【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种智能一体化种菜机、控制方法及种子发芽状态识别方法，属于基于人工智能的农业。
技术介绍
1、无土栽培，也称为水培，指不使用土壤，而是通过人工配置的营养液来供给植物所需的矿物营养，从而实现植物的生长和发育。
2、随着人们对生活质量要求的提高，无土栽培种菜机也逐渐兴起，但是现有种菜机的智能化程度不高，仅能实现定时控制和遥控控制。并且，现有种菜机缺乏检测种子发芽率和利用保温膜控制温度的研究，无法满足蔬菜从种子生长为成熟植株的灌溉和温度需求。因此，专利技术一种面向家居种植的智能控制一体化种菜机来解决以上问题还是很有必要的。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种智能一体化种菜机及控制方法，以至少解决现有技术中提及的现有种菜机智能化程度不高、不能识别种子发芽率的问题。
2、本专利技术的技术方案是：
3、根据本专利技术的第一方面，提供了一种智能一体化种菜机，包括机体外壳1、环境检测模块、智能控制模块、第一执行部件、种子发芽率识别模块、第二执行部件；所述机体外壳1包括底座2、支撑杆3、安装板4、圆锥台式种植架5、营养仓8；所述底座2设有第一槽口，用于设置相对底座2进行抽拉运动的营养仓8；所述底座2设有第二槽口，以用于安装智能控制模块；所述底座2上安装圆锥台式种植架5，所述圆锥台式种植架5与所述营养仓8通过所述底座2上开设的回收口9呈相通布置；所述底座2通过沿圆锥台式种植架5轴向方向布置的支撑杆3与所述安装板4连接，且安装板4与圆锥台式种植架5之
4、进一步地，所述安装板4下方设有可拆卸的横向杆24；所述底座2靠近第一槽口一侧设有作为液位传感器放置口19的第三槽口。
5、进一步地，所述环境检测模块包括温湿度传感器15、光照传感器16、液位传感器28、液晶显示屏18、温度传感器；所述温湿度传感器15安装在底座2的上方，并被圆锥台式种植架5所覆盖，用于检测圆锥台式种植架5内部的温度和湿度，将内部温度作为第一环境信息，将湿度作为第二环境信息；所述温度传感器用于检测室外温度信息，将室外温度作为第一环境信息；所述光照传感器16安装于横向杆24远离中心一侧，用于检测光照强度，将光照强度作为第一环境信息；所述液位传感器28安装于液位传感器放置口19内，用于检测营养仓8内营养液液位；所述液晶显示屏18安装于一侧支撑杆3的外侧，用于显示检测到的第一、二环境信息，用于营养液液位不足的提示。
6、进一步地，所述第一执行部件包括：
7、灯带7，所述灯带7安装在两侧支撑杆3的内侧，所述支撑杆3内侧为靠近圆锥台式种植架5的一侧，以用于所述智能控制模块根据接收的第一环境信息驱动灯带7打开/关闭；
8、弧形轨道23，所述弧形轨道23安装在所述安装板4靠近圆锥台式种植架5一侧，所述弧形轨道23上设置有滑片以连接保温膜，以用于所述智能控制模块根据接收的第一环境信息驱动电机模块，通过电机模块驱动滑片运动，通过滑片运动带动保温膜拉开/关闭。
9、进一步地，所述第二执行部件包括导液管10、滴液管11、第一水泵、第二水泵；所述滴液管11安装在圆锥台式种植架5的内部，以圆形环绕在每层圆台内部；所述导液管10安装在圆锥台式种植架5的内部，连接上下层的滴液管11；所述滴液管11上设有小孔，小孔与种植槽6相对应；所述智能控制模块用于根据接收的第二环境信息及所述种子发芽率识别模块识别的发芽率信息驱动第一水泵/第二水泵动作：当第一水泵动作，通过第一水泵一端从营养仓8中抽取营养液，第一水泵另一端连接到导液管10，将抽取的营养液通过导液管10传输到滴液管11，待滴液管11内充满营养液后，由压力将营养液从滴液管11的小孔中挤压出来，以滴灌式浇灌滴到种植槽6内；当第二水泵动作，第二水泵一端负责从营养仓8中抽取营养液，第二水泵另一端连接喷头，喷头安装于圆锥台式种植架5内部的顶部，以喷雾式浇灌种植槽6。
10、进一步地，所述种子发芽率识别模块包括摄像头17、上位机，摄像头17安装在所述安装板4靠近圆锥台式种植架5一侧，所述摄像头17拍摄从圆锥台式种植架5上的图像传输至上位机，上位机采用基于改进的yolov5的小目标检测算法对发芽率进行监测。
11、根据本专利技术的第二方面，提供了一种智能一体化种菜机的控制方法，所述方法步骤如下：
