一种智能植物培养箱及其在线监控与管理系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种智能培养箱及其在线监控与管理系统。属于培养箱技术领域。培养箱包括箱体及其上的控制模块、采样模块、执行装置、图像采集模块、编号设置与显示模块、植物高度采集模块和通信模块，所述采样模块用于采样光照、温度、CO

An intelligent plant incubator and its online monitoring and management system

The utility model relates to an intelligent incubator and an online monitoring and management system thereof. It belongs to the technical field of incubator. The incubator includes a control module, a sampling module, an executive device, an image acquisition module, a number setting and display module, a plant height acquisition module and a communication module, and the sampling module is used for sampling light, temperature and Co

【技术实现步骤摘要】
一种智能植物培养箱及其在线监控与管理系统
本技术涉及培养箱
，特别是涉及一种智能植物培养箱及其在线监控与管理系统，尤其涉及大量培养箱的统一监控与管理。
技术介绍
现有植物培养箱，主要有两种用途，一是用于实验条件下进行植物生长环境控制研究，二是用于小规模人工环境植物生产，如家庭植物种植柜应用等。这些植物培养箱针对不同植物的生长特点采用预设定或手动设置环境控制条件，调整植物生长环境达到控制植物生长目的。如申请号为CN201711114874.X的专利公开了一种微型植物培养箱，包括箱体、环境检测模块、主控模块和环境控制模块，环境检测模块，设置在所述箱体内侧，用于检测所述培养箱内部的环境信息；主控模块，与所述环境检测模块和环境控制模块相连，用于通过所述环境检测模块采集所述培养箱中的环境信息，并控制所述环境控制模块调节所述培养箱中的环境状况；所述环境控制模块，设置在所述箱体内侧，用于根据所述主控模块的控制信息调整所述培养箱内部的环境；其中，所述环境信息包括：温度、湿度、光照强度和二氧化碳浓度。这些植物培养箱系统不具备数据通信的能力，因此无法实现环境控制条件实时更新和生长状态实时采集的能力，只能按照设定的参数调整生长环境。在用于植物培养环境研究时难以进行大样本的连续实验，如正交试验通常高达几十上百组数据，如果加上平行组，则数量更多，通过对培养箱进行单个数据设置与采样非常慢，也容易出现问题；在小规模人工环境植物生产时难以具备多样化和可变的培养模式，从而灵活地根据实际生长状况进行参数调整；同时也存在工作量大、费时费力等缺点，因此在应用上存在着较大的局限性。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术实施例提供了一种智能植物培养箱及其在线监控与管理系统，可实现大量培养箱的在线大规模的设置与采样，能根据每个培养箱的环境情况与植物生长情况进行多样化、实时调整。另外，还能对分散的培养箱采集的数据进行保存与分析，便于大数据分析。所述方案如下：一方面，本技术实施例提供了一种智能植物培养箱，包括箱体11及其上的控制模块、采样模块114、执行装置、图像采集模块、编号设置与显示模块、植物高度采集模块和通信模块，所述采样模块114用于采样光照、温度、CO2浓度和湿度信息，图像采集模块用于获取植物生长情况的图像信息；编号设置与显示模块151用于设置并显示编号；植物高度采集模块用于获取植物的生长高度；通信模块，用于与上位机进行通信；所述执行装置包括执行模块及与其电连接的制冷结构、加热结构115、换气风扇117、CO2气阀112、加湿结构14和光源，所述采样模块114、执行模块、图像采集模块、编号设置与显示模块151、植物高度采集模块和通信模块与控制模块电连接。其中，本技术实施例中的箱体11前侧设有可开闭的箱门15，其内中部设有隔板13将其由上至下分割为培养空间与设备空间；所述隔板13上设有通气孔且其上放置有培养槽131；所述光源包括箱体11内顶部均匀分布的多个LED灯124；所述编号设置与显示模块151设于箱门15上部；所述加湿结构14和加热结构115设于设备空间中；所述CO2气阀112与培养空间连通；所述换气风扇117设于培养空间的侧壁上且与大气连通；所述采样模块114设于培养空间内且靠近培养槽131设置；所述制冷结构设于箱体11后侧，其蒸发器113设于培养空间内；所述控制模块和执行模块设于箱体11顶部的控制板121上。具体地，本技术实施例中的图像采集模块为设于箱体11内顶部的摄像头123；所述植物高度采集模块为多个设于箱体11内顶部的距离传感器125。进一步地，本技术实施例中的光源还包括光源电源单元122和LED恒流驱动单元126，所述控制模块通过执行模块与光源电源单元122电连接，所述LED恒流驱动单元126与光源电源单元122、控制模块和LED灯124电连接。具体地，本技术实施例中的控制模块包括STM32微控制器；所述执行模块包括多个继电器，所述制冷结构、加热结构115、CO2气阀112、换气风扇117、加湿结构14和光源电源单元122的供电回路上均设有继电器；所述距离传感器125与STM32微控制器的IIC接口电连接；所述通信模块和编号设置和显示模块151与STM32微控制器的串行接口电连接；所述采样模块114和摄像头123通过485接口单元与STM32微控制器的串行接口电连接；所述继电器的控制端与STM32微控制器的I/O接口电连接；所述LED恒流驱动单元126的控制端通过光耦与STM32微控制器的PWM接口电连接。优选地，本技术实施例中的LED灯124包括多个蓝色LED灯、多个红色LED灯和多个白色LED灯，所述LED恒流驱动单元126包括至少三个LED恒流驱动电路；10-15个红色LED灯串联后构成一串，两串红色LED灯再并联构成一组；6-12个蓝色LED灯串联后构成一串，两串蓝色LED灯再并联构成一组；6-12个白色LED灯串联后构成一串，两串白色LED灯再并联构成一组；每组LED灯各自与一个LED恒流驱动电路电连接；所述白色LED灯、红色LED灯和蓝色LED灯均匀分布在箱体11内顶部的灯板12上，所述摄像头123设于灯板12中部，3-6个距离传感器125设于灯板12上且围绕摄像头123均匀分布。具体地，本技术实施例中的通信模块为WIFI模块111。具体地，本技术实施例中的编号设置与显示模块151包括微控制器单元、触摸按键单元、多个移位寄存器和多个数码管，每个数码管与一个移位寄存器电连接，所述微控制器单元与触摸按键单元、移位寄存器和控制模块电连接。另一方面，本技术实施例还提供了一种智能植物培养箱的在线监控与管理系统，该系统包括上位机2及多个前述的智能植物培养箱1，所述智能植物培养箱1的通信模块通过网络与上位机2连接。本技术实施例提供的技术方案的有益效果为：1、采用了具有网络接入能力的植物培养箱，以及能够进行数据收集和分析的上位机，使得植物培养过程可以在较为稳定和可控的植物培养箱中进行，并能够在不需要人工干预的情况获得稳定可控的植物培养过程。2、培养过程中的相关参数的收集和分析由上位机自动完成，可以极大地减轻农业科研人员或种植人员的劳动强度，实现无人栽培。3、通过网络可以进行集中式或分布式的大规模植物培养，满足特定农业生产需要，如家庭植物工厂智能远程管理，特殊生产环境下的远程种植等。4、通过在植物培养箱内设置加湿结构、二氧化碳气阀、蒸发器、辅助加热器、压缩机、换气风扇、冷凝器、LED灯等环境调节结构，可通过控制板根据上位机设置的植物培养箱环境设置参数，控制各环境调节结构完成相关参数调整。5、通过在植物培养箱内安装摄像头，高度传感器等植物生长状态参数监测结构，可以实时采集植物生长状况。植物培养箱通过通信模块定期将植物培养箱环境参数和植物生长状态参数上传到控制上位机，存入控制上位机数据库，为后续优化培养过程提供依据。6、利用上位机，收集植物培养箱环境参数和植物生本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能植物培养箱，包括箱体(11)及其上的控制模块、采样模块(114)和执行装置，所述采样模块(114)用于采样光照、温度、CO

