一种用于牧草培育的控制系统的制作方法

1.本发明涉及自动化领域，具体而言，涉及一种用于牧草培育的控制系统。


背景技术：

2.随着科技兴农，科技助农，促进农业科技领域发展的战略的提出，科技人员一直在积极地探索现代农业科技发展的道路，如何实现科学种植，自动化生产，确保农民增产增收，提高生产效率成为了研究的重点。
3.现有的针对水培种植的方案基本上都是采用单机形态，生产数据不能持久保存，同时对配液及生产过程没有指导标准，循环灌溉过程也没有科学的数据指导，导致无法对水培种植进行科学的干预。
4.目前的常规的水培牧草生产方法是在温室内进行牧草种植，并且利用营养液提供牧草生长所需养份。其中将牧草种子播种在种植盘内，使牧草的根须浸泡在营养液中，牧草生长期间提供牧草生长适宜的温度、湿度、风速、光照和二氧化碳含量条件。种植盘可以设置多个漏水通孔，并且通过水管滴入加水，从而保证种植盘内保存一定水量。水培牧草大约需要在10～15日完成生长而收获。水培牧草生产是连续性的，每天播种一批，每天收获一批，不受自然环境季节限制，收获的水培牧草连同根须都可一同喂牲畜。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种用于牧草培育的控制系统，其能够根据实际需要自动化地实现了自动配液和灌溉，省时省力，且提高了干预的有效性和准确性。
6.本发明的实施例是这样实现的：
7.第一方面，本技术实施例提供一种用于牧草培育的控制系统，其包括检测模块，用于采集到水培数据，水培数据包括水培水分、水培ec值和水培微量元素含量；图像采集模块，用于对牧草进行全方位多层次拍摄，获取牧草的图像数据；数据传输模块，用于将采集到的数据和检测到的数据传输至牧草培育的控制系统；控制模块，用于根据采集到的数据和检测到的数据进行数据分析后，传输指示相关的硬件设备进行自动配液和灌溉。
8.在本发明的一些实施例中，上述检测模块还包括：计算子模块，用于对水培数据中的水培水分、水培ec值和水培微量元素含量进行计算，计算出标准水培水分和水培水分之间的差值。
9.在本发明的一些实施例中，上述还包括：根据标准水培水分和水培水分之间的差值、总水分参考值计算得到营养液的容量。
10.在本发明的一些实施例中，上述还包括：当待补充物质中有ec时，获取牧草培育的实时含水量，根据总水分参考值、实时含水量、水培ec值和标准水培ec值计算得到待补充的ec值。
11.在本发明的一些实施例中，上述图像采集模块还包括：通过摄像装置和滑动轨道，实现摄像装置根据实际需求进行任意位置移动和观测角度调节，从而获取牧草的图像数
据。
12.在本发明的一些实施例中，上述数据传输模块还包括：数据处理子模块，用于将采集到的数据和检测到的数据进行图像预处理，图像预处理的过程包括对采集到的数据和检测到的数据进行滤波去噪、将去噪后的图像进行归一化处理。
13.在本发明的一些实施例中，上述还包括：对牧草的图像数据进行图像分割，通过分割牧草的图像，获得图像上牧草的所有轮廓点，并进行标记，则获得牧草轮廓。
14.在本发明的一些实施例中，上述控制模块还包括：plc控制子模块，用于控制搅拌设备、ec值测定仪、ph测定仪、计量泵、液位感应器、消毒设备、出水泵和回水泵的参数。
15.在本发明的一些实施例中，上述包括：用于存储计算机指令的至少一个存储器；与上述存储器通讯的至少一个处理器，其中当上述至少一个处理器执行上述计算机指令时，上述至少一个处理器使上述系统执行：检测模块、图像采集模块、数据传输模块及控制模块。
16.第二方面，本技术实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如一种用于牧草培育的控制系统中任一项的系统。
17.相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：
18.通过水培检测模块采集到水培数据并获取到农作物标识，然后输出的需要干预的参数以及对应的参数干预值，进而确定待补充的营养液信息，根据待补充的营养液信息指示相关的硬件设备实现自动配液和灌溉，从而实现了根据实际需要自动化地实现了自动配液和灌溉，省时省力，且提高了干预的有效性和准确性。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
20.图1为本发明实施例提供的一种用于牧草培育的控制系统模块示意图；
21.图2为本发明实施例提供的一种用于牧草培育的控制系统补充子模块示意图；
22.图3为本发明实施例提供的一种电子设备。
23.图标：10-检测模块；11-计算子模块；20-图像采集模块；30-数据传输模块；31-数据处理子模块；40-控制模块；41-plc控制子模块；101-存储器；102-处理器；103-通信接口。
具体实施方式
24.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
25.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范
围。
26.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
