基于光流法进行金针菇培育的培育箱的制作方法

本发明涉及金针菇培育技术领域，具体而言，涉及一种基于光流法进行金针菇培育的培育箱。

背景技术：

金针菇学名毛柄金钱菌，又称毛柄小火菇、构菌、朴菇、冬菇、朴菰、冻菌、金菇、智力菇等。因其菌柄细长，似金针菜，故称金针菇，属伞菌目白蘑科针金菇属，是一种菌藻地衣类。金针菇具有很高的药用食疗作用。

金针菇既是一种美味食品，又是较好的保健食品，金针菇的国内外市场日益广阔。金针菇人工栽培技术并不复杂，只要能控制好环境条件，就容易获得稳定可靠的产量。据测定，金针菇氨基酸的含量非常丰富，高于一般菇类，每100g鲜菇中含有氨基酸总量达20.9mg，其中8种人体必需氨基酸占总量的42.29～51.17％，异亮氨酸和谷氨酸含量最高，必需氨基酸中精氨酸和赖氨酸含量较高，较高含量的精氨酸能预防和治疗肝炎、胃肠馈病等消化系统疾病，赖氨酸可以促进儿童生长发育，增强记忆，提高智力。金针菇干品中含蛋白质8.87％，碳水化合物60.2％，粗纤维达7.4％，经常食用可防治溃疡病。但使用本领域常规培养基、常规培养方法进行培养的前提下，上述营养成分的含量很难再有所提高。

同时，金针菇具有含水高、组织脆嫩，在采收和贮运过程中极易造成损伤，引起变色、变质或腐烂等特点。金针菇采后贮运主要生理生化变化包括组织褐变、细胞壁蛋白质和多糖降解、子实体老化等，这些变化严重影响了金针菇品质。缩短金针菇货架寿命的主要原因包括酶促褐变和真菌引起的霉变。引起褐变的三种关键酶多酚氧化酶ppo、过氧化物酶pod、过氧化氢酶cat在金针菇组织中呈区域化分布：菌盖的酶活性最低、菌柄上部酶活性稍高、中部较高、下部活性最强。

在金针菇培育过程中，培育温度为其成长的重要条件，在培育过程中严格控制培育温度，为金针菇发育的重要条件。

技术实现要素：

鉴于此，本发明提出了一种基于光流法进行金针菇培育的培育箱，旨在解决现有的培育箱无法有效根据金针菇菌种的温度控制箱内温度的问题。

一个方面，本发明提出了一种基于光流法进行金针菇培育的培育箱，包括：圆柱型结构的箱体，设置在所述箱体内的放置架，所述放置架上均匀的排列放置有若干金针菇菌种，其中，

所述放置架为环形结构，所述箱体的底面上设置有转盘，所述放置架设置在所述转盘上，所述放置架和转盘的中轴线与所述箱体的中轴线重合，所述转盘用于带动所述放置架沿所述箱体的中轴线旋转；

所述放置架外侧套设有采集器支架，所述采集器支架包括导轨、环形板和环形梁，所述导轨沿所述放置架的轴向方向设置若干个、并沿所述放置架的周向方向环形排列，所述导轨的上下两端分别与一所述环形梁连接，以将若干所述导轨固定在两所述环形梁之间；所述环形板沿与所述放置架中轴线相垂直的方向设置、并套设在所述放置架的外侧，所述环形板设置在所述导轨与所述放置架之间，所述环形板的外边缘同时与若干所述导轨连接，并沿所述导轨的设置方向滑动；所述环形板的上侧面上设置有若干菌种温度采集器，所述菌种温度采集器沿所述放置架的周向方向环形排列，所述菌种温度采集器与所述金针菇菌种相对设置，以实时采集所述金针菇菌种的温度数据；

所述箱体的内壁上设置有滑轨、加热器、二氧化碳检测单元、通风口和温度采集器，其中，所述滑轨沿所述箱体的中轴线方向敷设在所述箱体的内侧壁上，所述滑轨上设置有图像采集器，所述图像采集器沿所述滑轨的设置方向滑动，以实时采集所述金针菇菌种的图像数据；所述加热器用于对所述箱体内部进行加热；所述通风口设置两个，两所述通风口相对设置在所述箱体的侧壁上，所述通风口上设置有排风扇，以使得所述箱体内的空气流通；所述温度采集器用于采集所述箱体内的温度数据；所述二氧化碳检测单元用于检测所述箱体内的二氧化碳的浓度数据；