【技术特征摘要】
1.一种智能植物培养箱，包括箱体(11)及其上的控制模块、采样模块(114)和执行装置，所述采样模块(114)用于采样光照、温度、CO2浓度和湿度信息，所述执行装置包括执行模块及与其电连接的制冷结构、加热结构(115)、换气风扇(117)、CO2气阀(112)、加湿结构(14)和光源，所述采样模块(114)和执行模块与控制模块电连接；其特征在于，所述培养箱还包括：
图像采集模块，用于获取植物生长情况的图像信息；
编号设置与显示模块(151)，用于设置并显示编号；
植物高度采集模块，用于获取植物的生长高度；
通信模块，用于与上位机进行通信；
所述图像采集模块、编号设置与显示模块(151)、植物高度采集模块和通信模块与控制模块电连接。


2.根据权利要求1所述的智能植物培养箱，其特征在于，所述箱体(11)前侧设有可开闭的箱门(15)，其内中部设有隔板(13)将其由上至下分割为培养空间与设备空间；所述隔板(13)上设有通气孔且其上放置有培养槽(131)；所述光源包括箱体(11)内顶部均匀分布的多个LED灯(124)；所述编号设置与显示模块(151)设于箱门(15)上部；所述加湿结构(14)和加热结构(115)设于设备空间中；所述CO2气阀(112)与培养空间连通；所述换气风扇(117)设于培养空间的侧壁上且与大气连通；所述采样模块(114)设于培养空间内且靠近培养槽(131)设置；所述制冷结构设于箱体(11)后侧，其蒸发器(113)设于培养空间内；所述控制模块和执行模块设于箱体(11)顶部的控制板(121)上。


3.根据权利要求2所述的智能植物培养箱，其特征在于，所述图像采集模块为设于箱体(11)内顶部的摄像头(123)；所述植物高度采集模块为多个设于箱体(11)内顶部的距离传感器(125)。


4.根据权利要求3所述的智能植物培养箱，其特征在于，所述光源还包括光源电源单元(122)和LED恒流驱动单元(126)，所述控制模块通过执行模块与光源电源单元(122)电连接，所述LED恒流驱动单元(126)与光源电源单元(122)、控制模块和LED灯(124)电连接。


5.根据权利要求4所述的智能植物培...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁晓波，朱敏，张宁，董乐，王琦，廖洪源，
申请(专利权)人：珠海横琴食品安全研究院，
类型：新型
国别省市：广东;44