肥料调配系统及肥料调配方法与流程

本发明是关于一种肥料调配系统及肥料调配方法，特别是指一种能针对作物缺乏的元素，调整肥料比例的系统及方法。
背景技术：
：按，植物生长所需的必要营养元素，包括碳、氢、氧、磷、氮、钾、钙、镁…等十数种，在植物生长过程中，会分别由空气、水及土壤中取得前述所需元素，但空气与水仅能提供碳、氢、氧三种元素，其余则必须依靠土壤供给，或由人工施加“肥料”。而植物一旦缺乏某种元素，即会产生缺乏症状，反之，若某种元素过多，亦可能造成毒害。以往在农业上，农民仅能凭借自身经验，察看作物的外观(例如：叶子颜色与形状)，以推测其缺少的元素，进而调整肥料比例，令作物得以健康茁壮。但此一方式仍很容易判断出错，导致作物生长不良、甚至枯萎死亡，造成农民损失，因此，亟需一种自动化、易于实施且具精确判断能力的系统加以克服。技术实现要素：本发明的一态样，是主张保护一种肥料调配系统，包括一喷洒器、多个养液槽、一摄像机、一处理器、一数据储存单元及一控制器，该喷洒器用以喷洒肥料至一作物；所述多个养液槽分别储存不同元素的肥料，且分别透过一流量开关，连接至该喷洒器；该摄像机用以撷取该作物的一作物影像；该数据储存单元内储存有多笔辨识数据，该处理器用以将所撷取的该作物影像与所述多笔辨识数据相比对，以产生一调配讯息；该控制器，用以接收该调配讯息，并根据调配讯息，驱动所述多个养液槽上的所述流量开关，以调整各该养液槽内的肥料输入至该喷洒器的流量。在本发明的一实施例中，还包括数据储存单元内储存的一肥料拮抗数据，各该辨识数据分别包括一作物外观及一缺肥数据；该肥料拮抗数据则记录有不同元素的肥料间，相互的关连信息。在本发明的一实施例中，还包括该处理器是与该摄像机、该控制器及该数据储存单元相连线，以接收该摄像机传来的该作物影像，且用以将该作物影像与各该辨识数据中的作物外观相比对，找出与该作物影像最相似的作物外观，再根据对应的缺肥数据及该肥料拮抗数据，产生该调配讯息。在本发明的一实施例中，还包括，该调配讯息包括多个加权值，各该加权值分别对应于各该养液槽的肥料的元素，使得该控制器根据所述多个加权值，控制对应的流量开关的启闭时间。在本发明的一实施例中，还包括一混合槽，该混合槽连接于所述流量开关和该喷洒器之间，用以将所述多个养液槽的肥料输入该喷洒器之前先进行混合。本发明的另一态样，是主张一种肥料调配系统，包括一施肥机及一云端服务器，其中，该施肥机包括一喷洒器、多个养液槽、一摄像机、一通讯装置及一控制器，该喷洒器用以喷洒肥料至一作物；所述多个养液槽分别储存不同元素的肥料，且能分别透过一流量开关，连接至该喷洒器；该摄像机用以撷取该作物的一作物影像；该通讯装置用以发送该摄像机撷取的该作物影像至该云端服务器，并接收该云端服务器所传回的一调配讯息；该控制器用以接收该调配讯息，并根据调配讯息，驱动所述多个养液槽上的所述流量开关，以调整各该养液槽内的肥料输入至该喷洒器的流量。该云端服务器则包括一数据储存单元及一处理器，该数据储存单元内储存有多笔辨识数据及一肥料拮抗数据，各该辨识数据分别包括一作物外观及一缺肥数据，该肥料拮抗数据则记录有不同元素的肥料间，相互的关连信息；该处理器用以将该作物影像与各该辨识数据中的作物外观相比对，找出与该作物影像最相似的作物外观，再根据对应的缺肥数据及该肥料拮抗数据，产生该调配讯息。在本发明的一实施例中，还包括一定位装置，该定位装置是与该处理器相连线，且用以记录该施肥机当前的一位置信息，并回传给该处理器，使得该处理器能根据该调配讯息及位置信息，产生一施肥分布图本发明的又一态样，是主张保护一种肥料调配方法，该方法是应用于一控制器上，先透过一摄像机，撷取一作物的一作物影像；将作物影像传送至一处理器，使得该处理器将作物影像与多笔辨识数据相比对，以产生一调配讯息；接收该处理器传回的该调配讯息；最后，根据该调配讯息，驱动多个养液槽上分别装设的一流量开关，使得该流量开关得以控制各该养液槽内的肥料输入至一喷洒器的流量。