本實用新型涉及一種溫室作物生長信息實時對等監(jiān)測裝置，屬于溫室作物自動監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

溫室作物生長信息是指包括作物的表型特征、主要營養(yǎng)元素水平、水分和環(huán)境因子的綜合信息。

我國溫室作物栽培總面積居世界第一位，其中代表設(shè)施園藝現(xiàn)代化水平的大型日光溫室面積也在迅速增加。溫室栽培作物大多為蔬菜或經(jīng)濟(jì)類作物，傳統(tǒng)的栽培方式投入大量肥料和農(nóng)藥，一方面，大量的肥料和農(nóng)藥對環(huán)境保護(hù)和食品安全帶來了巨大挑戰(zhàn)，另一方面，肥料逐年累積，易造成土壤板結(jié)、退化，嚴(yán)重影響農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此，亟需一種溫室作物生長信息實時對等監(jiān)測裝置和方法，對溫室內(nèi)作物進(jìn)行連續(xù)、準(zhǔn)確、自動化的監(jiān)測，最大限度的降低溫室作物栽培中肥料和農(nóng)藥的投入，并充分挖掘作物的生產(chǎn)潛力。

目前，作物生長信息監(jiān)測方面已有一些相關(guān)研究，作物的營養(yǎng)狀況可以通過長勢、葉色和特定波段的光譜反射特征反映出來?；谶@一原理，申請?zhí)枮?01210260259.0的發(fā)明專利申請，公開了一種利用作物可見光圖像識別溫室作物水肥脅迫狀態(tài)的方法。申請?zhí)枮?01210010896.2的發(fā)明專利申請，公開了一種作物長勢的監(jiān)測方法，通過在溫室內(nèi)多處安裝傳感器，并對獲取的原始信息進(jìn)行處理得到溫室內(nèi)作物的長勢狀況，但這種監(jiān)測方法中傳感器位置固定，對溫室內(nèi)不同位置的植株進(jìn)行測試時，會因視角和測試距離的差異引入額外的誤差。申請?zhí)枮?01110363764.3的發(fā)明專利申請，公開了一種設(shè)施作物生長信息無損檢測裝置和方法，通過多傳感器信息的融合，對作物營養(yǎng)、水分和長勢等信息進(jìn)行快速獲取，但該裝置仍需要專業(yè)人員來操作，測試速度較慢，不能自動監(jiān)測溫室內(nèi)所有作物。申請?zhí)枮?01610006752.8的發(fā)明專利申請公開了一種農(nóng)作物表型田間高通量主動測量裝置與方法，該裝置將傳感器裝在暗箱頂部，并利用桁架輸送暗箱罩住被測植物，然后對作物進(jìn)行測試，該裝置雖然通過桁架實現(xiàn)了自動運(yùn)行，但桁架系統(tǒng)過于龐大，無法應(yīng)用于溫室。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種采用全新智能結(jié)構(gòu)架構(gòu)，能夠針對溫室作物實現(xiàn)自動連續(xù)監(jiān)測，提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)和產(chǎn)量，降低環(huán)境風(fēng)險，有助于通過研究，充分挖掘作物生產(chǎn)潛力的溫室作物生長信息實時對等監(jiān)測裝置。

