摘要】
一种小型智能化植物生长系统
本专利技术属于植物种植
，具体地说，涉及一种小型智能化植物生长系统。
技术介绍
智能化植物生长系统是通过设施内高精度环境控制实现农作物周年连续生产的高效农业系统，利用计算机对植物生育的温度、湿度、光照、CO2浓度以及营养液等环境条件进行自动控制，使设施内植物生物不受或很少受自然条件制约的省力型生产。智能化植物生长系统是现代设施农业发展的高级阶段，是一种高投入、高技术、精装备的生产体系，集生物技术、工程技术和系统管理于一体，使农业生产从自然生态束缚中脱离出来，按计划周年性进行植物产品生产的工厂化农业系统。智能化植物生长系统一般包括：植物生长支架、人工补光子系统、营养液供给子系统、环境控制系统等等。植物生长支架上放置有植物生长床，植物生长床上设置有若干个种植盘，每个种植盘中种植有若干株植物，比如蔬菜、药材等等，植物实际上直接浸在植物盘中。人工补光子系统用于通过人工光源给植物提供模拟的光照条件，营养液供给子系统用于给植物提供其成长所需的营养成分，环境控制系统用于根据对植物生长环境的监控，比如温度、湿度等来实时调整植物生长的环境条件。通过上述系统可以智能化控制植物生育的温度、湿度、光照、CO2浓度以及营养液等环境条件，可以给植物提供一个完全适应其生长的环境，摆脱了外部自然环境对植物生长的影响。比如，通过人工补光系统提供植物进行光合作用必须的自然光，通过营养液供给子系统提供植物生长所需要的养分，通过环境控制系统监控并调整环境等等。专利技术人在实现本专利技术的过程中发现，由于上述智能化植物生长系统对植物生长的可控性，其除了可应用于工厂化的农业系统，还可以应用于家庭居住环境的优化，比如空气质量的提高。但是，由于上述智能化生长系统依赖于计算机技术，集生物技术、工程技术和系统管理于一体，如果要熟练使用该系统的话，对使用者来说要求较高，用户体验较差。另外，鱼缸也成为家庭环境美化中的一有效工具，亟待提供一种技术方案以将鱼缸与上述家庭环境的智能化植物生长系统结合，以形成一个更为系统的家庭美化工具，降低系统操作的难度，降低对使用者的技术要求，提高用户体验。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种小型智能化植物生长系统，用以克服或避免现有技术中的上述技术问题。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种小型智能化植物生长系统，其至少包括智能化生长设备以及后台服务器，所述智能化生长设备包括植物生长架、光源系统、营养液供给系统、环境监控系统、植物生长状态监控系统，所述植物生长支架上设置有植物生长床，所述植物生长床上设置有若干个种植盘，每个所述种植盘中种植有若干株植物，所述植物生长床开设有营养液输入口和营养液输出口；光源系统包括若干组人工光源，人工光源固定在其对应植物生长床的正上方；营养液供给系统用于通过所述营养液输入口和营养液输出口调整向所述植物生长床的营养液补给量；所述环境监控系统包括湿度传感器、温度传感器、CO2浓度传感器、营养液液位传感器、营养液浓度传感器、酸碱度传感器，用于分别对植物生长的温度、湿度、CO2浓度、营养液液位、营养液浓度、营养液酸碱度进行实时监测；植物生长状态监控系统用于监控植物的实时形态变形信息及生理信息；后台服务器根据植物的实时形态变形信息及实时生理信息生成实时三维模型，并根据预先存储的标准三维模型以及生成的实时三维模型，生成环境条件调整策略，包括对温度、湿度、CO2浓度、营养液液位、营养液浓度、营养液酸碱度的调整，以根据所述环境条件调整策略调整植物生长的温度、湿度、CO2浓度、营养液液位、营养液浓度、营养液酸碱度。优选地，在本专利技术的一实施例中，所述植物生长状态监控系统包括：植物形态变形监控单元以及生理信息监控单元，所述植物形态变形监控单元用于通过获取植物的三维点云或特征点信息，以监控植物的实时形态变形信息，所述生理信息监控单元用于通过多谱图像获取植物的图像信息，以监控植物的实时生理信息。优选地，在本专利技术的一实施例中，所述植物形态变形监控单元包括数字化仪、三维激光扫描仪或者数字相机中的任一种或多种的组合。优选地，在本专利技术的一实施例中，所述生理信息监控单元包括固定光谱探头、多光谱相机，所述固定光谱探头用于获取植物的光谱数据，以获取植物图像的特征波长数据，所述多光谱相机用于植物的近红外图像以及RGB、CIR模式的合成图像，以获取植物图像的光谱信息。