监测植物生长趋势后仿人脑处理系统的养育设备及系统的制作方法

本实用新型涉及自动监管技术领域，具体涉及一种监测植物生长趋势后仿人脑处理系统的养育设备及系统。

背景技术：

任何植物在其生长过程中都存在有很多个生长阶段，例如发芽期、幼苗期等等。而在不同生长阶段下，对于种植的植物而言，其需要的生长环境也不同，这就使得种植者对于不同生长阶段的植物需要采取不同的处理措施。而为保证植物可以健康、良好地生长，就需要种植者能尽早发现植物的生长阶段发生了变化，从而及时的采取正确的处理措施。

传统的对于植物生长阶段的变化监测处理方式是通过人工观察，即通过种植者或其他人员对当前种植的植物进行观察，从而确定其生长阶段是否发生变化。但是，人工观察存在很多弊端，首先，人工观察对于人力资源的要求很高，尤其是在种植的植物数量或种类很多的情况下，需要大量的人力才能保证观察的完整性和准确性，观察成本很高；其次，通过人工观察的方式对于植物的观察是不全面的，例如对于很大一片植物而言，有的植物位置可能很隐蔽，难以发现，观察时可能会漏过，有的植物位置可能很特殊，难以观察甚至无法观察；其三，人工观察时效性低，因为靠人力观察必然存在观察周期，不可能实时观察到植物生长过程的每一个阶段变化。基于上述人工观察的方式存在的弊端，提供一种不依赖人力且能实现实时监控植物生长变化的设备就显得十分有必要了。

技术实现要素：

本实用新型提供一种监测植物生长趋势后仿人脑处理系统的养育设备及系统，以解决现有通过人工观察的方式来监控植物生长变化所存在的成本过高、观察不全面、时效性低的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种监测植物生长趋势后仿人脑处理系统的养育设备，包括植物柜，其特征在于，所述植物柜包括柜体，以及设置于所述柜体上的拍摄装置，存储器，控制系统和通信模块；

所述拍摄装置用于拍摄植物的生长图像，并将所述生长图像交由所述存储器进行存储；所述存储器还存储所述植物各个生长阶段的标准图像；

所述控制系统用于将由所述拍摄装置获得的生长图像与存储器中存储的所述植物各个生长阶段的标准图像进行对比，并在发现植物生长阶段发生变化之后，控制通信模块向用户终端发送植物生长状态变化信息；

进一步的，所述拍摄装置包括：安放于植物周围以拍摄植物生长视频的至少一个摄像机，和/或，安放于植物周围以拍摄植物生长图片的至少一个照相机；

所述拍摄装置包括所述至少一个摄像机时，所述控制系统还用于从所述至少一个摄像机拍摄的植物生长视频中抓取出植物生长图片。

进一步的，所述通信模块还用于在所述控制系统发现植物生长阶段发生变化之后将所述拍摄装置拍摄的植物生长视频和/或图片发送给用户终端。

进一步的，所述监测植物生长趋势后仿人脑处理系统的养育设备还包括环境调整系统，所述环境调整系统与所述控制系统连接；

所述控制系统检测到所述植物生长阶段发生变化后，根据当前环境和植物当前生长阶段所需的环境向所述环境调整系统下发环境调整指令；

所述环境调整系统根据所述环境调整指令对所述当前环境进行调整。

进一步的，所述环境调整系统包括：光源控制子系统、温度控制子系统、湿度控制子系统、二氧化碳控制子系统、通风量控制子系统中的至少一个。

进一步的，所述控制系统包括用于检查从摄像装置获取数据时的码率信息和网络带宽情况网络检测器，以及根据所述码率信息和网络带宽情况调整网络传输参数的网络控制器。

进一步的，所述控制系统包括图像处理芯片；

所述图像处理芯片用于将所述拍摄装置在当前的生长阶段识别周期内获得的生长图像与存储器中存储的所述植物各个生长阶段的标准图像进行并对，确定所述植物当前生长阶段；还用于提取所述存储器中由所述拍摄装置在上一生长阶段识别周期内获得的生长图像，并与存储器中存储的所述植物各个生长阶段的标准图像进行并对，确定所述植物在上一生长阶段识别周期内的生长阶段，并基于所述植物当前生长阶段和所述植物在上一生长阶段识别周期内的生长阶段确定植物生长阶段是否发生变化。