所述箱体的外侧壁上设置有控制单元，所述控制单元包括控制模块、处理模块和光流图像生成模块，所述光流图像生成模块分别与所述处理模块和图像采集器连接，所述光流图像生成模块接收所述图像采集器采集的所述金针菇菌种的图像数据，并将所述图像数据转换成所述金针菇菌种的光流图像；所述处理模块接收所述光流图像，并根据所述光流图像生成所述金针菇菌种的生长数据；

所述处理模块还与所述菌种温度采集器、温度采集器和二氧化碳检测单元连接，用于接收所述箱体内的温度数据、金针菇菌种的温度数据和二氧化碳数据，根据所述金针菇菌种的生长数据判断所述箱体内的温度数据、金针菇菌种的温度数据和二氧化碳数据是否满足预设的箱内温度阈值、菌种温度阈值和二氧化碳阈值，根据判断结果输出控制数据；

所述控制模块分别与所述加热器和排风扇连接，所述控制单元根据所述控制数据控制所述加热器和排风扇的开启和关闭；

所述控制模块还与所述转盘、导轨和滑轨连接，以控制所述转盘的转动、图像采集器和菌种温度采集器的平移。

进一步地，所述金针菇菌种的生长数据根据式(1)进行计算：

其中，a为金针菇菌种的生长数据，p1为金针菇菌种的图像时间序列，q1为箱体内的温度变化值，f1为金针菇菌种的温度变化值，j1为金针菇菌种的菌体长度变化值，∑表示求和运算，t表示均方差运算，i表示积分运算。

进一步地，所述转盘包括放置板，所述放置板的下侧中部设置有转轴，所述转轴沿与所述放置板相垂直的方向设置，所述转轴的中部套设有齿轮，所述转轴的侧面设置有驱动电机，所述驱动电机与所述齿轮连接以驱动所述放置板转动。

进一步地，所述驱动电机与所述控制模块连接。

进一步地，所述放置板的下侧设置有若干滚轮，所述滚轮设置在靠近所述放置板边缘的位置，若干所述滚轮沿所述放置板的周向方向环形排列。

进一步地，所述滚轮下侧的所述箱体的底面上设置有环形凹槽，以使得所述滚轮卡设在所述环形凹槽内，所述滚轮沿所述环形凹槽的滚动。

进一步地，所述滑轨上设置有一安装座，所述安装座沿所述滑轨的设置方向滑动，所述图像采集器设置在所述安装座上。

进一步地，所述安装座正下方的所述箱体的内底面上设置有第一电缸，所述第一电缸与所述安装座连接，以驱动所述安装座滑动。

进一步地，所述第一电缸与所述控制模块连接。

进一步地，所述环形板下侧的所述箱体的下底面上设置有第二电缸，所述第二电缸用于驱动所述环形板的平移，所述第二电缸与所述控制模块连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，通过设置图像采集器，采集金针菇菌种的图像数据，并根据图像数据生成光流图像，控制单元实时的判断金针菇菌种所处生长阶段，根据金针菇菌种所处生长阶段，控制培育箱内的温度，以使得金针菇菌种实时处于最有利的生长温度，进而提高了金针菇的生长效率，以及提高了金针菇的培育品质。

进一步地，通过设置菌种温度采集器实时采集菌种的温度，处理模块根据菌种温度数据输出控制数据，控制模块根据控制数据控制加热器和排风扇的开启与关闭，以实时调节箱体内的温度，以使得金针菇菌种能够处于最佳的生长温度环境内，不仅提高了箱内的温度控制效率，还提高了金针菇的培育质量。