优选地，在本专利技术的一实施例中，所述系统还包括数据存储服务器，用于根据元数据标准存储监测到的温度、湿度、CO2浓度、营养液液位、营养液浓度、营养液酸碱度信息，以生成实时形态变形信息，以及实时生理信息。优选地，在本专利技术的一实施例中，基于图像三维重建或点云的重建或参数化建模，所述后台服务器根据植物的实时形态变形信息及实时生理信息生成实时三维模型。优选地，在本专利技术的一实施例中，所述光源系统、营养液供给系统、环境监控系统、植物生长状态监控系统之间通过ZIGBEE无线通讯协议进行数据传输，所述光源系统、营养液供给系统、环境监控系统、植物生长状态监控系统分别对应一个带状网络子网，每个带状网路子网中的设备对应一个网络节点。优选地，在本专利技术的一实施例中，所述后台服务器为现场服务器，所述现场服务器包括用户信息管理模块，用于对登陆后台服务器的用户进行身份认证，并向身份认证通过后的用户提供数据查询。优选地，在本专利技术的一实施例中，所述系统还包括报警模块，用于当监测到的温度、湿度、CO2浓度、营养液液位、营养液浓度、营养液酸碱度超过对应设定的报警阈值时，产生报警信息。优选地，在本专利技术的一实施例中，所述基于点云的重建包括：对实时形态变形信息进行预处理，对点数据进行去噪、精简；通过对点云数据点之间的建立三角关系或者多边形结构关系，搭建多边形网络；再进行数据分割以从点云数据表面特征提取过程中测量数据分类转变为造型数据；最后在进行曲面的拟合从而最终形成植物的实时三维模型；所述去噪包括：以每个三维点为球心，通过设定球的半径和球内点云的个数，不满足相应的阈值，则认为该点为噪声点并将其剔除；所述精简包括：对散乱的数据点云进行预处理，使其按照纵向和横向的层排列，依据横向水平层的点形成的曲线的曲线变化程度给数据点分别赋予不同的权值；按照纵向层进行处理，对数据点赋予纵向权值；依据数据点的横纵向权值将点云划分为若干不同区域，保留每个区域中权值大的点，并将其记为节点；对每个横向和纵向区域中的2个节点中间的点按照一定的规则精简，最后得到精简后的点云数据。与现有的方案相比，由于植物生长状态监控系统监控植物的实时形态变形信息及生理信息；后台服务器根据植物的实时形态变形信息及实时生理信息生成实时三维模型，并根据预先存储的标准三维模型以及生成的实时三维模型，生成环境条件调整策略，包括对温度、湿度、CO2浓度、营养液液位、营养液浓度、营养液酸碱度的调整，以根据所述环境条件调整策略调整植物生长的温度、湿度、CO2浓度、营养液液位、营养液浓度、营养液酸碱度，由后台服务器生成调整策略，无须家庭中的用户参与，因此，降低了系统操作的难度，降低了对使用者的技术要求，提高了用户体验。附图说明图1为本申请实施例一智能化植物生长系统的结构框图；图2为本申请实施例二智能化生长设备的结构框图；图3为本申请实施例三植物生长状态监本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小型智能化植物生长系统，其特征在于，包括智能化生长设备以及后台服务器，所述智能化生长设备包括植物生长架、光源系统、营养液供给系统、环境监控系统、植物生长状态监控系统，所述植物生长支架上设置有植物生长床，所述植物生长床上设置有若干个种植盘，每个所述种植盘中种植有若干株植物，所述植物生长床开设有营养液输入口和营养液输出口；光源系统包括若干组人工光源，人工光源固定在其对应植物生长床的正上方；营养液供给系统用于通过所述营养液输入口和营养液输出口调整向所述植物生长床的营养液补给量；所述环境监控系统包括湿度传感器、温度传感器、CO2浓度传感器、营养液液位传感器、营养液浓度传感器、酸碱度传感器，用于分别对植物生长的温度、湿度、CO2浓度、营养液液位、营养液浓度、营养液酸碱度进行实时监测；植物生长状态监控系统用于监控植物的实时形态变形信息及生理信息；后台服务器根据植物的实时形态变形信息及实时生理信息生成实时三维模型，并根据预先存储的标准三维模型以及生成的实时三维模型，生成环境条件调整策略，包括对温度、湿度、CO2浓度、营养液液位、营养液浓度、营养液酸碱度、光照强度和光色的调整，以根据所述环境条件调整策略调整植物生长的温度、湿度、CO2浓度、营养液液位、营养液浓度、营养液酸碱度、光照强度和光色。...