27.需要说明的是，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、系统、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、系统、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、系统、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
28.下面结合附图，对本技术的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的各个实施例及实施例中的各个特征可以相互组合。
29.实施例1
30.请参阅图1，图1为本发明实施例提供的一种用于牧草培育的控制系统示意图，其如下所示：
31.检测模块10，用于采集到水培数据，水培数据包括水培水分、水培ec值和水培微量元素含量；
32.在一些实施方式中，检测模块10用于对水培中的成分进行检测，包括：水培水分的检测、水培ec值的检测和水培微量元素含量的检测等。控制系统与检测模块10通过网络与数据传输模块连接，检测模块10将检测到的水培数据发送到控制系统。其中，水培ec值是用来测量溶液中可溶性盐浓度的，也可以用来测量液体肥料或种植介质中的可溶性离子浓度。
33.图像采集模块20，用于对牧草进行全方位多层次拍摄，获取牧草的图像数据；
34.在一些实施方式中，图像采集模块20支持自动识别和追踪监测目标，支持智能变焦使监测目标始终处于拍摄画面中心。例如，摄像设备可采用工业摄像机等。为获取牧草根系高质量图像，保证图像中只包含一棵作物根系信息，图像采集模块20观测位置和角度参数根据实际环境先进行调试，确定相关参数并保存到控制系统中，参数支持人工根据拍摄效果进行微调及更新。当需要获取待检测牧草根系图像时，控制系统自动调取相应参数控制图像采集模块20的摄像设备调整到相应观测位置和角度进行拍摄。
35.数据传输模块30，用于将采集到的数据和检测到的数据传输至牧草培育的控制系统；
36.在一些实施方式中，数据传输可以采用有线传输、无线传输、蓝牙传输等。通过可编程逻辑器件来实现图像解压功能，并且，在数据传输模块30与显示屏之间的数据传输需要低延迟，所以采用可编程逻辑器件来作为桥接部件实现解压功能，相比于通过微处理器执行软件来实现解压功能的方法，数据解压速度更快，更能满足低延迟的需求。可编程逻辑器件可以采用可编辑门阵列(field－programmable gate array，fpga)，或复杂的可编程逻辑器件(complex programmable logicdevice，cpld)等，在本实施例中并不做限制。显示屏可以是常用显示屏，例如lcos(liquid crystal on silicon，硅基液晶)显示屏。也即，可编程逻辑器件与数据传输模块30通过显示接口连接，与显示屏也通过显示接口连接。显示接口可以采用常用的显示接口，例如，mipi(mobile industry processor interface，移动工业处理器接口)dsi(display serial interface specification，显示串行接口规格)显
示接口，在本实施例中不做限制。需要说明的是，数据传输模块30和可编程逻辑器件之间采用的显示接口，与可编程逻辑器件和显示屏之间采用的显示接口可以相同也可以不同，在本实施例中并不做限制，例如可以都采用mipidsi显示接口。在可编程逻辑器件内部，通过硬件描述语言设计，使得其具备解压缩功能。
37.控制模块40，用于根据采集到的数据和检测到的数据进行数据分析后，传输指示相关的硬件设备进行自动配液和灌溉。
38.在一些实施方式中，根据需要干预的参数以及对应的参数干预值确定待补充的营养液信息，包括：根据需要干预的参数确定需要补充的物质；根据对应的参数干预值按照预设的算法计算得到待补充的营养液信息，所述待补充的营养液信息包括：营养液的容量和营养液中待补充物质的含量。
39.其中，营养液信息包括：营养液的容量和里面包含的各物质的含量。本着缺啥补啥的原则，根据上述计算得到的需要干预的参数来确定需要补充的物质，比如，上述计算缺乏水分，则补充水分，缺乏ec值或ec值过剩，则需要进行补充或稀释。若缺乏微量元素，则需要补充微量元素。营养液的容量是根据要补充的水分的量确定的。根据对应的参数干预值按照预设的算法计算得到待补充的营养液信息，待补充的营养液信息包括：营养液的容量和营养液中待补充物质的含量，包括：计算标准水培水分和水培水分之间的差值；获取总水分参考值，根据标准水培水分和所述水培水分之间的差值、总水分参考值计算得到营养液的容量；当待补充物质中有ec时，获取现有含水量，根据总水分参考值、现有含水量、水培ec值和标准水培ec值计算得到待补充的ec值。
40.实施例2
41.请参阅图2，图2为本发明实施例提供的一种用于牧草培育的控制系统补充子模块示意图，其如下所示：
42.计算子模块11，用于对水培数据中的水培水分、水培ec值和水培微量元素含量进行计算，计算出标准水培水分和水培水分之间的差值。根据标准水培水分和水培水分之间的差值、总水分参考值计算得到营养液的容量。当待补充物质中有ec时，获取牧草培育的实时含水量，根据总水分参考值、实时含水量、水培ec值和标准水培ec值计算得到待补充的ec值。
43.数据处理子模块31，用于将采集到的数据和检测到的数据进行图像预处理，图像预处理的过程包括对采集到的数据和检测到的数据进行滤波去噪、将去噪后的图像进行归一化处理。对牧草的图像数据进行图像分割，通过分割牧草的图像，获得图像上牧草的所有轮廓点，并进行标记，则获得牧草轮廓。