进一步的，所述控制系统为嵌入式控制系统。

进一步的，本实用新型还提供一种监测植物生长趋势后仿人脑处理系统的养育系统，包括终端和上述任一种监测植物生长趋势后仿人脑处理系统的养育设备；

所述终端用于接收所述监测植物生长趋势后仿人脑处理系统的养育设备发送的植物生长状态变化信息，并将该信息告知用户。

进一步的，所述终端还用于在接收到所述植物生长状态变化消息之后，向所述监测植物生长趋势后仿人脑处理系统的养育设备下发控制指令；

所述监测植物生长趋势后仿人脑处理系统的养育设备的控制系统根据所述控制指令控制所述环境调整系统进行环境调整，或控制所述摄像装置再次进行图像拍摄。

有益效果

本实用新型提供一种监测植物生长趋势后仿人脑处理系统的养育设备及系统，通过设置拍摄装置拍摄植物的生长图像，并将生长图像交由存储器进行存储，再由控制系统将由拍摄装置获得的生长图像与存储器中还存储的植物各个生长阶段的标准图像进行对比，并在发现植物生长阶段发生变化之后，控制通信模块向用户终端发送植物生长状态变化信息。这样，通过拍摄装置、控制系统和通信模块之间的联动，实现了对植物生长变化的自动化监控，摆脱了对人力的依赖，降低了成本，同时实现了对植物的实时监测，且由于是通过拍摄装置对植物进行拍摄，对于隐蔽位置的植物或位置特殊原本人难以进行观察的植物也可以进行拍摄，由控制系统进行比对，监测也更为全面。

附图说明

图1为本实用新型实施例一提供的一种监测植物生长趋势后仿人脑处理系统的养育系统结构示意图；

图2为本实用新型实施例一提供的控制系统的一种结构示意图；

图3为本实用新型实施例一提供的一种具体的监测植物生长趋势后仿人脑处理系统的养育设备的结构示意图；

图4为本实用新型实施例一提供的监测植物生长趋势后仿人脑处理系统的养育设备的一种可行的具体设置结构示意图；

图5为本实用新型实施例二提供的一种更具体的监测植物生长趋势后仿人脑处理系统的养育系统的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

实施例一

请参见图1，图1为本实施例中提供的一种监测植物生长趋势后仿人脑处理系统的养育系统结构示意图，包括监测植物生长趋势后仿人脑处理系统的养育设备1和终端2这两个部分，其中：监测植物生长趋势后仿人脑处理系统的养育设备1包括植物柜，本实施例中植物柜可以是一个，也可以是多个。而在植物柜中，包括有：拍摄装置11，存储器12，控制系统13和通信模块14。

拍摄装置11用于拍摄植物的生长图像，并将生长图像交由存储器12进行存储。同时需要注意的是，存储器12中还存储有植物各个生长阶段的标准图像。

同时，拍摄装置11还会将拍摄获得的生长图像发送给控制系统13，由控制系统13将拍摄装置11获得的生长图像与存储器12中存储的植物各个生长阶段的标准图像进行对比，并在发现植物生长阶段发生变化之后，控制通信模块14向用户终端2发送植物生长状态变化信息，实现对植物的实时监控。

本实施例中，控制系统13会将拍摄装置11拍摄之后传输而来的植物当前的生长图像与存储器13中存储的植物各个生长阶段的标准图像进行比对，确认植物当前处于何种生长阶段，该操作可以由控制系统13中的图像处理芯片来实现。

图像处理芯片对植物当前的生长图像和标准图像的一种具体比对方式是：首先对各个生长阶段的标准图像进行特征提取(如叶片，花，茎秆等)，再对提取的特征进行聚类，通过深层信念网络等算法得到各个生长阶段的标准图像对应的输出值；而后对拍摄装置11拍摄之后传输而来的植物当前的生长图像同样进行上述操作，得到当前生长图像对应的输出值，最后将当前生长图像对应的输出值与通过深层信念网络等算法得到各个生长阶段的标准图像对应的输出值进行比对，若当前生长图像对应的输出值与某一生长阶段的标准图像对应的输出值相同或相近，即可根据该标准图像判定植物当前正处于的生长阶段。

