一种温室作物生长信息实时对等监测装置及监测方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种温室作物生长信息实时对等监测装置，通过电控悬挂轨道携带所需传感器和/或测试仪器，能够在所有待测作物的同一相对位置对其进行对等监测和/或测试，保证了监测和/或测试结果的一致性；本发明专利技术还涉及基于温室作物生长信息实时对等监测装置的监测方法，能够实现电控装置的精确控制，自动完成整个测试过程，测试速度快，可实现实时、连续监测，并具有高通量、高回访率的特点，有效提高作物监测效率。综上，本发明专利技术一方面，可以科学指导设施环境调控、栽培管理和合理施肥，提高农产品品质和产量，降低环境风险；另一方面，为设施作物的育种或表型研究提供一种强有力的工具，有助于通过研究充分挖掘作物的生产潜力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种温室作物生长信息实时对等监测装置及监测方法，属于温室作物自动监测

技术介绍
温室作物生长信息是指包括作物的表型特征、主要营养元素水平、水分和环境因子的综合信息。我国温室作物栽培总面积居世界第一位，其中代表设施园艺现代化水平的大型日光温室面积也在迅速增加。温室栽培作物大多为蔬菜或经济类作物，传统的栽培方式投入大量肥料和农药，一方面，大量的肥料和农药对环境保护和食品安全带来了巨大挑战，另一方面，肥料逐年累积，易造成土壤板结和土壤退化，严重影响农业的可持续发展。因此，亟需一种温室作物生长信息实时对等监测装置和方法，对温室内作物进行连续、准确、自动化的监测，最大限度的降低温室作物栽培中肥料和农药的投入，并充分挖掘作物的生产潜力。目前，作物生长信息监测方面已有一些相关研究，作物的营养状况可以通过长势、叶色和特定波段的光谱反射特征反映出来。基于这一原理，申请号为201210260259.0的专利技术专利申请，公开了一种利用作物可见光图像识别温室作物水肥胁迫状态的方法。申请号为201210010896.2的专利技术专利申请，公开了一种作物长势的监测方法，通过在温室内多处安装传感器，并对获取的原始信息进行处理得到温室内作物的长势状况，但这种监测方法中传感器位置固定，对温室内不同位置的植株进行测试时，会因视角和测试距离的差异引入额外的误差。申请号为201110363764.3的专利技术专利申请，公开了一种设施作物生长信息无损检测装置和方法，通过多传感器信息的融合，对作物营养、水分和长势等信息进行快速获取，但该装置仍需要专业人员来操作，测试速度较慢，不能自动监测温室内所有作物。申请号为201610006752.8的专利技术专利申请公开了一种农作物表型田间高通量主动测量装置与方法，该装置将传感器装在暗箱顶部，并利用桁架输送暗箱罩住被测植物，然后对作物进行测试，该装置虽然通过桁架实现了自动运行，但桁架系统过于庞大，无法应用于温室。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种采用全新智能结构架构，能够针对温室作物实现自动连续监测，提高农产品品质和产量，降低环境风险，有助于通过研究，充分挖掘作物生产潜力的温室作物生长信息实时对等监测装置。本专利技术为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本专利技术设计了一种温室作物生长信息实时对等监测装置，包括两根固定悬挂轨道、三个位移传感器、一根移动悬挂轨道、电机驱动器、电机控制板、微控电脑和作物监测装置；其中，两根固定悬挂轨道位于同一水平面上、彼此相互平行的设置于温室作物的上方，两根固定悬挂轨道中心点连线与固定悬挂轨道相垂直，且两根固定悬挂轨道之间在竖直方向上的投影区域覆盖整个温室作物区域；移动悬挂轨道通过两个电控滑块活动连接于两根固定悬挂轨道下方，移动悬挂轨道在其与固定悬挂轨道之间两个电控滑块的同步工作下水平移动，且移动悬挂轨道移动路径所构成的面水平；各个位移传感器分别设置于两根固定悬挂轨道、一根移动悬挂轨道上滑轨的其中一端，且位移传感器的检测端指向滑轨内；作物监测装置包括环境光照强度传感器、反射光照强度传感器、近红外相机和至少一个下探式装置，各个下探式装置分别包括电控滑块、电控伸缩杆、位移传感器、电控云台和图像采集装置；其中，各个下探式装置中，电控滑块与电控伸缩杆的顶端相连接，电控伸缩杆的底端侧面连接位移传感器，且该位移传感器的检测端竖直向下，电控伸缩杆的底端与电控云台相连接，电控云台的活动端上设置图像采集装置；近红外相机设置于其中一个下探式装置中电控伸缩杆的底端侧面；各个下探式装置分别通过其中的电控滑块活动连接于移动悬挂轨道下方，光照强度传感器和反射光照强度传感器共同设置在任意一个下探式装置中电控伸缩杆的底端，且光照强度传感器的检测端向上，反射光照强度传感器的检测端向下；电机控制板分别与微控电脑、电机驱动器相连接；各个电控滑块、各个电控伸缩杆和各个电控云台分别与电机驱动器相连接；各个位移传感器、以及环境光照强度传感器、反射光照强度传感器分别与电机控制板相连接，各个图像采集装置分别与微控电脑相连接；外部电源分别与各个电子器件相连接进行供电。