44.plc控制子模块41，用于控制搅拌设备、ec值测定仪、ph测定仪、计量泵、液位感应器、消毒设备、出水泵和回水泵的参数。
45.在一些实施方式中，通过plc控制子模块41设定参数，包括营养液的ec值、ph值、温度、湿度、照明时间和空气循环时间，控制系统控制计量泵加入水和不同的营养液原料，当混合液达到一定液位时，控制系统打开搅拌装置和紫外消毒灯，同时根据设定的ec值和ph值添加营养液原料或水，直至达到设定值，即得到配制好的营养液；
46.控制系统控制出水泵将配制好的营养液输送至各个水培架，将牧草组培苗从培养瓶中取出，洗净消毒后移植于种植板上；随后将种植板放置于种植槽表面，同时种植槽中提
前打入充足的营养液，控制营养液高度约3cm，温度为19
±
1℃，以使组培牧草幼苗的根接触到营养液；调节营养液浓度在牧草幼苗期保持较低的水平，使得电导率在0.6ms/cm左右；
47.如图3所示，本技术实施例提供一种电子设备，其包括存储器101，用于存储一个或多个程序；处理器102。当一个或多个程序被处理器102执行时，实现如上述第一方面中任一项的系统。
48.还包括通信接口103，该存储器101、处理器102和通信接口103相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。存储器101可用于存储软件程序及模块，处理器102通过执行存储在存储器101内的软件程序及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。该通信接口103可用于与其他节点设备进行信令或数据的通信。
49.其中，存储器101可以是但不限于，随机存取存储器101(random access memory，ram)，只读存储器101(read only memory，rom)，可编程只读存储器101(programmable read-only memory，prom)，可擦除只读存储器101(erasable programmable read-only memory，eprom)，电可擦除只读存储器101(electric erasable programmable read-only memory，eeprom)等。
50.处理器102可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。该处理器102可以是通用处理器102，包括中央处理器102(central processing unit，cpu)、网络处理器102(network processor，np)等；还可以是数字信号处理器102(digital signal processing，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field－programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
51.在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的系统，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本技术的多个实施例的系统、系统和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
52.另外，在本技术各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
53.另一方面，本技术实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器102执行时实现如上述第一方面中任一项的系统。所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网
络设备等)执行本技术各个实施例所述系统的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器101(rom，read-only memory)、随机存取存储器101(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
54.综上所述，本技术实施例提供的一种用于牧草培育的控制系统，通过水培检测模块采集到水培数据并获取到农作物标识，然后输出的需要干预的参数以及对应的参数干预值，进而确定待补充的营养液信息，根据待补充的营养液信息指示相关的硬件设备实现自动配液和灌溉，从而实现了根据实际需要自动化地实现了自动配液和灌溉，省时省力，且提高了干预的有效性和准确性。
55.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
56.对于本领域技术人员而言，显然本技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本技术的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本技术。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本技术内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。