【技术特征摘要】
1.一种小型智能化植物生长系统，其特征在于，包括智能化生长设备以及后台服务器，所述智能化生长设备包括植物生长架、光源系统、营养液供给系统、环境监控系统、植物生长状态监控系统，所述植物生长支架上设置有植物生长床，所述植物生长床上设置有若干个种植盘，每个所述种植盘中种植有若干株植物，所述植物生长床开设有营养液输入口和营养液输出口；光源系统包括若干组人工光源，人工光源固定在其对应植物生长床的正上方；营养液供给系统用于通过所述营养液输入口和营养液输出口调整向所述植物生长床的营养液补给量；所述环境监控系统包括湿度传感器、温度传感器、CO2浓度传感器、营养液液位传感器、营养液浓度传感器、酸碱度传感器，用于分别对植物生长的温度、湿度、CO2浓度、营养液液位、营养液浓度、营养液酸碱度进行实时监测；植物生长状态监控系统用于监控植物的实时形态变形信息及生理信息；后台服务器根据植物的实时形态变形信息及实时生理信息生成实时三维模型，并根据预先存储的标准三维模型以及生成的实时三维模型，生成环境条件调整策略，包括对温度、湿度、CO2浓度、营养液液位、营养液浓度、营养液酸碱度、光照强度和光色的调整，以根据所述环境条件调整策略调整植物生长的温度、湿度、CO2浓度、营养液液位、营养液浓度、营养液酸碱度、光照强度和光色；基于图像三维重建或点云的重建或参数化建模，所述后台服务器根据植物的实时形态变形信息及实时生理信息生成实时三维模型具体包括：从图形化系统接口中获取植物的映射变换矩阵MT，aij指平移旋转、缩放、投影，其次，生成的向量集合P∈{P1P2P3.....Pn}，n是现有的顶点数量，p向量为行向量描述方式，bn是行向量描述方式中的一个元素，MT是最终映射变换矩阵，Vmax是点集中所有xyz分量中的最大值所组成的新向量，Vmin是集中所有xyz分量中的最小值所组成的新向量：Pn＝(b11b12b13b14)PT＝PMTPVmax＝Max(PT)PVmin＝Min(PT)由Vmax构成向量空间PVmax，PVmin构成一个子空间B；对集合P中的植物进行变换变换得到的最终投影矩阵如下：Vmax＝Max(Bn*M)Vmin＝Min(Bn*M)其中，Max和Min函数是对向量的单个分量继续对比得到的最终值，Q为植物边框的面积，Vmaxr是VmaxX轴向的分量，Vminx是VminX轴向的分量，Vmaxy是VmaxY轴向的分量，Vminy是VminY轴向的分量，详细如下：Q＝||Vmaxr-Vminx||*||Vmaxy-Vminy||。2.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚先进，萧俊丞，赖立民，
申请(专利权)人：北京中农腾达科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11