作为本专利技术的一种优选技术方案：所述固定悬挂轨道、移动悬挂轨道上的滑轨均位于所在本体的下表面，所述移动悬挂轨道通过两个电控滑块活动连接于两根固定悬挂轨道下方，其中，该两个电控滑块分别活动设置于两根固定悬挂轨道下表面的滑轨中，并且该两个电控滑块分别与移动悬挂轨道的上表面相连接；所述各个下探式装置分别通过其中的电控滑块活动连接于移动悬挂轨道下方，其中，各个下探式装置中的电控滑块分别活动设置于移动悬挂轨道下表面的滑轨中，各个下探式装置中电控伸缩杆的顶端与对应电控滑块相连接。作为本专利技术的一种优选技术方案：所述两根固定悬挂轨道分别通过固定轨道安装连接件设置于温室作物的上方。作为本专利技术的一种优选技术方案：还包括电源转换模块，所述外部电源经过电源转换模块后，分别与各个电子器件相连接进行供电。作为本专利技术的一种优选技术方案：所述图像采集装置包括工业相机、多光谱成像仪、高光谱相机、热红外相机、激光扫描雷达、荧光成像仪等设备，以及非成像类测试仪器，各个图像采集装置分别与对应电控云台的活动端相连接设置。作为本专利技术的一种优选技术方案：还包括集线器，所述各个图像采集装置分别与集线器相连接后，集线器与所述微控电脑相连接。作为本专利技术的一种优选技术方案：还包括远程计算机，所述微控电脑与远程计算机之间通过无线通信方式进行信号交互。作为本专利技术的一种优选技术方案：还包括与远程计算机相连接的高速磁盘阵列。本专利技术所述一种温室作物生长信息实时对等监测装置采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本专利技术所设计的温室作物生长信息实时对等监测装置，通过电控悬挂轨道携带所需传感器和/或测试仪器，能够在所有待测作物的同一相对位置对其进行对等监测和/或测试，保证了监测和/或测试结果的一致性；其中，本专利技术提供的装置可同时在冠层、单株和、单叶水平上对作物进行监测，可以更准确的获得作物的表型、生长或营养指标；并且本专利技术提供的装置在监测和/或测试过程中，无需移动被测作物，可以保持作物的自然生长状态，最大限度的降低了监测和/或测试过程对作物造成的影响，一方面，可以科学指导设施环境调控、栽培管理和合理施肥，提高农产品品质和产量，降低环境风险；另一方面，为设施作物的育种或表型研究提供一种强有力的工具，有助于通过研究充分挖掘作物的生产潜力。与上述相应，本专利技术还提供了一种基于上述温室作物生长信息实时对等监测装置，能够实现电控装置精确控制，有效提高作物监测效率的温室作物生长信息实时对等监测装置监测方法。本专利技术为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本专利技术设计了一种基于温室作物生长信息实时对等监测装置的监测方法，温室作物区域中各株待测作物冠部水平面与作物种植区边界垂直相交的位置设置采用H级别冗余的二维码，所述监测方法包括如下步骤：步骤001.所述微控电脑控制作物监测装置移动工作，接收一帧近红外相机垂直俯视拍摄的近红外图像，并利用中值滤波进行降噪处理，再进行重采样，获得重采样图片；步骤002.微控电脑查找判断重采样图像是否包含二维码，是则进入步骤003，否则返回步骤001；步骤003.采用阈值法针对该包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种温室作物生长信息实时对等监测装置，其特征在于：包括两根固定悬挂轨道（1）、三个位移传感器（3）、一根移动悬挂轨道（4）、电机驱动器（7）、电机控制板（8）、微控电脑（17）和作物监测装置；其中，两根固定悬挂轨道（1）位于同一水平面上、彼此相互平行的设置于温室作物的上方，两根固定悬挂轨道（1）中心点连线与固定悬挂轨道（1）相垂直，且两根固定悬挂轨道（1）之间在竖直方向上的投影区域覆盖整个温室作物区域；移动悬挂轨道（4）通过两个电控滑块（5）活动连接于两根固定悬挂轨道（1）下方，移动悬挂轨道（4）在其与固定悬挂轨道（1）之间两个电控滑块（5）的同步工作下水平移动，且移动悬挂轨道（4）移动路径所构成的面水平；各个位移传感器（3）分别设置于两根固定悬挂轨道（1）、一根移动悬挂轨道（4）上滑轨的其中一端，且位移传感器（3）的检测端指向滑轨内；作物监测装置包括环境光照强度传感器（11）、反射光照强度传感器（12）、近红外相机（15）和至少一个下探式装置，各个下探式装置分别包括电控滑块（5）、电控伸缩杆（9）、位移传感器（3）、电控云台（10）和图像采集装置；其中，各个下探式装置中，电控滑块（5）与电控伸缩杆（9）的顶端相连接，电控伸缩杆（9）的底端侧面连接位移传感器（3），且该位移传感器（3）的检测端竖直向下，电控伸缩杆（9）的底端与电控云台（10）相连接，电控云台（10）的活动端上设置图像采集装置；近红外相机（15）设置于其中一个下探式装置中电控伸缩杆（9）的底端侧面；各个下探式装置分别通过其中的电控滑块（5）活动连接于移动悬挂轨道（4）下方，光照强度传感器（11）和反射光照强度传感器（12）共同设置在任意一个下探式装置中电控伸缩杆（9）的底端，且光照强度传感器（11）的检测端向上，反射光照强度传感器（12）的检测端向下；电机控制板（8）分别与微控电脑（17）、电机驱动器（7）相连接；各个电控滑块（5）、各个电控伸缩杆（9）和各个电控云台（10）分别与电机驱动器（7）相连接；各个位移传感器（3）、以及环境光照强度传感器（11）、反射光照强度传感器（12）分别与电机控制板（8）相连接，各个图像采集装置分别与微控电脑（17）相连接；外部电源分别与各个电子器件相连接进行供电。...