进一步地，通过在箱体内设置加热器和排风扇，并根据金针菇菌种的生长数据判断箱体内的温度数据是否到达了的最佳的金针菇最佳生长状态下的温度阈值，当达到时则不启动加热器和排风扇；当高于温度阈值时，则启动排风扇对箱体内部进行降温，以使得金针菇菌种处于最佳生长温度；当低于温度阈值时，则启动加热器，对箱体内部进行加热，以使得金针菇菌种处于最佳生长温度，进而提高了培育箱内的温度控制效率，进而使得金针菇菌种处于最佳生长状态，提高了金针菇的培育品质。

进一步地，通过设置二氧化碳检测单元，根据金针菇菌种的生长数据判断箱体内的二氧化碳数据是否满足金针菇菌种最佳生长状态下的二氧化碳阈值，进而使得金针菇培育时处于最佳的生长环境，以提高金针菇的培育品质。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的培育箱正视图；

图2为本发明实施例提供的培育箱第一俯视图；

图3为本发明实施例提供的培育箱第二俯视图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参阅图1和2所示，本发明提出了一种基于光流法进行金针菇培育的培育箱，包括：圆柱型结构的箱体1，设置在所述箱体1内的放置架2，所述放置架2上均匀的排列放置有若干金针菇菌种，其中，

具体而言，所述放置架2为环形结构，所述箱体1的底面上设置有转盘9，所述放置架2设置在所述转盘9上，所述放置架2和转盘9的中轴线与所述箱体1的中轴线重合，所述转盘9用于带动所述放置架2沿所述箱体1的中轴线旋转。

具体而言，所述箱体1的内壁上设置有滑轨3、加热器7、二氧化碳检测单元、通风口6和温度采集器8，其中，所述滑轨3沿所述箱体1的中轴线方向敷设在所述箱体1的内侧壁上，所述滑轨3上设置有图像采集器4，所述图像采集器4沿所述滑轨3的设置方向滑动，以实时采集所述金针菇菌种的图像数据；所述加热器7用于对所述箱体1内部进行加热；所述通风口6设置两个，两所述通风口6相对设置在所述箱体1的侧壁上，所述通风口6上设置有排风扇，以使得所述箱体1内的空气流通；所述温度采集器8用于采集所述箱体1内的温度数据；所述二氧化碳检测单元用于检测所述箱体1内的二氧化碳的浓度数据。

具体而言，所述箱体1的外侧壁上设置有控制单元5，所述控制单元5包括控制模块、处理模块和光流图像生成模块，所述光流图像生成模块分别与所述处理模块和图像采集器4连接，所述光流图像生成模块接收所述图像采集器4采集的所述金针菇菌种的图像数据，并将所述图像数据转换成所述金针菇菌种的光流图像；所述处理模块接收所述光流图像，并根据所述光流图像生成所述金针菇菌种的生长数据。

具体而言，所述处理模块内预先存储有金针菇菌种的光流图像训练数据，在处理模块接收到金针菇菌种的光流图像后，将接收的光流图像与光流图像训练数据进行比对，从而判断金针菇菌种所处的生长阶段，进而输出金针菇菌种的生长数据，也即，金针菇菌种的生长数据即为金针菇菌种处于怎样的生长阶段。

具体而言，在生成金针菇菌种的光流图像训练数据时，分别对不同生长阶段的金针菇菌种进行光流图像生成与标定，即，将金针菇菌种生长阶段数据与金针菇菌种所处生长阶段的光流图像进行匹配，将各个生长阶段的金针菇菌种的长阶段数据与光流图像进行匹配后，生成光流图像训练数据，存储至处理模块的存储单元内。当处理模块接收采集的光流图像后，将光流图像与光流图像训练数据进行比对，进而判断金针菇菌种的长阶段。

具体而言，光流图像训练数据还包括预设的金针菇不同生长阶段的最佳生长温度和最佳二氧化碳浓度，并将最佳生长温度和最佳二氧化碳浓度数据与不同生长阶段的金针菇菌种的光流图像进行匹配融合，以生成光流图像训练数据。当处理模块将光流图像与光流图像训练数据进行比对后，处理器同时输出该阶段金针菇菌种的最佳生长温度和最佳二氧化碳浓度数据，也即，金针菇菌种的生长数据内包括相应阶段的金针菇菌种的最佳生长温度和最佳二氧化碳浓度数据。