本实施例中，图像处理芯片的另一种比对方式是：对提取的各个生长阶段的标准图像的每一个特征分别通过深层信念网络等算法进行单独计算，再将当前生长图像提取的各个特征也通过深层信念网络等算法进行单独计算，最终对得到的各个特征的输出值进行对应比对，在当前生长图像的各个特征的输出值与某一生长阶段标准图像的各个特征的输出值相同或相近时，即可根据该标准图像判定植物当前正处于的生长阶段。

本实施例中，图像处理芯片还存在有一种比对方式是：直接对提取的特征信息进行比对，确认出植物当前处于的生长阶段。例如：控制系统13从当前生长图像中提取出叶片大小、茎秆粗细等信息，再同植物各个生长阶段的标准图像中对应的叶片大小、茎秆粗细等信息进行比对，若比对发现有标准图像中存在叶片大小和茎秆粗细等信息相同或相近，即可根据该标准图像判定植物当前正处于的生长阶段。值得注意的是，本种方式中，对于各特征信息未加处理直接进行比对，其过程以及对资源的消耗较前两种方式小，但其对比误差以及精度则较前两种方式差。

本实施例中所提供的三种比对方式仅作为示例，不代表本实用新型仅可采用上述三种方式进行比对。应当理解的是，上述比对过程实质即为模仿人脑进行数据处理比对的过程，通过对特征进行比对从而确定出植物的生长阶段。

本实施中，在确定植物当前所处于的生长阶段之后，控制系统13为实现对植物生长阶段是否发生变化的判断，控制系统13的图像处理芯片还需要提取存储器12中由拍摄装置11在上一生长阶段识别周期内获得的生长图像(即拍摄装置11在上一拍摄时间段内拍摄的生长图像)，并将之与存储器中的植物各个生长阶段的标准图像进行并对(比对方式同上)，确定植物在上一生长阶段识别周期内所处的生长阶段。此后，图像处理芯片基于植物当前生长阶段和植物在上一生长阶段识别周期内的生长阶段即可确定植物生长阶段是否发生变化。

应当理解的是，生长阶段识别周期是指从上一次进行生长阶段识别之后到这一次生长阶段识别开始的时间段。

本实施中，还可以在每一次确定植物当前所处的生长阶段之后，即生成表征该生长阶段的标识并存储于存储器12中，在下一次重新确定植物当前所处的生长阶段之后，调取之前存储的标识得到植物在上一生长阶段识别周期内所处的生长阶段，从而确定植物生长阶段是否发生变化。例如，设拍摄装置11的生长阶段识别周期为1天，在2017年1月3日，图像处理芯片获得某植物当前处于a生长阶段，生成标识A存储于存储器12中，在2017年1月4日，图像处理芯片获得某植物当前处于b生长阶段，则控制系统13调取存储器12中标识A，即可得到植物在上一生长阶段识别周期内处于a生长阶段，即可确定植物生长阶段是否发生变化，同时更新标识为B。

应当理解的是，控制系统13的图像处理芯片可以在获取到植物当前生长图片一段时间之后，再进行植物当前生长阶段的确定及植物生长阶段是否发生变化的比对过程。

本实施例中，存储器12对于拍摄装置11获取的植物生长图像可以进行删除，例如对于还在前一生长阶段之前的生长阶段的图片即可删除以腾出存储空间。

本实施例中，植物各个生长阶段的标准图像可以是通过预先采集或网上下载等方式获取并保存于存储器12中的。

事实上，为方便之后控制系统13的图像处理芯片对植物各个生长阶段标准图像的调用，可以将植物各个生长阶段标准图像和拍摄装置11拍摄的生长图像用不同的两个存储器12进行分别存储，更进一步的，为更便于控制系统13的图像处理芯片可以调用指定的标准图像，还可以将分别对应植物一个生长阶段的标准图像分别用一个存储器12进行单独存储。