本實用新型為了解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：本實用新型設(shè)計了一種溫室作物生長信息實時對等監(jiān)測裝置，包括兩根固定懸掛軌道、三個位移傳感器、一根移動懸掛軌道、電機(jī)驅(qū)動器、電機(jī)控制板、微控電腦和作物監(jiān)測裝置；其中，兩根固定懸掛軌道位于同一水平面上、彼此相互平行的設(shè)置于溫室作物的上方，兩根固定懸掛軌道中心點(diǎn)連線與固定懸掛軌道相垂直，且兩根固定懸掛軌道之間在豎直方向上的投影區(qū)域覆蓋整個溫室作物區(qū)域；移動懸掛軌道通過兩個電控滑塊活動連接于兩根固定懸掛軌道下方，移動懸掛軌道在其與固定懸掛軌道之間兩個電控滑塊的同步工作下水平移動，且移動懸掛軌道移動路徑所構(gòu)成的面水平；各個位移傳感器分別設(shè)置于兩根固定懸掛軌道、一根移動懸掛軌道上滑軌的其中一端，且位移傳感器的檢測端指向滑軌內(nèi)；作物監(jiān)測裝置包括環(huán)境光照強(qiáng)度傳感器、反射光照強(qiáng)度傳感器、近紅外相機(jī)和至少一個下探式裝置，各個下探式裝置分別包括電控滑塊、電控伸縮桿、位移傳感器、電控云臺和圖像采集裝置；其中，各個下探式裝置中，電控滑塊與電控伸縮桿的頂端相連接，電控伸縮桿的底端側(cè)面連接位移傳感器，且該位移傳感器的檢測端豎直向下，電控伸縮桿的底端與電控云臺相連接，電控云臺的活動端上設(shè)置圖像采集裝置；近紅外相機(jī)設(shè)置于其中一個下探式裝置中電控伸縮桿的底端側(cè)面；各個下探式裝置分別通過其中的電控滑塊活動連接于移動懸掛軌道下方，光照強(qiáng)度傳感器和反射光照強(qiáng)度傳感器共同設(shè)置在任意一個下探式裝置中電控伸縮桿的底端，且光照強(qiáng)度傳感器的檢測端向上，反射光照強(qiáng)度傳感器的檢測端向下；電機(jī)控制板分別與微控電腦、電機(jī)驅(qū)動器相連接；各個電控滑塊、各個電控伸縮桿和各個電控云臺分別與電機(jī)驅(qū)動器相連接；各個位移傳感器、以及環(huán)境光照強(qiáng)度傳感器、反射光照強(qiáng)度傳感器分別與電機(jī)控制板相連接，各個圖像采集裝置分別與微控電腦相連接；外部電源分別與各個電子器件相連接進(jìn)行供電。

作為本實用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案：所述固定懸掛軌道、移動懸掛軌道上的滑軌均位于所在本體的下表面，所述移動懸掛軌道通過兩個電控滑塊活動連接于兩根固定懸掛軌道下方，其中，該兩個電控滑塊分別活動設(shè)置于兩根固定懸掛軌道下表面的滑軌中，并且該兩個電控滑塊分別與移動懸掛軌道的上表面相連接；所述各個下探式裝置分別通過其中的電控滑塊活動連接于移動懸掛軌道下方，其中，各個下探式裝置中的電控滑塊分別活動設(shè)置于移動懸掛軌道下表面的滑軌中，各個下探式裝置中電控伸縮桿的頂端與對應(yīng)電控滑塊相連接。

作為本實用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案：所述兩根固定懸掛軌道分別通過固定軌道安裝連接件設(shè)置于溫室作物的上方。

作為本實用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案：還包括電源轉(zhuǎn)換模塊，所述外部電源經(jīng)過電源轉(zhuǎn)換模塊后，分別與各個電子器件相連接進(jìn)行供電。

作為本實用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案：所述圖像采集裝置包括工業(yè)相機(jī)、多光譜成像儀、高光譜相機(jī)、熱紅外相機(jī)、激光掃描雷達(dá)、熒光成像儀等設(shè)備，以及非成像類測試儀器，各個圖像采集裝置分別與對應(yīng)電控云臺的活動端相連接設(shè)置。

作為本實用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案：還包括集線器，所述各個圖像采集裝置分別與集線器相連接后，集線器與所述微控電腦相連接。

作為本實用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案：還包括遠(yuǎn)程計算機(jī)，所述微控電腦與遠(yuǎn)程計算機(jī)之間通過無線通信方式進(jìn)行信號交互。

作為本實用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案：還包括與遠(yuǎn)程計算機(jī)相連接的高速磁盤陣列。