具体而言，所述处理模块还与所述温度采集器8和二氧化碳检测单元连接，用于接收所述箱体1内的温度数据和二氧化碳数据，根据所述金针菇菌种的生长数据判断所述温度数据和二氧化碳数据是否满足的温度阈值和二氧化碳阈值，根据判断结果输出控制数据。

具体而言，温度阈值和二氧化碳阈值即为金针菇菌种的最佳生长温度和最佳二氧化碳浓度数据。

具体而言，处理模块实时接收金针菇所述箱体1内的温度数据和二氧化碳浓度数据，并将金针菇菌种的生长数据内的金针菇菌种的最佳生长温度和最佳二氧化碳浓度数据与实时获取的箱体1内温度数据和二氧化碳浓度数据进行比对。

具体而言，所述控制模块分别与所述加热器7和排风扇连接，所述控制单元5根据所述控制数据控制所述加热器7和排风扇的开启和关闭。

具体而言，当箱体1内的温度低于金针菇菌种的最佳生长温度时，开启加热器7，对箱体1内部进行加温，且控制模块实时采集箱体1内的温度数据，当达到金针菇菌种的最佳生长温度后，则关闭加热器7；当箱体1内的温度高于金针菇菌种的最佳生长温度时，关闭加热器7，开启排风扇，对箱体1内部进行降温，且控制模块实时采集箱体1内的温度数据，当达到金针菇菌种的最佳生长温度后，则关闭排风扇。

具体而言，当箱体1内的二氧化碳浓度高于金针菇菌种的最佳生长二氧化碳浓度时，开启排风扇，使箱体1内部的空气流通，且控制模块实时采集箱体1内的二氧化碳浓度数据，当达到金针菇菌种的最佳二氧化碳浓度后，则关闭排风扇。

具体而言，所述控制模块还与所述转盘9和滑轨3连接，以控制所述转盘9的转动和所述滑轨3上的所述图像采集器4的平移。

可以看出，通过设置图像采集器4，采集金针菇菌种的图像数据，并根据图像数据生成光流图像，控制单元5实时的判断金针菇菌种所处生长阶段，根据金针菇菌种所处生长阶段，控制培育箱内的温度，以使得金针菇菌种实时处于最有利的生长温度，进而提高了金针菇的生长效率，以及提高了金针菇的培育品质。

具体而言，所述金针菇菌种的生长数据根据式(1)进行计算：

其中，a△为金针菇菌种的生长数据，p为金针菇菌种的图像时间序列，q为金针菇菌种的温度变化值，f为金针菇菌种的菌体长度变化值，∑表示求和运算，t表示均方差运算，i表示积分运算。

具体而言，其中i表示基于二次函数的任意积分运算，上述公式为获取积分的比值信息，如基于函数y＝ax²，在x取值为(a,b)内，a<b为任意数值。

上述均值运算的基本算法为：通过获取在某个时间段内的所有采样点的位置值，对某个时间段内的各个取值进行积分运算和均方差运算，然后取比值，得出相比较的平均值。

可以看出，通过选取某一时间点内的金针菇菌种的图像采样值，将其与金针菇菌种的温度变化值和菌体长度变化值进行积分运算和均方差运算，在求和后求出金针菇菌种的生长数据，从而提高了金针菇菌种的生长数据的计算和选取的准确度，进而根据准确选取的金针菇菌种的生长数据对金针菇种的生长情况进行判断后，控制加热器7和排风扇的开启和关闭，进而有效的调整箱体1内的温度，使得金针菇菌种处于最佳的生产温度环境，提高金针菇种的培育效果。

结合图3所示，基于上述实施例的另一种可能的实施方式中，所述放置架2外侧套设有采集器支架，所述采集器支架包括导轨11、环形板10和环形梁，所述导轨11沿所述放置架2的轴向方向设置若干个、并沿所述放置架2的周向方向环形排列，所述导轨11的上下两端分别与一所述环形梁连接，以将若干所述导轨11固定在两所述环形梁之间；所述环形板10沿与所述放置架2中轴线相垂直的方向设置、并套设在所述放置架2的外侧，所述环形板10设置在所述导轨11与所述放置架2之间，所述环形板10的外边缘同时与若干所述导轨11连接，并沿所述导轨11的设置方向滑动；所述环形板10的上侧面上设置有若干菌种温度采集器，所述菌种温度采集器沿所述放置架2的周向方向环形排列，所述菌种温度采集器与所述金针菇菌种相对设置，以实时采集所述金针菇菌种的温度数据。