本实施例中，图像可以是图片也可以是视频，甚至是两者之间的结合。此时拍摄装置11即可为进行图片拍摄的照相机和/或进行视频拍摄的摄像机。

应当理解的是，为保证拍摄装置11得到的植物生长图像尽可能全面，构成拍摄装置的照相机和/或摄像机应当安放于植物周围，照相机和/或摄像机的数量可以是一个，也可以是多个。

应当理解的是，当拍摄装置11中包括摄像机时，即传输给控制系统13的图像中存在视频时，控制系统13还需要从摄像机拍摄的植物生长视频中抓取出植物的生长图片，该图拍抓取功能可以通过图片抓取器来完成。

本实施例中，为保证控制系统13得到的用于比对的植物生长图像的质量，参见图2，控制系统13中还可以包括网络检测器131和网络控制器141。其中：

网络检测器131用于检查从摄像装置11获取数据时的码率信息和网络带宽情况，而网络控制器141则根据网络检测器131检查得到的码率信息和网络带宽情况对网络传输参数进行调整，以保证从摄像装置11传输过来的图像流更流畅，更清晰。具体的，网络控制器141可以采用流媒体RTSP(Real Time Streaming Protocol，实时流传输协议)或RTP(Real-time Transport Protocol，实时传输协议)或RTCP(RTP Control Protocol，实时传输协议控制协议)协议进行网络传输参数的控制。

本实施例中，网络检测器131和网络控制器141可以通过各种具备网络检测以及网络参数控制的处理器或芯片来实现。

本实施例中，控制系统13还可以对摄像装置11拍摄的或控制系统13从视频中抓取的图片进行处理，使得图片的颜色对比度增强，从而便于更好地对图片中的特征进行提取。应当理解的是，该操作也可以通过控制系统13的处理器来实现。

本实施例中，监测植物生长趋势后仿人脑处理系统的养育设备1还可以包括一个环境调整系统15，参见图3，图3为本实施例提供的一种监测植物生长趋势后仿人脑处理系统的养育设备1的结构示意图，其中：环境调整系统15与控制系统13连接。

控制系统13检测在到植物生长阶段发生变化后，即可自动根据当前环境和植物当前生长阶段所需的环境向环境调整系统15下发环境调整指令，环境调整系统15根据环境调整指令即可对当前环境进行调整。

应当理解的是，由于植物所处的生长阶段不同，其对应所需的生长环境也就不同，则需要进行的处理措施也即不同。本实施例中，可以将植物不同生长阶段对应的处理措施对应存储于存储器12的数据库中，以供控制系统13和/或环境调整系统15调用。

值得注意的是，存储器12在保存的处理措施时，应当将处理措施与其对应的生长阶段关联保存，例如通过图表等形式进行保存，以便控制系统13和/或环境调整系统15调用时可以找到植物当前生长阶段所需进行的处理措施。

应当理解的是，控制系统13调用处理措施时，生成的环境调整指令中即可包含对应的处理措施，以告知环境调整系统15具体应当怎么调整；而环境调整系统15可调用处理措施时，控制系统13可以仅生成告知环境调整系统15需要进行环境调整的消息的环境调整指令(即环境调整指令中可以不包含对应的处理措施，但应包含植物当前生长阶段信息)，而由环境调整系统15在接收到环境调整指令之后调用与植物当前生长阶段对应的处理措施进行环境调整。

本实施例中，环境调整系统15应当包括但不限于：光源控制子系统、温度控制子系统、湿度控制子系统、二氧化碳控制子系统、通风量控制子系统等中的至少一个。对于光源控制子系统而言，可以通过光源(如LED灯等)、光亮传感器、光亮度控制器、光源开关等硬件来实现；温度控制子系统可以通过热源(如加热器等)、温度传感器、温度控制器、热源开关等硬件来实现；湿度控制子系统可以通过水源(如滴灌装置等)、湿度传感器、湿度控制器、水源开关等硬件来实现；二氧化碳控制子系统可以通过二氧化碳发生器、二氧化碳浓度传感器、二氧化碳发生器开关等硬件来实现；通风量控制子系统可以通过吹风机、风量控制器、吹风机开关等硬件来实现。本实施例中，环境调整系统15通过调整各子系统的输出即可达到改变当前植物生长环境的目的。