在本发明的一实施例中，还包括，该处理器是在所述多笔辨识数据中，找出与该作物影像比对结果最相似的一作物外观及对应的一缺肥数据，进而产生该调配讯息。在本发明的一实施例中，还包括，处理器是连线至一数据储存单元，以取得所述多笔辨识数据及一肥料拮抗数据，该肥料拮抗数据记录有不同元素的肥料间，相互的关连信息；该处理器在找出与该作物影像最相似的作物外观后，再根据对应的缺肥数据及该肥料拮抗数据，产生该调配讯息。在本发明的一实施例中，还包括，该调配讯息包括多个加权值，各该加权值分别对应于各该养液槽的肥料的元素，使得该控制器根据所述多个加权值，控制对应的流量开关的启闭时间。在本发明的一实施例中，还包括，该处理器是先由该作物影像中，分离出至少一个叶片影像，再根据该叶片影像，与所述多笔辨识数据中的作物外观进行比对。在本发明的一实施例中，还包括，该处理器在分离出该叶片影像前，尚会先将该作物影像的照度调整至一预定值。在本发明的一实施例中，还包括，该处理器比对出与该叶片影像最相近的作物外观后，该处理器将该叶片影像存入该数据储存单元中，以作为新的一笔该作物外观。在本发明的一实施例中，还包括，该控制器是装设于一施肥机上，且该肥料调配方法使该处理器在发送该调配讯息给该控制器后，透过一定位装置，记录该施肥机当前的一位置信息；根据该调配讯息及位置信息，产生一施肥分布图。在本发明的一实施例中，还包括经由一混合槽连接于所述流量开关和该喷洒器之间，将所述多个养液槽的肥料输入该喷洒器之前先进行混合。透过前述技术特征，即可在喷洒肥料前，先拍摄作物影像，加以分析比对，以辨识出作物所缺的肥料元素，并即时调整肥料的混合比例，据此，调整后的肥料即可符合作物所需，以有效改善作物生长状态。附图说明图1a是本发明的肥料调配系统的第一实施例示意图；图1b是本发明的肥料调配系统的第二实施例示意图；图2是本发明的肥料调配方法的流程示意图；及图3是本发明的肥料调配系统的第三实施例示意图。具体实施方式以下将以附图揭露本发明的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些已知惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示。于本文中，当一元件被称为“连接”或“耦接”时，可指“电性连接”或“电性耦接”。“连接”或“耦接”亦可用以表示二或多个元件间相互搭配操作或互动。本发明是保护一种肥料调配系统及肥料调配方法，请参阅图1a所示，是肥料调配系统1的第一实施例示意图，该肥料调配系统1包括一喷洒器11、多个养液槽g1～g3、至少一摄像机13、一处理器c1、一数据储存单元c2及一控制器10，其中，该喷洒器11是用以将肥料喷洒至一作物上，所述多个养液槽g1～g3则分别储存有不同元素的肥料，且能分别透过一流量开关12，连接至喷洒器11，所述多个养液槽g1～g3内的肥料能流入所述流量开关12，并加以混合均匀。该摄像机13是安装于邻近该喷洒器11的位置，用以撷取该作物的一作物影像，该数据储存单元c2内储存有多笔辨识数据，且该处理器c1能将该作物影像与所述多笔辨识数据相比对，以产生一调配讯息，比对方式将于后文详述。该控制器10用以接收该调配讯息，并根据调配讯息，驱动所述多个养液槽g1～g3上的所述流量开关12，以调整各该养液槽g1～g3内的肥料输入至该喷洒器11的流量。例如：各该流量开关12可分别改变所述多个养液槽g1～g3上出料口的开启时间或孔径，亦可是一流量计和一开关的组合。透过前述特征，将作物影像即时与事先建立好的所述多笔辨识数据进行比对后，即可辨识出作物的生长状态，确认所需元素，以即时完成肥料的调配，对于农民来说，不仅大幅增加辨识精确性、无使用门槛(无须长期农务经验)且操作便利，让肥料能更精准地提供所需元素给作物。