具体而言，所述处理模块还与所述菌种温度采集器、温度采集器和二氧化碳检测单元连接，用于接收所述箱体内的温度数据、金针菇菌种的温度数据和二氧化碳数据，根据所述金针菇菌种的生长数据判断所述箱体内的温度数据、金针菇菌种的温度数据和二氧化碳数据是否满足预设的箱内温度阈值、菌种温度阈值和二氧化碳阈值，根据判断结果输出控制数据。

具体而言，所述控制模块分别与所述加热器7和排风扇连接，所述控制单元根据所述控制数据控制所述加热器7和排风扇的开启和关闭；所述控制模块还与所述转盘9、导轨11和滑轨3连接，以控制所述转盘9的转动、图像采集器4和菌种温度采集器的平移。

具体而言，所述金针菇菌种的生长数据根据式(2)进行计算：

其中，a为金针菇菌种的生长数据，p1为金针菇菌种的图像时间序列，q1为箱体内的温度变化值，f1为金针菇菌种的温度变化值，j1为金针菇菌种的菌体长度变化值，∑表示求和运算，t表示均方差运算，i表示积分运算。

可以看出，通过设置菌种温度采集器实时采集菌种的温度，处理模块根据菌种温度数据输出控制数据，控制模块根据控制数据控制加热器和排风扇的开启与关闭，以实时调节箱体内的温度，以使得金针菇菌种能够处于最佳的生长温度环境内，不仅提高了箱内的温度控制效率，还提高了金针菇的培育质量。

具体而言，所述转盘9包括放置板，所述放置板的下侧中部设置有转轴，所述转轴沿与所述放置板相垂直的方向设置，所述转轴的中部套设有齿轮，所述转轴的侧面设置有驱动电机，所述驱动电机与所述齿轮连接以驱动所述放置板转动。

具体而言，所述驱动电机与所述控制模块连接。

具体而言，所述放置板的下侧设置有若干滚轮，所述滚轮设置在靠近所述放置板边缘的位置，若干所述滚轮沿所述放置板的周向方向环形排列。

具体而言，所述滚轮下侧的所述箱体1的底面上设置有环形凹槽，以使得所述滚轮卡设在所述环形凹槽内，所述滚轮沿所述环形凹槽的滚动。

具体而言，所述滑轨3上设置有一安装座，所述安装座沿所述滑轨3的设置方向滑动，所述图像采集器4设置在所述安装座上。

具体而言，所述安装座正下方的所述箱体1的内底面上设置有第一电缸，所述第一电缸与所述安装座连接，以驱动所述安装座滑动。

具体而言，所述环形板10下侧的所述箱体1的下底面上设置有第二电缸，所述第二电缸用于驱动所述环形板10的平移，所述第二电缸与所述控制模块连接。

具体而言，所述第一电缸和第二电缸与所述控制模块连接。所述第一电缸和第二电缸上设置有一plc模块，plc模块与控制模块连接。

可以看出，通过在箱体1内设置加热器7和排风扇，并根据金针菇菌种的生长数据判断箱体1内的温度数据是否到达了的最佳的金针菇最佳生长状态下的温度阈值，当达到时则不启动加热器7和排风扇；当高于温度阈值时，则启动排风扇对箱体1内部进行降温，以使得金针菇菌种处于最佳生长温度；当低于温度阈值时，则启动加热器7，对箱体1内部进行加热，以使得金针菇菌种处于最佳生长温度，进而提高了培育箱内的温度控制效率，进而使得金针菇菌种处于最佳生长状态，提高了金针菇的培育品质。

具体而言，通过设置二氧化碳检测单元，根据金针菇菌种的生长数据判断箱体1内的二氧化碳数据是否满足金针菇菌种最佳生长状态下的二氧化碳阈值，进而使得金针菇培育时处于最佳的生长环境，以提高金针菇的培育品质。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。