本實用新型所述一種溫室作物生長信息實時對等監(jiān)測裝置采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果：本實用新型所設(shè)計的溫室作物生長信息實時對等監(jiān)測裝置，通過電控懸掛軌道攜帶所需傳感器和/或測試儀器，能夠在所有待測作物的同一相對位置對其進(jìn)行對等監(jiān)測和/或測試，保證了監(jiān)測和/或測試結(jié)果的一致性；其中，本實用新型提供的裝置可同時在冠層、單株和、單葉水平上對作物進(jìn)行監(jiān)測，可以更準(zhǔn)確的獲得作物的表型、生長或營養(yǎng)指標(biāo)；并且本實用新型提供的裝置在監(jiān)測和/或測試過程中，無需移動被測作物，可以保持作物的自然生長狀態(tài)，最大限度的降低了監(jiān)測和/或測試過程對作物造成的影響，一方面，可以科學(xué)指導(dǎo)設(shè)施環(huán)境調(diào)控、栽培管理和合理施肥，提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)和產(chǎn)量，降低環(huán)境風(fēng)險；另一方面，為設(shè)施作物的育種或表型研究提供一種強(qiáng)有力的工具，有助于通過研究充分挖掘作物的生產(chǎn)潛力。

附圖說明

圖1是本實用新型設(shè)計的溫室作物生長信息實時對等監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型設(shè)計的溫室作物生長信息實時對等監(jiān)測裝置的工作運(yùn)行流程示意圖。

其中，1. 固定懸掛軌道，2. 固定軌道安裝連接件，3. 位移傳感器，4. 移動懸掛軌道，5. 電控滑塊，6. 電源轉(zhuǎn)換模塊，7. 電機(jī)驅(qū)動器，8. 電機(jī)控制板，9. 電控伸縮桿，10. 電控云臺，11. 環(huán)境光照強(qiáng)度傳感器，12. 反射光照強(qiáng)度傳感器，13. 工業(yè)相機(jī)，14. 多光譜成像儀，15. 近紅外相機(jī)，16. 二維碼，17. 微控電腦，18. 集線器，19. 遠(yuǎn)程計算機(jī)，20. 高速磁盤陣列，21. 待測作物，22. 作物種植區(qū)。

具體實施方式

下面結(jié)合說明書附圖對本實用新型的具體實施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

基于上述背景技術(shù)針對現(xiàn)有技術(shù)的說明，本實用新型針對日光溫室空間大小有限和溫室作物行距較大的特點(diǎn)，提供一種可以自動、對等、連續(xù)的對溫室內(nèi)所有作物進(jìn)行實時監(jiān)測的裝置。