【技术特征摘要】
1.一种温室作物生长信息实时对等监测装置，其特征在于：包括两根固定悬挂轨道（1）、三个位移传感器（3）、一根移动悬挂轨道（4）、电机驱动器（7）、电机控制板（8）、微控电脑（17）和作物监测装置；其中，两根固定悬挂轨道（1）位于同一水平面上、彼此相互平行的设置于温室作物的上方，两根固定悬挂轨道（1）中心点连线与固定悬挂轨道（1）相垂直，且两根固定悬挂轨道（1）之间在竖直方向上的投影区域覆盖整个温室作物区域；移动悬挂轨道（4）通过两个电控滑块（5）活动连接于两根固定悬挂轨道（1）下方，移动悬挂轨道（4）在其与固定悬挂轨道（1）之间两个电控滑块（5）的同步工作下水平移动，且移动悬挂轨道（4）移动路径所构成的面水平；各个位移传感器（3）分别设置于两根固定悬挂轨道（1）、一根移动悬挂轨道（4）上滑轨的其中一端，且位移传感器（3）的检测端指向滑轨内；作物监测装置包括环境光照强度传感器（11）、反射光照强度传感器（12）、近红外相机（15）和至少一个下探式装置，各个下探式装置分别包括电控滑块（5）、电控伸缩杆（9）、位移传感器（3）、电控云台（10）和图像采集装置；其中，各个下探式装置中，电控滑块（5）与电控伸缩杆（9）的顶端相连接，电控伸缩杆（9）的底端侧面连接位移传感器（3），且该位移传感器（3）的检测端竖直向下，电控伸缩杆（9）的底端与电控云台（10）相连接，电控云台（10）的活动端上设置图像采集装置；近红外相机（15）设置于其中一个下探式装置中电控伸缩杆（9）的底端侧面；各个下探式装置分别通过其中的电控滑块（5）活动连接于移动悬挂轨道（4）下方，光照强度传感器（11）和反射光照强度传感器（12）共同设置在任意一个下探式装置中电控伸缩杆（9）的底端，且光照强度传感器（11）的检测端向上，反射光照强度传感器（12）的检测端向下；电机控制板（8）分别与微控电脑（17）、电机驱动器（7）相连接；各个电控滑块（5）、各个电控伸缩杆（9）和各个电控云台（10）分别与电机驱动器（7）相连接；各个位移传感器（3）、以及环境光照强度传感器（11）、反射光照强度传感器（12）分别与电机控制板（8）相连接，各个图像采集装置分别与微控电脑（17）相连接；外部电源分别与各个电子器件相连接进行供电。2.根据权利要求1所述一种温室作物生长信息实时对等监测装置，其特征在于：所述固定悬挂轨道（1）、移动悬挂轨道（4）上的滑轨均位于所在本体的下表面，所述移动悬挂轨道（4）通过两个电控滑块（5）活动连接于两根固定悬挂轨道（1）下方，其中，该两个电控滑块（5）分别活动设置于两根固定悬挂轨道（1）下表面的滑轨中，并且该两个电控滑块（5）分别与移动悬挂轨道（4）的上表面相连接；所述各个下探式装置分别通过其中的电控滑块（5）活动连接于移动悬挂轨道（4）下方，其中，各个下探式装置中的电控滑块（5）分别活动设置于移动悬挂轨道（4）下表面的滑轨中，各个下探式装置中电控伸缩杆（9）的顶端与对应电控滑块（5）相连接。3.根据权利要求1所述一种温室作物生长信息实时对等监测装置，其特征在于：所述两根固定悬挂轨道（1）分别通过固定轨道安装连接件（2）设置于温室作物的上方。4.根据权利要求1所述一种温室作物生长信息实时对等监测装置，其特征在于：还包括电源转换模块（6），所述外部电源经过电源转换模块（6）后，分别与各个电子器件相连接进行供电。5.根据权利要求1所述一种温室作物生长信息实时对等监测装置，其特征在于：所述图像采集装置包括工业相机（13）、多光谱成像仪（1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王远，施卫明，闵炬，
申请(专利权)人：中国科学院南京土壤研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32