[發(fā)明專利]一種種植大棚智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710024705.0
• 申請(qǐng)日: 2017-01-13
• 公開（公告）號(hào): CN106768066A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 涂兵;王錦萍;歐先鋒;陶健;周宏冀;周瑤;譚雄杰;匡文蘭;周承樂
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南理工學(xué)院
• 主分類號(hào): G01D21/02
• 分類號(hào): G01D21/02;A01G9/14;A01G9/24;A01C23/00;A01C23/04
• 代理公司: 岳陽市大正專利事務(wù)所43103
• 代理人: 皮維華

1.一種種植大棚智能監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)，它包括有大棚框架主體、可翻轉(zhuǎn)的透明天花板、鋪設(shè)在大棚頂部的方形導(dǎo)軌、大棚地面的S形導(dǎo)軌、方形導(dǎo)軌上的控速小車、S形導(dǎo)軌上的移動(dòng)小車，其特征在于：所述透明天花板由電機(jī)控制，所述控速小車底部設(shè)有無線信號(hào)模塊和上下伸縮支桿并且該支桿底部設(shè)有花灑；所述移動(dòng)小車頂部設(shè)有無線信號(hào)模塊和可伸縮旋轉(zhuǎn)支桿并且該支桿頂部設(shè)有攝像頭，所述控速小車、花灑、移動(dòng)小車、攝像頭均通過無線信號(hào)與計(jì)算機(jī)相連接，在大棚的內(nèi)部地面上設(shè)有濕度傳感器，且大棚內(nèi)部?jī)蓚?cè)設(shè)有溫度傳感器，大棚左側(cè)設(shè)有二氧化碳傳感器，所述傳感器均通過總線與計(jì)算機(jī)連接，所述計(jì)算機(jī)包括有參數(shù)設(shè)置模塊、圖像采集模塊、作物參數(shù)提取分析模塊、環(huán)境參數(shù)提取分析模塊、花灑控制模塊、天花板控制模塊。

2.一種種植大棚智能監(jiān)測(cè)方法，其特征在于包括下列步驟：

（1）根據(jù)大棚內(nèi)作物設(shè)置溫度、濕度、二氧化碳傳感器和攝像頭采集參數(shù)；

（2）開啟移動(dòng)小車，小車沿軌道來回移動(dòng)；

（3）攝像頭實(shí)時(shí)拍攝作物，攝像頭自動(dòng)采集作物視頻圖像并保存；

（4）提取步驟（3）視頻圖像中的作物葉子形態(tài)學(xué)特征，通過訓(xùn)練好的切比雪夫曲率預(yù)測(cè)模型，對(duì)葉子的形態(tài)學(xué)特征進(jìn)行分析得到葉子邊緣曲率數(shù)據(jù)，然后結(jié)合濕度傳感器上的數(shù)據(jù)進(jìn)行SVM分類預(yù)測(cè)，得到作物需水情況，判斷是否需要灑水；

（5）提取步驟（3）視頻圖像中作物的莖干輪廓特征，用基于局部曲率的分段輪廓平滑算法對(duì)莖干的大致輪廓進(jìn)行分析得到莖干的輪廓數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，通過訓(xùn)練好的SVM模型，得到當(dāng)前作物的生長(zhǎng)期；

（6）提取溫度、二氧化碳傳感器上的數(shù)據(jù)，采用SVM訓(xùn)練好的分類模型，通過SVM方法判斷當(dāng)前二氧化碳濃度是否超標(biāo)；

（7）經(jīng)過步驟（4）判斷后，若需灑水則計(jì)算機(jī)發(fā)出無線信號(hào)至控速小車，使花灑移動(dòng)到作物待澆水區(qū)域、控制軟管開關(guān)，花灑噴灑水；

（8）經(jīng)過步驟（5）判斷后，根據(jù)所得到的作物生長(zhǎng)期，計(jì)算機(jī)發(fā)出無線信號(hào)至控速小車，花灑移動(dòng)到作物待施肥區(qū)域、控制軟管開關(guān)，花灑噴灑與生長(zhǎng)期對(duì)應(yīng)的肥料液；

（9）經(jīng)過步驟（6）判斷后，若二氧化碳濃度超標(biāo)，則計(jì)算機(jī)向可翻轉(zhuǎn)透明天花板電機(jī)發(fā)送指令，使透明天花板翻轉(zhuǎn)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的檢測(cè)方法，其特征在于：所述步驟（4）的具體過程是：先使用二值閾值法將彩色圖像處理為灰度圖像，接著使用灰度邊緣檢測(cè)得到葉子邊緣數(shù)據(jù)，再將該數(shù)據(jù)通過訓(xùn)練好的切比雪夫曲率預(yù)測(cè)模型，得到葉子的邊緣曲率，接著將葉子邊緣曲率和濕度傳感器上當(dāng)前濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行SVM分類預(yù)測(cè)，得到植物需水程度從而判斷植物是否需要澆水。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的檢測(cè)方法，其特征在于：所述步驟（5）的具體過程是：先使用圖像二分法提取莖干的大致輪廓，再對(duì)圖像莖干輪廓的曲率進(jìn)行領(lǐng)域平均，對(duì)平均值閾值操作得到輪廓點(diǎn)的分類；其次對(duì)分類后的輪廓點(diǎn)進(jìn)行合并，將輪廓?jiǎng)澐譃樘卣鲄^(qū)域和非特征區(qū)域；然后，在兩類區(qū)域內(nèi)分別采用不同方差的高斯濾波進(jìn)行平滑去噪，得到莖干的輪廓數(shù)據(jù)；最后將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，通過訓(xùn)練好的SVM模型，得到當(dāng)前作物的生長(zhǎng)期。