如圖1所示，本實用新型設(shè)計了一種溫室作物生長信息實時對等監(jiān)測裝置，具體包括兩根固定懸掛軌道1、三個位移傳感器3、一根移動懸掛軌道4、電源轉(zhuǎn)換模塊6、電機(jī)驅(qū)動器7、電機(jī)控制板8、微控電腦17、集線器18、遠(yuǎn)程計算機(jī)19、高速磁盤陣列20和作物監(jiān)測裝置；其中，固定懸掛軌道1、移動懸掛軌道4上的滑軌均位于所在本體的下表面，兩根固定懸掛軌道1位于同一水平面上、彼此相互平行、分別通過固定軌道安裝連接件2設(shè)置于溫室作物的上方，兩根固定懸掛軌道1中心點(diǎn)連線與固定懸掛軌道1相垂直，且兩根固定懸掛軌道1之間在豎直方向上的投影區(qū)域覆蓋整個溫室作物區(qū)域；移動懸掛軌道4通過兩個電控滑塊5活動連接于兩根固定懸掛軌道1下方，其中，該兩個電控滑塊5分別活動設(shè)置于兩根固定懸掛軌道1下表面的滑軌中，并且該兩個電控滑塊5分別與移動懸掛軌道4的上表面相連接,移動懸掛軌道4在其與固定懸掛軌道1之間兩個電控滑塊5的同步工作下水平移動，且移動懸掛軌道4移動路徑所構(gòu)成的面水平；各個位移傳感器3分別設(shè)置于兩根固定懸掛軌道1、一根移動懸掛軌道4上滑軌的其中一端，且位移傳感器3的檢測端指向滑軌內(nèi)；作物監(jiān)測裝置包括環(huán)境光照強(qiáng)度傳感器11、反射光照強(qiáng)度傳感器12、近紅外相機(jī)15和至少一個下探式裝置，各個下探式裝置分別包括電控滑塊5、電控伸縮桿9、位移傳感器3、電控云臺10和圖像采集裝置；其中，各個下探式裝置中，電控滑塊5與電控伸縮桿9的頂端相連接，電控伸縮桿9的底端側(cè)面連接位移傳感器3，且該位移傳感器3的檢測端豎直向下，電控伸縮桿9的底端與電控云臺10相連接，電控云臺10的活動端上設(shè)置圖像采集裝置；近紅外相機(jī)15設(shè)置于其中一個下探式裝置中電控伸縮桿9的底端側(cè)面；圖像采集裝置包括工業(yè)相機(jī)13、多光譜成像儀14、高光譜相機(jī)、熱紅外相機(jī)、激光掃描雷達(dá)、熒光成像儀等設(shè)備，以及非成像類測試儀器，各個圖像采集裝置分別與對應(yīng)電控云臺10的活動端相連接設(shè)置；各個下探式裝置分別通過其中的電控滑塊5活動連接于移動懸掛軌道4下方，其中，各個下探式裝置中的電控滑塊5分別活動設(shè)置于移動懸掛軌道4下表面的滑軌中，各個下探式裝置中電控伸縮桿9的頂端與對應(yīng)電控滑塊5相連接；光照強(qiáng)度傳感器11和反射光照強(qiáng)度傳感器12共同設(shè)置在任意一個下探式裝置中電控伸縮桿9的底端，且光照強(qiáng)度傳感器11的檢測端向上，反射光照強(qiáng)度傳感器12的檢測端向下；電機(jī)控制板8分別與微控電腦17、電機(jī)驅(qū)動器7相連接；各個電控滑塊5、各個電控伸縮桿9和各個電控云臺10分別與電機(jī)驅(qū)動器7相連接；各個位移傳感器3、以及環(huán)境光照強(qiáng)度傳感器11、反射光照強(qiáng)度傳感器12分別與電機(jī)控制板8相連接，各個圖像采集裝置分別與集線器18相連接后，集線器18與微控電腦17相連接；電機(jī)控制板8包括集成設(shè)置在電機(jī)控制電路板上的濾波電路、數(shù)字信號處理器、PWM控制芯片和遙控接收器，其中，所述各個位移傳感器3、以及環(huán)境光照強(qiáng)度傳感器11、反射光照強(qiáng)度傳感器12分別與濾波電路的輸入端相連接，數(shù)字信號處理器的輸入端分別與濾波電路的輸出端、遙控接收器的輸出端相連接，數(shù)字信號處理器的輸出端與PWM控制芯片的輸入端相連接，PWM控制芯片的輸出端與電機(jī)驅(qū)動器7的輸入端相連接，所述微控電腦17與遙控接收器的輸入端相連接；外部電源經(jīng)過電源轉(zhuǎn)換模塊6后，分別與各個電子器件相連接進(jìn)行供電；高速磁盤陣列20與遠(yuǎn)程計算機(jī)19相連接，微控電腦17與遠(yuǎn)程計算機(jī)19之間通過無線通信方式進(jìn)行信號交互，其中，遠(yuǎn)程計算機(jī)19通過無線網(wǎng)絡(luò)接收微控電腦17發(fā)送的傳感器和/或測試儀器數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)存儲于高速磁盤陣列20；所述遠(yuǎn)程計算機(jī)19可通過配套軟件對采集到的傳感器和/或測試儀器數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和實時分析。