请参阅图1a及图2所示，兹搭配步骤流程图，说明该肥料调配系统1所执行的调配方法如下：首先，在步骤s201中，肥料调配系统1先透过该摄像机13，撷取作物当前的作物影像，该作物可为任一种农作物，例如番茄叶片、柚子叶片、柠檬叶片等。在步骤s202中，该摄像机13将撷取到的作物影像传送至该处理器c1，使得该处理器c1将作物影像与多笔辨识数据相比对，判断出作物所缺乏的肥料元素，并产生一调配讯息。在步骤s203中，该肥料调配系统1能透过该控制器10，接收该处理器c1传回的该调配讯息，该调配讯息可为一电信号(例如：控制流量开关12的启闭时间)、亦可为一指令信号，由该控制器10将指令信号还原为电信号。在步骤s204中，该控制器10根据该调配讯息，驱动所述多个养液槽g1～g3上的所述流量开关12，使得所述流量开关12得以控制各该养液槽g1～g3内的肥料输入至喷洒器11的流量，以调配出具特定元素比例的肥料，并即时喷洒于作物上。在另一实施例中，请参阅图1b所示，该数据储存单元c2内除了储存所述多笔辨识数据外，尚储存有一肥料拮抗数据，各该辨识数据分别包括一作物外观及一缺肥数据，该作物外观为作物的影像图片，该缺肥数据则为对应的症状及元素信息(例如：缺磷)。该肥料拮抗数据是记录有不同元素的肥料间，相互的关连信息。“拮抗作用”是指不同的元素间，一同被作物吸收时，会产生相互的抑制或增进作用，可能是在细胞内有二者的共同转运通道和受体，造成元素间会相互竞争。举例而言：磷和镁有协助吸收关系，磷过多会阻碍钾的吸收，造成锌固定，引起缺锌，阻碍铜、铁吸收。锌过量则会抑制锰的吸收，降低磷的有效性。钾、钙、氮、磷某一元素过剩，会影响锌的吸收。承上，镁和磷具有很强的互助依存吸收作用，可使植株生长旺盛，雌花增多，并有助于硅的吸收，增强作物的抗病性，抗逆能力，由于肥料元素之间的拮抗作用为本领域的公知技术，故在此不再赘述。该肥料拮抗数据能以“拮抗真值表”的方式记录于数据储存单元c2中，如下所示：磷镁钾氮钾-2-30+3镁+10-2-2钙+4+2-2-1氮+1+1-10该处理器c1是直接或间接地与该摄像机13、该控制器10及该数据储存单元c2相连线，在前述步骤s202中，是由该处理器c1接收该作物影像，以在所述多笔辨识数据中，找出与该作物影像比对结果最相似的一作物外观及对应的一缺肥数据，再根据对应的缺肥数据及该肥料拮抗数据，产生该调配讯息。如上所述的“拮抗真值表”，元素之间的抑制、促进关系可能各不相同，以“磷”为例，它能对“钾”造成“-2”等级的抑制，但是能对“钙”产生“+4”等级的促进作用，因此，该处理器c1还能根据肥料拮抗数据，产生多个加权值，所述多个加权值分别对应于对应于各该养液槽g1～g3的肥料的元素，使得该控制器根据所述多个加权值，控制对应的流量开关的启闭时间。例如：若处理器c1判断作物“缺磷”，则依据上述“如：钾-2、镁+1、钙+4、氮+1”关系，加权值应为“如：钾+2、镁-1、钙-4、氮-1”，避免增加“磷”元素的比例后，反倒造成“缺钾”或“钙过量”的情况。在本发明另一实施例中，可将部分元件设置在云端服务器c，请参阅图1b所示，在本实施例中，该喷洒器11、所述多个养液槽g1～g3、该摄像机13、流量开关12及该控制器10皆安装于一施肥机a上，且该施肥机a内尚装设有一通讯装置14，该通讯装置14是与该控制器10及摄像机13相电性连接，且能透过无线传输，连上网际网络n，以能发送该摄像机13撷取的该作物影像至该云端服务器c，并接收该云端服务器c回传的调配讯息。该处理器c1及数据储存单元c2是设于一云端服务器c内，且该云端服务器c内尚设有一通讯单元c3，该控制器10是透过该通讯单元c3与该通讯装置14相电性连接，该通讯单元c3用以接收该通讯装置14传来的作物影像，以及发送该调配讯息予该通讯装置14。