本实施例中，通信模块14在控制系统13发现植物生长阶段发生变化之后，向终端2发送的植物生长状态变化信息中可以包括拍摄装置11拍摄的植物生长视频和/或图片。终端2在接收到通信模块14发送来的植物生长视频和/或图片之后，用户可以选择播放或查看该植物生长视频和/或图片，从而实现对植物的远程观察，可以使用户更加直观地感受到植物的生长变化。

应当理解的是，本实施例中终端2接收到的植物生长状态变化信息均应当告知用户，以便用户进行后续操作。

本实施例中，通信模块14向终端2发送的植物生长状态变化信息中还可以包括植物当前生长阶段信息，终端2在接收到植物生长状态变化信息之后，即可调出植物当前生长阶段的相关信息以及资料展示给用户，以便用户了解。

应当理解的是，前文中已介绍有控制系统13在发现植物生长阶段发生变化之后自动控制环境调整系统15进行环境调整的方案，但事实上，还可以通过用户介入的方式实现对植物生长环境的调整。此时，一种可行的方式是：用户在接收到植物生长状态变化信息之后，通过终端2向监测植物生长趋势后仿人脑处理系统的养育设备1下发控制指令，监测植物生长趋势后仿人脑处理系统的养育设备1的控制系统13根据该控制指令控制环境调整系统15进行环境调整。此时环境调整系统15进行环境调整的过程与前述控制系统13自动控制环境调整系统15进行环境调整的过程一致。

另一种可行的方式是：通信模块14在发送的植物生长状态变化信息中加入与植物当前生长阶段信息对应的处理措施，用户在收到该包含有处理措施的植物生长状态变化信息之后，可主动前往环境调整系统15处按照终端2收到的处理措施进行操作；或者，通过终端2和通信模块14向环境调整系统15下发包含处理措施的控制指令，环境调整系统15根据该控制指令进行环境调整。此时，环境调整系统15即不受控制系统13控制，即环境调整系统15可不与控制系统13连接。

本实施例中，终端2还可以通过向监测植物生长趋势后仿人脑处理系统的养育设备1发送的控制指令控制监测植物生长趋势后仿人脑处理系统的养育设备1的拍摄装置11再次对植物进行图像拍摄，以获取最新的植物图像信息。

本实施例中，通信模块14包括但不限于光纤、光发射器及光接收器、射频发射器及射频接收器、磁发射器及磁接收器等。

本实施例中，可以实现上述功能的控制系统13包括有嵌入式软件控制系统等，例如ARM嵌入式控制系统，且存储器12和通信模块14可以内嵌于控制系统13中。

应当理解的是，本实施例中所提供的监测植物生长趋势后仿人脑处理系统的养育系统中，监测植物生长趋势后仿人脑处理系统的养育设备1的一种可行的具体设置结构是：参见图4，可以将监测植物生长趋势后仿人脑处理系统的养育设备1设置于植物柜10的柜体41上，将拍摄装置11设置于植物柜10的柜体41内的种植区周围，存储器12、控制系统13、通信模块14和环境调整系统15的电路部分集成于植物柜的柜体壁内或植物柜的各植物架42架体内，环境调整系统15的其余部分(如光源151和吹风机152等)则设置于种植区周边，在植物柜的柜体外侧还可以设置一个显示器43以显示植物箱种植的各植物当前生长阶段，以及生长环境等信息。

本实施例提供的监测植物生长趋势后仿人脑处理系统的养育系统，通过设置拍摄装置拍摄植物的生长图像，并将生长图像交由存储器进行存储，再由控制系统将由拍摄装置获得的生长图像与存储器中还存储的植物各个生长阶段的标准图像进行对比，并在发现植物生长阶段发生变化之后，控制通信模块向终端发送植物生长状态变化信息，由终端在接收到植物生长状态变化信息后告知用户，并由环境调整系统对当前环境进行调整，以满足生长阶段发生变化后的植物的生长所需。这样，通过拍摄装置、控制系统、通信模块、环境调整系统、终端之间的联动，实现了对植物生长变化的自动化监控，摆脱了对人力的依赖，降低了成本，同时实现了对植物的实时监测以及自动化环境调控，且由于是通过拍摄装置对植物进行拍摄，对于隐蔽位置的植物或位置特殊原本人难以进行观察的植物也可以进行拍摄，由控制系统进行比对，监测也更为全面。