上述技術(shù)方案所設(shè)計的溫室作物生長信息實時對等監(jiān)測裝置，通過電控懸掛軌道攜帶所需傳感器和/或測試儀器，能夠在所有待測作物的同一相對位置對其進(jìn)行對等監(jiān)測和/或測試，保證了監(jiān)測和/或測試結(jié)果的一致性；其中，本實用新型提供的裝置可同時在冠層、單株和、單葉水平上對作物進(jìn)行監(jiān)測，可以更準(zhǔn)確的獲得作物的表型、生長或營養(yǎng)指標(biāo)；并且本實用新型提供的裝置在監(jiān)測和/或測試過程中，無需移動被測作物，可以保持作物的自然生長狀態(tài)，最大限度的降低了監(jiān)測和/或測試過程對作物造成的影響，一方面，可以科學(xué)指導(dǎo)設(shè)施環(huán)境調(diào)控、栽培管理和合理施肥，提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)和產(chǎn)量，降低環(huán)境風(fēng)險；另一方面，為設(shè)施作物的育種或表型研究提供一種強(qiáng)有力的工具，有助于通過研究充分挖掘作物的生產(chǎn)潛力。

實際應(yīng)用中，位移傳感器3可以是感應(yīng)同步器、磁致伸縮式位移傳感器、光柵位移傳感器或激光位移傳感器；各個下探式裝置中電控伸縮桿9的底端通過3/8螺絲與電控云臺10固定連接，所述電控伸縮桿9由無刷電機(jī)和絲桿螺母驅(qū)動；所述電控云臺10可以自由三相調(diào)節(jié)方向；所述位移傳感器3可以測量云臺至地面的垂直距離；各個圖像采集裝置通過USB、IEEE1394或GPIO接口分別與集線器18相連接后，集線器18通過USB3.0接口與微控電腦17相連接，電源轉(zhuǎn)換模塊6將外部電源的220V交流電轉(zhuǎn)換為24V直流電后，分別與各個電子器件相連接進(jìn)行供電。

本實用新型所設(shè)計一種溫室作物生長信息實時對等監(jiān)測裝置及監(jiān)測方法，實際應(yīng)用中，如圖2所示，溫室作物區(qū)域中各株待測作物冠部水平面與作物種植區(qū)邊界垂直相交的位置設(shè)置采用H級別冗余的二維碼16，具體監(jiān)測方法參照如下步驟：

S1. 根據(jù)待測作物21的被監(jiān)測指標(biāo)確定所需傳感器和/或測試儀器的種類和數(shù)量，具體的，為了監(jiān)測作物在脅迫條件下的生長狀況，需要通過傳感器和測試儀器獲取的指標(biāo)為：株高、莖粗、葉片數(shù)、葉傾角、葉面積大小、葉片形狀、葉片顏色、葉片紋理、葉片含水量、葉片溫度、葉片干物質(zhì)量、葉片氮、磷、鉀含量、葉片葉綠素含量、群體葉面積指數(shù)、群體干物質(zhì)量和群體冠層覆蓋度。由于作物葉片間存在相互遮擋，為了獲取較為準(zhǔn)確的監(jiān)測/測試結(jié)果，需采用不同視角的兩套傳感器進(jìn)行同步測試。具體的，傳感器采用工業(yè)相機(jī)13和多光譜成像儀14，分別以垂直俯視和水平直視兩個角度監(jiān)測作物的生長狀況；同時，環(huán)境光照強(qiáng)度傳感器11和反射光照強(qiáng)度傳感器12分別測量作物冠層上方和作物/地面反射光的強(qiáng)度，用于校正工業(yè)相機(jī)和多光譜成像儀獲取的圖像。

