基于立体栽培的植株重量实时监测方法、装置及立体栽培系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于立体栽培的植株重量实时监测方法、装置及立体栽培系统，包括获取植株的压力数据；将压力数据输入至根上部重量拟合模型，以分别获得植株的整株重量、根部重量和根上部重量。其优点在于，可以连续、实时、无损的获取植物生长过程中的重量信息，并且通过构建根上部重量拟合模型，获取有效的植物根上部和根部重量信息，具有较好的精度；提高了植物重量测量的效率和便捷性，从而为农业生产中的精准管理提供了可靠的作物生长状态信息。中的精准管理提供了可靠的作物生长状态信息。中的精准管理提供了可靠的作物生长状态信息。

【技术实现步骤摘要】
基于立体栽培的植株重量实时监测方法、装置及立体栽培系统


[0001]本专利技术涉及植株生长监测
，尤其涉及一种基于立体栽培的植株重量实时监测方法、装置、立体栽培系统、计算机设备及计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]农业生产正日益受极端气候条件、土地资源短缺和农业人口流失的威胁，亟需一种可以提高农业资源利用率的高效农业生产方式。以植物工厂为代表的立体栽培方式目前已广泛应用于各种作物的种植生产中。植物工厂是一种高度现代化、专业化、集成化的设施农业形式，其具有环境稳定可控，不受或很少受外界环境影响；周年计划生产，作物产量稳定；立体多层栽培，土地利用率高；作业自动化程度高等特点。植物生长监测对植物工厂的种植管理决策十分关键，通过对植物生长相关指标的实时监测和准确测量，可以为生产自动化提供有效的信息反馈。
[0003]植株重量反映了种植过程的能量转换效率，是量化评价植物生长的重要指标之一，同时也是衡量收获时间的重要指标，对植物生产管理具有重要意义。目前传统的植物重量称重方法需要人工拾取植物并用电子天平来测量植物重量，不仅破坏性大，而且费时费力，无法满足实际生产需求。
[0004]目前针对相关技术中存在的无法连续、实时、无损地获取植株重量等问题，尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对现有技术中的不足，提供一种基于立体栽培的植株重量实时监测方法、装置、立体栽培系统、计算机设备及计算机可读存储介质，以解决相关技术中存在的无法连续、实时、无损地获取植株重量等问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：
[0007]第一方面，提供一种基于立体栽培的植株重量实时监测方法，包括：
[0008]获取植株的压力数据；
[0009]将所述压力数据输入至根上部重量拟合模型，以分别获得所述植株的整株重量、根部重量和根上部重量，其中，所述整株重量＝所述根部重量+所述根上部重量；
[0010]其中，所述根上部重量拟合模型包括：
[0011]整株重量计算公式为P＝F
×
(V
‑
V0)，其中，F为校正系数，V为电压值，V0为重量为0的电压值；
[0012]根上部重量计算公式为L＝w
×
P+b，其中，w和b均为常数。
[0013]在其中的一些实施例中，还包括：
[0014]获取植株的生长周期的根部重量、根上部重量；
[0015]根据所述根部重量、所述根上部重量，分别生成根部重量动态曲线、根上部重量动
态曲线。
[0016]在其中的一些实施例中，获取植株的压力数据包括：
[0017]获取采样数据；
[0018]使用滤波算法对所述采样数据进行预处理，以获得压力数据。
[0019]在其中的一些实施例中，构建所述根上部重量拟合模型包括：
[0020]构建数据集，其中，所述数据集包括压力数据集和根上部重量数据集，所述压力数据集与所述根上部重量数据集相对应；
[0021]根据所述数据集构建基于统计分析的根上部重量拟合模型，获得根上部重量与压力数据的关系式；
[0022]对模型进行检验，使用均方根误差RMSE和决定系数R2评估根上部重量拟合模型的精度，完成模型构建。
[0023]第二方面，提供一种基于立体栽培的植株重量实时监测装置，用于执行如第一方面所述的植株重量实时监测方法，包括：
[0024]压力获取单元，用于获取植株的压力数据；
[0025]重量计算单元，用于将所述将所述压力数据输入至根上部重量拟合模型，以分别获得所述植株的整株重量、根部重量和根上部重量，其中，所述整株重量＝所述根部重量+所述根上部重量；
[0026]其中，所述根上部重量拟合模型包括：
[0027]整株重量计算公式为P＝F
×
(V
‑
V0)，其中，F为校正系数，V为电压值，V0为重量为0的电压值；
[0028]根上部重量计算公式为L＝w
×
P+b，其中，w和b均为常数。
[0029]在其中的一些实施例中，还包括：