实施例二

本实施例在实施例一的基础上，以监测植物生长趋势后仿人脑处理系统的养育设备1的拍摄装置11为摄像机，控制系统13为ARM嵌入式控制系统(存储器12和通信模块14可以内嵌于ARM嵌入式控制系统中)的情况为例，对本实用新型的方案作进一步示例说明。

参见图5，图5即为本实施例提供的一种监测植物生长趋势后仿人脑处理系统的养育系统的结构示意图。其中，ARM嵌入式系统会一直运行，该系统将控制摄像机摄像，同时从摄像机拍摄的植物视频中抓出植物生长图片，并进行自动识别，判断植物生长状态是否发生变化。

本实施例中，摄像机拍摄存在拍摄周期，例如：ARM嵌入式控制系统可以控制摄像机每天每隔2小时对植物柜的植物进行摄像10分钟，同时提取一些关键视频FRAME(画面)保存成图片，比如每2小时保存2张视频FRAME图片。应当理解的是，拍摄周期不等于生长阶段识别周期，若ARM嵌入式控制系统每一天识别植物的生长阶段，则生长阶段识别周期为1天。

ARM嵌入式控制系统在第二天自动对当天拍摄的生长图片进行特征提取，特征聚类，并通过深层信念网络算法得到当天拍摄的生长图片对应的输出值。将该输出值与存储器中的各标准图片对应的输出值进行比较，得到植物当前的生长阶段。

ARM嵌入式控制系统再对前一天的生长图片进行上述操作，得到植物前一天的生长阶段，并与植物当前的生长阶段进行比对，从而判断出植物生长状态是否发生变化。

若植物生长状态变化，此时ARM嵌入式控制系统控制通信模块自动向终端发送植物生长状态变化信息，通知终端植物的生长阶段发生改变，并告知植物的当前生长阶段和需要采取的处理措施。植物生长状态变化信息的发送形式可以是短信或APP消息等形式。

终端收到该植物生长状态变化信息后，即可采取处理措施(例如向植物柜的ARM嵌入式控制系统发送控制指令，控制环境调整系统进行环境调整)。

如果植物柜一直没收到终端的应答，即可能用户未曾看见植物生长状态变化信息，此时植物柜的ARM嵌入式控制系统可以设置定时重发次数，通过多次重发植物生长状态变化信息给终端的方式，通知用户采取措施。

此时，植物柜的ARM嵌入式控制系统也可以自动化控制环境调整系统进行环境调节。

本实施例中，终端可以通过APP(应用)实现与植物柜之间的交互控制，用户在使用终端通过APP连接到植物柜之前，需要进行设置，便于连接注册到植物柜。例如，在APP首次启动时，需要注册到植物柜进行鉴权，鉴权通过后APP即可实现远程、实时对植物柜进行交互控制。同时，用户还可以通过该终端APP观看反应植物现状的实时视频和/或收取植物柜当前植物的生长阶段信息，还可以接收包括置物柜的温度、湿度、光照强度等等信息。

本实施例提供了一种由植物柜和终端构成的监测植物生长趋势后仿人脑处理系统的养育系统，其中植物柜上设有监测植物生长趋势后仿人脑处理系统的养育设备，该设备包括拍摄植物生长视频的摄像机，判定植物生长阶段是否变化的ARM嵌入式控制系统、可以对植物生长环境进行调整的环境调整系统、以及与可以与终端建立通信连接的通信模块。这样，在发现植物生长阶段发生变化之后，控制通信模块向终端发送植物生长状态变化信息，用户即可通过终端控制植物柜的环境调整系统对当前环境进行调整，满足生长阶段发生变化后的植物的生长所需，从而实现了对植物生长变化的自动化监控以及自动化环境调控，摆脱了对人力的依赖，降低了成本，且由于是通过拍摄装置对植物进行拍摄，对于隐蔽位置的植物或位置特殊原本人难以进行观察的植物也可以进行拍摄，由控制系统进行比对，监测也更为全面。

以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。