S2. 將電控懸掛軌道的預(yù)設(shè)運(yùn)行方案輸入電機(jī)控制板8，電機(jī)控制板8根據(jù)微控電腦17發(fā)送的待測作物空間坐標(biāo)，傳感器和/或測試儀器的實時空間坐標(biāo)和預(yù)設(shè)運(yùn)行方案判斷下一步行進(jìn)方向，并發(fā)出指令精確控制各個電控滑塊5和電控伸縮桿9的運(yùn)行，使傳感器搭載平臺攜帶所述傳感器和/或測試儀器對溫室內(nèi)所有待測作物21進(jìn)行周期性測試，具體的，電控懸掛軌道的預(yù)設(shè)運(yùn)行方案通過以下步驟獲得：根據(jù)被監(jiān)測作物21的作物種植區(qū)域22確定各個電控滑塊5的預(yù)設(shè)行進(jìn)路徑，將待測作物對應(yīng)二維碼16的坐標(biāo)作為目的坐標(biāo)；由于需要對待測作物進(jìn)行多角度拍攝，將電控懸掛軌道的運(yùn)行模式設(shè)定為變速間斷性運(yùn)行；為了得到較為詳盡的作物生長信息，每天測試次數(shù)設(shè)定為6次，每次間隔4小時。

S3. 將采集到的傳感器和/或測試儀器原始數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)程計算機(jī)19，具體的，微控電腦17將采集到的傳感器和/或測試儀器原始數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到遠(yuǎn)程計算機(jī)19，并存儲于高速磁盤列陣20。

S4. 遠(yuǎn)程計算機(jī)19對采集到的所述傳感器和/或測試儀器原始數(shù)據(jù)按預(yù)設(shè)算法進(jìn)行預(yù)處理和實時分析，得到作物的表型特征、生長指標(biāo)、營養(yǎng)狀況等信息，具體的，對于遠(yuǎn)程計算機(jī)19接收到的傳感器和/或測試儀器的原始信息，首先進(jìn)行預(yù)處理，其中，對于圖像類的原始信息，預(yù)處理包括：測試圖像與目標(biāo)作物的匹配、幾何變換、濾波、邊緣檢測、圖像分割、圖像提??；對于光照強(qiáng)度測試值，預(yù)處理包括：測試值與目標(biāo)作物匹配、奇異值排除；對原始信息進(jìn)行預(yù)處理操作后，按預(yù)設(shè)算法進(jìn)行實時分析，將圖像特征參數(shù)轉(zhuǎn)化為作物表型、生長或營養(yǎng)指標(biāo)；其中，預(yù)設(shè)算法由以下步驟獲得：對先前的研究，和/或當(dāng)前研究中的參照組采集同樣的原始信息，對原始信息進(jìn)行預(yù)處理操作，從圖像信息中提取顏色、紋理、圖形、灰度均值及融合特征，并利用同步獲取的光照強(qiáng)度信息進(jìn)行特征補(bǔ)償，將這些圖像特征參數(shù)與人工測量的株高、莖粗、葉片數(shù)、葉面積大小、葉片形狀、葉片顏色、葉片紋理、葉片含水量、葉片溫度、葉片干物質(zhì)量、葉片氮、磷、鉀含量、葉片葉綠素含量、群體葉面積指數(shù)、群體干物質(zhì)量和群體冠層覆蓋度等指標(biāo)間進(jìn)行回歸分析，建立圖像特征參數(shù)與作物指標(biāo)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系；或以已建立的物理模型作為預(yù)設(shè)算法將圖像特征參數(shù)轉(zhuǎn)化為作物指標(biāo)；所述參照組是指獨(dú)立于被測作物之外的，生長條件與現(xiàn)實生長條件接近的，作物和土壤養(yǎng)分條件已知的，并對其表型、生長和營養(yǎng)指標(biāo)進(jìn)行人工測試的一組植株；所述已建立的物理模型是指將傳感器測試值轉(zhuǎn)化為作物表型、生長或營養(yǎng)指標(biāo)時所采用的符合特定物理理論的模型，其包括但不限于：比爾-朗伯定律（Beer–Lambert law）、Campbell橢圓葉面角度分布方程 （Campbell’s Ellipsoidal LAD equations）、雙向反射分布函數(shù)（Bidirectional Reflectance Distribution Function）、SAIL模型、PROSPECT模型、PROSAIL模型；對處于不同視角的兩套傳感器監(jiān)測結(jié)果，如果某作物指標(biāo)僅能由其中一套結(jié)果獲得，如作物株高僅能由側(cè)視角度下的傳感器獲取，則以此傳感器監(jiān)測結(jié)果作為該作物指標(biāo)的結(jié)果；如果某作物指標(biāo)能通過兩套傳感器獲得，則將兩套傳感器監(jiān)測結(jié)果的平均值作為該作物指標(biāo)的監(jiān)測結(jié)果。