12、湿度控制：通过种子发芽率识别模块中的摄像头17进行拍照，上位机依据获得的图像信息调用基于改进的yolov5的小目标检测算法进行目标识别，依据目标识别结果计算种子发芽率；当温湿度传感器15检测到当前的湿度不在湿度预设范围内，且识别出当前的种子发芽率大于等于预设比例值，通过智能控制模块驱动第二执行部件中的第二水泵动作；当温湿度传感器15检测到当前的湿度不在湿度预设范围内，且识别出当前的种子发芽率小于预设比例值，通过智能控制模块驱动第二执行部件中的第一水泵动作；
13、温度控制：当外部的温度传感器检测到外界温度不在外部温度预设范围时，关闭第一执行部件中的保温膜，再依据温湿度传感器15检测种菜机内的温度，若检测到的温度低于内部温度预设范围，则通过智能控制模块驱动第一执行部件中的电机模块控制保温膜升高温度，直至升温到内部温度预设范围内则不再升温；若温湿度传感器15检测到的温度高于内部温度预设范围，则控制保温膜降低温度，直至降温到内部温度预设范围内则不再降温；当外部的温度传感器检测到的温度持续处于外部温度预设范围内且达到预设时长时，则控制电机打开保温膜；
14、光照控制：若光照传感器16检测并判断出此时的光照强度低于光照强度预设范围，则通过智能控制模块驱动灯带7调高亮度，直到检测到的光照强度处于光照强度预设范围内，则停止灯带7亮度的调节；若光照传感器16检测并判断出此时的光照强度高于光照强度预设范围，则通过智能控制模块驱动灯带7调低亮度，直到检测到的光照强度处于光照强度预设范围内，则停止灯带7亮度的调节；
15、液位控制：若液位传感器28检测到营养液液位低于预设位置时，则通过液晶显示屏18显示营养液液位不足的提示信息。
16、进一步地，所述基于改进的yolov5的小目标检测算法，采用简化版yolov5s模型，简化版yolov5s模型以标准yolov5s模型为框架，对标准yolov5s模型的主干网络修改如下：
17、第2层：将标准模型中主干网络第2层c3模块重复3次减少到2次；
18、第4层：将标准模型中主干网络第4层c3模块重复6次减少到3次；
19、第6层：将标准模型中主干网络第6层c3模块重复9次减少到4次；
20、第8层：将标准模型中主干网络第7层c3模块重复3次减少为2次。
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【技术保护点】
1.一种智能一体化种菜机，其特征在于，包括机体外壳(1)、环境检测模块、智能控制模块、第一执行部件、种子发芽率识别模块、第二执行部件；所述机体外壳(1)包括底座(2)、支撑杆(3)、安装板(4)、圆锥台式种植架(5)、营养仓(8)；所述底座(2)设有第一槽口，用于设置相对底座(2)进行抽拉运动的营养仓(8)；所述底座(2)设有第二槽口，以用于安装智能控制模块；所述底座(2)上安装圆锥台式种植架(5)，所述圆锥台式种植架(5)与所述营养仓(8)通过所述底座(2)上开设的回收口(9)呈相通布置；所述底座(2)通过沿圆锥台式种植架(5)轴向方向布置的支撑杆(3)与所述安装板(4)连接，且安装板(4)与圆锥台式种植架(5)之间存在间隔；所述环境检测模块用于将检测的第一环境信息、第二环境信息传输至智能控制模块，所述智能控制模块用于根据接收的第一环境信息驱动第一执行部件动作，所述智能控制模块用于根据接收的第二环境信息及所述种子发芽率识别模块识别的发芽率信息驱动第二执行部件动作。
2.根据权利要求1所述的智能一体化种菜机，其特征在于，所述安装板(4)下方设有可拆卸的横向杆(24)；
3.根据权利要求2所述的智能一体化种菜机，其特征在于，所述环境检测模块包括温湿度传感器(15)、光照传感器(16)、液位传感器(28)、液晶显示屏(18)、温度传感器；所述温湿度传感器(15)安装在底座(2)的上方，并被圆锥台式种植架(5)所覆盖，用于检测圆锥台式种植架(5)内部的温度和湿度，将内部温度作为第一环境信息，将湿度作为第二环境信息；所述温度传感器用于检测室外温度信息，将室外温度作为第一环境信息；
4.根据权利要求1所述的智能一体化种菜机，其特征在于，所述第一执行部件包括：