在另一些实施例中，该肥料调配系统1还包括一混合槽16，该混合槽16是连接于所述流量开关12和该喷洒器11之间，用以将所述多个养液槽g1～g3内的肥料先进行混合，再输入该喷洒器11。该施肥机a中尚包括一定位装置15，用以记录该施肥机a当前的一位置信息，该定位装置15能透过该通讯装置14，与该处理器c1相连线，在该处理器c1发送调配讯息给该控制器10后，该处理器c1能透过该定位装置15，记录位置信息，且该位置信息将被回传给该处理器c1。由于，当该肥料调配系统1在一片农地进行施肥时，会在不同时间经过不同区域，因此，在多次撷取作物影像、多次根据调配讯息改变肥料比例后，该处理器c1能根据每一笔该调配讯息及对应于农地的位置信息，产生一施肥分布图，以供农民察看。举例而言，当该施肥机a对整片农田完成施肥后，该处理器c1能记录每一预定面积(如：每平方米)的施肥比例，以组成该施肥分布图令农民能得知农地的肥料喷洒分布数据(如：农地东边的某些区域缺氮、西边的某些区域缺钾)。为便于本领域的人士对本发明的肥料调配方法有更进一步的理解，兹针对作物影像的比对方法，详细说明如后：首先，当该处理器c1接收到作物影像后，由于该作物影像通常包括了大量的作物(如：一整丛的番茄叶片)，因此，该处理器c1会先由该作物影像中，分离出至少一个叶片影像，再根据该叶片影像，与所述多笔辨识数据中的作物外观进行比对。分离叶片影像的作法，是参考牛津大学于2016年发表的recurrentinstancesegmentation(ris)方法，已证实可有效应用在分离影像中的多种物件，叶片分离亦为该方法的重点实验标的。在该肥料调配系统1开始运行前，该处理器c1必须先针对所述多笔辨识数据，建立起一影像分类学习机制，以供后续辨识该控制器10上传的作物影像。影像分类学习机制包含支持向量机(supportvectormachine，简称svm)、类神经网络(neuralnetwork)等知名的机器学习技巧，以及近年最热门的深度学习cnn(convolutionalneuralnetwork)卷积式网络，其中，因cnn卷积式网络能够自动进行细部特征萃取，因此在计算机运算能力愈来愈强的情况下，逐渐变成影像分类学习的主流方法。在本发明中，该处理器c1亦使用cnn卷积式网络进行叶片分类学习，以具备辨识叶片影像的能力。另，在一实施例中，该处理器c1在分离出该叶片影像前，尚会先将该作物影像的照度调整至一预定值，例如：统一调整为500lux，此一预定值亦可由使用者自行设定。此外，在该处理器c1比对出与该叶片影像最相近的作物外观后，该处理器c1会将该叶片影像及查得的对应缺肥信息，储存至该数据储存单元c2中，以新增为一笔作物外观，扩充该数据储存单元c2的数据数量。请参阅图3所示，是本发明的肥料调配系统的第二实施例，该肥料调配系统200亦包括一控制器30、一喷洒器31、多个流量开关32、一混合槽36、多个养液槽g10～g30、至少一摄像机33、一定位装置35、一处理器c10及一数据储存单元c20。其中控制器30、喷洒器31、流量开关32、混合槽36、养液槽g10～g30、摄像机33、定位装置35、处理器c10及数据储存单元c20的功能均与图1b所示实施例的元件类似，故于此不再赘述。相较于图1b所示实施例，该喷洒器31、所述多个养液槽g10～g30、该摄像机33、该控制器30、该混合槽36、该处理器c10及该数据储存单元c20皆安装于该施肥机3上。意即，该施肥机3已内建有图1b中“云端服务器c”的功能，故，该控制器30即无须透过网络，连线至外界进行分析，而能透过该施肥机3上配置的处理器c10，直接进行分析辨识，据此，将能解决偏远农地不易即时连线取得云端服务的问题。虽然本发明已以多种实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。当前第1页12