S4之后執(zhí)行S5，根據(jù)S4獲得的溫室內(nèi)被監(jiān)測作物的對等、連續(xù)的表型、生長或營養(yǎng)指標(biāo)，分析作物在脅迫條件下的生理反應(yīng)，可能的響應(yīng)機(jī)制，或新作物品種在特定環(huán)境條件和/或栽培措施下的表現(xiàn)，或用于篩選特定表現(xiàn)型的作物，例如：如果S4獲得的作物指標(biāo)顯示某株作物在脅迫條件下比處于同樣條件下的其他作物生長的更好，則此株作物或為需要篩選出的目標(biāo)作物。

同時，S4之后執(zhí)行S6，根據(jù)S4獲得的溫室內(nèi)被監(jiān)測作物的對等、連續(xù)的表型、生長或營養(yǎng)指標(biāo)，預(yù)測被監(jiān)測作物的成熟時間和產(chǎn)量，給出改善被監(jiān)測作物長勢和/或優(yōu)化種植的合理建議。其中，合理建議包括但不限于以下信息：優(yōu)化種植結(jié)構(gòu)、優(yōu)化種植時間、優(yōu)化種植環(huán)境、對指定監(jiān)測作物進(jìn)行除草、施肥、灌溉等操作，例如：如果S4獲得的作物指標(biāo)顯示某區(qū)域作物氮素濃度偏低，則可以給出需要施肥的建議。

綜上，通過使用本實用新型提供的溫室作物生長信息實時對等監(jiān)測裝置和方法，通過電控懸掛軌道攜帶所需傳感器和/或測試儀器，能夠在所有待測作物的同一相對位置對其進(jìn)行對等監(jiān)測和/或測試，保證了監(jiān)測和/或測試結(jié)果的一致性，并可同時在冠層、單株和單葉水平上監(jiān)測作物，更準(zhǔn)確的獲得作物的表型、生長或營養(yǎng)指標(biāo)；本實用新型提供的裝置在監(jiān)測和/或測試過程中不移動被測作物，可以保持作物的自然生長狀態(tài)，最大限度的降低了監(jiān)測和/或測試過程對作物造成的影響；本實用新型提供的裝置可由計算機(jī)精確控制并自動完成整個測試過程，測試速度快，可實現(xiàn)實時、連續(xù)監(jiān)測，并具有高通量、高回訪率的特點(diǎn)。因此，一方面，本實用新型給科研人員提供了一種高通量作物實時、對等監(jiān)測裝置和方法；另一方面，可以指導(dǎo)人們優(yōu)化作物的種植和管理。

基于上述實現(xiàn)針對待測作物進(jìn)行監(jiān)測的過程中，一方面微控電腦17經(jīng)電機(jī)控制板8控制各個電控滑塊5工作，控制移動懸掛軌道4和作物監(jiān)測裝置中的各個下探式裝置移動，實現(xiàn)向待測作物位置的精確移動，另一方面，微控電腦17和電機(jī)控制板8分別接收圖像采集裝置和各個位移傳感器3的反饋結(jié)果，并依據(jù)反饋結(jié)果，針對各個電控滑塊5再次進(jìn)行精確位移調(diào)整，實現(xiàn)針對待測作物更加精確的監(jiān)測，如此基于反饋的精確調(diào)整，本實用新型同樣做出了具體設(shè)計，其中，溫室作物區(qū)域中各株待測作物冠部水平面與作物種植區(qū)邊界垂直相交的位置設(shè)置采用H級別冗余的二維碼16，具體的反饋調(diào)整監(jiān)測方法包括如下步驟：