[0030]输出单元，用于根据根部重量、所述根上部重量，分别生成根部重量动态曲线、根上部重量动态曲线。
[0031]在其中的一些实施例中，还包括：
[0032]模型构建单元，用于构建根上部重量拟合模型。
[0033]第三方面，提供一种立体栽培系统，包括：
[0034]立体栽培装置；
[0035]植株称重装置，所述植株称重装置设置于所述立体栽培装置的内部，用于实时获取植株重量；
[0036]控制装置，所述控制装置分别与所述立体栽培装置、所述植株称重装置连接。
[0037]在其中的一些实施例中，所述立体栽培装置包括：
[0038]支撑单元，所述支撑单元设置于水平面；
[0039]种植单元，所述种植单元设置于所述支撑单元的内部，所述种植单元的底部设置所述植株称重装置；
[0040]光照单元，所述光照单元设置于所述支撑单元的内部，位于所述种植单元的上部，并与所述控制装置连接，用于对所述种植单元的植株进行照明；
[0041]灌溉单元，所述灌溉单元与所述种植单元连通，并与所述控制装置连接，用于向所述种植单元输送液体。
[0042]在其中的一些实施例中，所述植株称重装置包括：
[0043]托盘单元，所述托盘单元设置于所述立体栽培装置的内部，用于承载植株；
[0044]压力监测单元，所述压力监测单元设置于所述托盘单元的底部，用于实时获取植株重量；
[0045]采集单元，所述采集单元分别与所述压力监测单元、所述控制装置连接，用于对所述压力监测单元传输的植株重量进行采集并转换；
[0046]图像获取单元，所述图像获取单元设置于所述立体栽培装置的内部，并与所述控制单元连接，用于实时监测植株图像。
[0047]第四方面，提供一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面所述的植株重量实时监测方法。
[0048]第五方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如第一方面所述的植株重量实时监测方法。
[0049]本专利技术采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
[0050]本专利技术的一种基于立体栽培的植株重量实时监测方法、装置、立体栽培系统、计算机设备及计算机可读存储介质，将植物生长位点固定在植株称重装置上，使得可以连续、实时、无损的获取植物生长过程中的重量信息，并且通过构建根上部重量拟合模型，获取有效的植物根上部和根部重量信息，具有较好的精度；提高了植物重量测量的效率和便捷性，从而为农业生产中的精准管理提供了可靠的作物生长状态信息。
附图说明
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于立体栽培的植株重量实时监测方法，其特征在于，包括：获取植株的压力数据；将所述压力数据输入至根上部重量拟合模型，以分别获得所述植株的整株重量、根部重量和根上部重量，其中，所述整株重量＝所述根部重量+所述根上部重量；其中，所述根上部重量拟合模型包括：整株重量计算公式为P＝F
×
(V
‑
V0)，其中，F为校正系数，V为电压值，V0为重量为0的电压值；根上部重量计算公式为L＝w
×
P+b，其中，w和b均为常数。2.根据权利要求1所述的植株重量实时监测方法，其特征在于，还包括：获取植株的生长周期的根部重量、根上部重量；根据所述根部重量、所述根上部重量，分别生成根部重量动态曲线、根上部重量动态曲线。3.根据权利要求1所述的植株重量实时监测方法，其特征在于，获取植株的压力数据包括：获取采样数据；使用滤波算法对所述采样数据进行预处理，以获得压力数据。4.根据权利要求1～3任一所述的植株重量实时监测方法，其特征在于，构建所述根上部重量拟合模型包括：构建数据集，其中，所述数据集包括压力数据集和根上部重量数据集，所述压力数据集与所述根上部重量数据集相对应；根据所述数据集构建基于统计分析的根上部重量拟合模型，获得根上部重量与压力数据的关系式；对模型进行检验，使用均方根误差RMSE和决定系数R2评估根上部重量拟合模型的精度，完成模型构建。5.一种基于立体栽培的植株重量实时监测装置，用于执行如权利要求1～4任一所述的植株重量实时监测方法，其特征在于，包括：压力获取单元，用于获取植株的压力数据；重量计算单元，用于将所述将所述压力数据输入至根上部重量拟合模型，以分别获得所述植株的整株重量、根部重量和根上部重量，其中，所述整株重量＝所述根部重量+所述根上部重量；其中，所述根上部重量拟合模型包括：整株重量计算公式为P＝F
×
(V
‑
V0)，其中，F为校正系数，V...

【专利技术属性】
技术研发人员：林涛，林智贤，傅荣美，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：