5.根据权利要求1所述的智能一体化种菜机，其特征在于，所述第二执行部件包括导液管(10)、滴液管(11)、第一水泵、第二水泵；所述滴液管(11)安装在圆锥台式种植架(5)的内部，以圆形环绕在每层圆台内部；所述导液管(10)安装在圆锥台式种植架(5)的内部，连接上下层的滴液管(11)；所述滴液管(11)上设有小孔，小孔与种植槽(6)相对应；所述智能控制模块用于根据接收的第二环境信息及所述种子发芽率识别模块识别的发芽率信息驱动第一水泵/第二水泵动作：当第一水泵动作，通过第一水泵一端从营养仓(8)中抽取营养液，第一水泵另一端连接到导液管(10)，将抽取的营养液通过导液管(10)传输到滴液管(11)，待滴液管(11)内充满营养液后，由压力将营养液从滴液管(11)的小孔中挤压出来，以滴灌式浇灌滴到种植槽(6)内；当第二水泵动作，第二水泵一端负责从营养仓(8)中抽取营养液，第二水泵另一端连接喷头，喷头安装于圆锥台式种植架(5)内部的顶部，以喷雾式浇灌种植槽(6)。
6.根据权利要求1所述的智能一体化种菜机，其特征在于，所述种子发芽率识别模块包括摄像头(17)、上位机，摄像头(17)安装在所述安装板(4)靠近圆锥台式种植架(5)一侧，所述摄像头(17)拍摄从圆锥台式种植架(5)上的图像传输至上位机，上位机采用基于改进的YOLOv5的小目标检测算法对发芽率进行监测。
7.一种智能一体化种菜机的控制方法，其特征在于，所述方法步骤如下：
8.根据权利要求7所述的智能一体化种菜机的控制方法，其特征在于，所述基于改进的YOLOv5的小目标检测算法，采用简化版yolov5s模型，简化版yolov5s模型以标准yolov5s模型为框架，对标准yolov5s模型的主干网络修改如下：
9.一种种子发芽状态识别方法，其特征在于，采用基于改进的YOLOv5的小目标检测算法识别种子发芽状态；其中，所述基于改进的YOLOv5的小目标检测算法，采用简化版yolov5s模型，简化版yolov5s模型以标准yolov5s模型为框架，对标准yolov5s模型的主干网络修改如下：
...【技术特征摘要】
1.一种智能一体化种菜机，其特征在于，包括机体外壳(1)、环境检测模块、智能控制模块、第一执行部件、种子发芽率识别模块、第二执行部件；所述机体外壳(1)包括底座(2)、支撑杆(3)、安装板(4)、圆锥台式种植架(5)、营养仓(8)；所述底座(2)设有第一槽口，用于设置相对底座(2)进行抽拉运动的营养仓(8)；所述底座(2)设有第二槽口，以用于安装智能控制模块；所述底座(2)上安装圆锥台式种植架(5)，所述圆锥台式种植架(5)与所述营养仓(8)通过所述底座(2)上开设的回收口(9)呈相通布置；所述底座(2)通过沿圆锥台式种植架(5)轴向方向布置的支撑杆(3)与所述安装板(4)连接，且安装板(4)与圆锥台式种植架(5)之间存在间隔；所述环境检测模块用于将检测的第一环境信息、第二环境信息传输至智能控制模块，所述智能控制模块用于根据接收的第一环境信息驱动第一执行部件动作，所述智能控制模块用于根据接收的第二环境信息及所述种子发芽率识别模块识别的发芽率信息驱动第二执行部件动作。
2.根据权利要求1所述的智能一体化种菜机，其特征在于，所述安装板(4)下方设有可拆卸的横向杆(24)；所述底座(2)靠近第一槽口一侧设有作为液位传感器放置口(19)的第三槽口。
3.根据权利要求2所述的智能一体化种菜机，其特征在于，所述环境检测模块包括温湿度传感器(15)、光照传感器(16)、液位传感器(28)、液晶显示屏(18)、温度传感器；所述温湿度传感器(15)安装在底座(2)的上方，并被圆锥台式种植架(5)所覆盖，用于检测圆锥台式种植架(5)内部的温度和湿度，将内部温度作为第一环境信息，将湿度作为第二环境信息；所述温度传感器用于检测室外温度信息，将室外温度作为第一环境信息；
4.根据权利要求1所述的智能一体化种菜机，其特征在于，所述第一执行部件包括：
5.根据权利要求1所述的智能一体化种菜机，其特征在于，所述第二执行部件包括导液管(10)、滴液管(11)、...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭宁，夏敏敏，那靖，徐茂翔，姚苏原，桂永豪，刘建峰，田文涛，杨晨誉，杨莹虹，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：
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