步驟001. 所述微控電腦17控制作物監(jiān)測裝置移動工作，接收一幀近紅外相機(jī)15垂直俯視拍攝的近紅外圖像，并利用中值濾波進(jìn)行降噪處理，再進(jìn)行重采樣，獲得重采樣圖片。

步驟002. 微控電腦17采用HybridBinarizer算法查找判斷重采樣圖像是否包含二維碼16，是則進(jìn)入步驟003，否則返回步驟001。

步驟003. 采用閾值法針對該包含二維碼16的重采樣圖像進(jìn)行分割，提取待測作物冠部圖像，并針對待測作物冠部圖像進(jìn)行二值化處理，獲得待測作物冠部二值化圖像，然后進(jìn)入步驟004。

步驟004. 針對待測作物冠部二值化圖像進(jìn)行形態(tài)學(xué)閉運(yùn)算，刪除圖像中面積最小的10%的連通區(qū)域，更新待測作物冠部二值化圖像，然后進(jìn)入步驟005。

步驟005. 利用預(yù)設(shè)經(jīng)過訓(xùn)練的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識別待測作物冠部二值化圖像中的單株作物，計算待測作物冠部二值化圖像中單株作物區(qū)域的重心，并計算各作物重心與所識別二維碼16的距離，選取距離最短的重心，然后進(jìn)入步驟006；其中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)采用3層BP網(wǎng)絡(luò)模型，利用100幅隨機(jī)拍攝的相同品種的作物冠層近紅外圖像進(jìn)行訓(xùn)練，特征描述子的提取基于經(jīng)過預(yù)處理的二值圖像。

步驟006. 以待測作物冠部二值化圖像的中心點(diǎn)為起點(diǎn)，所選重心為終點(diǎn)繪制向量，然后進(jìn)入步驟007。

步驟007. 將所繪制向量分解為兩個垂直方向的向量，并將分解后向量的長度反饋為電控滑塊移動速度，分解后向量的角度反饋為滑塊移動方向，然后進(jìn)入步驟008。

步驟008. 判斷作物監(jiān)測裝置是否位于待測作物的正上方，是則微控電腦17可將每株待測作物的空間坐標(biāo)發(fā)送并存儲至電機(jī)控制板8，替換預(yù)設(shè)空間坐標(biāo)，然后進(jìn)入步驟009；否則返回步驟001。

步驟009. 當(dāng)作物監(jiān)測裝置移動至待測作物的正上方后，計算待測作物圖形面積，并以其重心為圓心畫圓，使圓形區(qū)域與待測作物圖形相交的面積占待測作物圖形面積的80%，計算所繪圓形占整幅圖像的百分比，以此數(shù)值反饋調(diào)整電控伸縮桿的長度，使所繪圓形區(qū)域占整幅圖像面積為30%，此時，所述各個位移傳感器得到的軌道位置信息即為待測作物的空間坐標(biāo)，然后進(jìn)入步驟010。

步驟010. 微控電腦17控制作物監(jiān)測裝置針對待測作物實現(xiàn)監(jiān)測。

如此，通過上述具體所設(shè)計的溫室作物生長信息實時對等監(jiān)測裝置監(jiān)測方法，基于上述所具體設(shè)計的溫室作物生長信息實時對等監(jiān)測裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)電控裝置的精確控制，自動完成整個監(jiān)測過程，監(jiān)測速度快，可實現(xiàn)實時、連續(xù)監(jiān)測，并具有高通量、高回訪率的特點(diǎn)，有效提高作物監(jiān)測效率，一方面，可以科學(xué)指導(dǎo)設(shè)施環(huán)境調(diào)控、栽培管理和合理施肥，提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)和產(chǎn)量，降低環(huán)境風(fēng)險；另一方面，為設(shè)施作物的育種或表型研究提供一種強(qiáng)有力的工具，有助于通過研究充分挖掘作物的生產(chǎn)潛力。

上面結(jié)合附圖對本實用新型的實施方式作了詳細(xì)說明，但是本實用新型并不限于上述實施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本實用新型宗旨的前提下做出各種變化。