生育信息收集装置的制作方法

1.本发明涉及生育信息收集装置。


背景技术：

2.迎接第四代工业时代，在农业领域，也在研究和试图引入多种技术来实现第四代工业化。
3.在农业领域，通过收集和分析作物的多种生育信息，可提高农业生产率。
4.目前，对这种可自动收集和分析作物的生育信息的装置的需求在增加。
5.【在先技术文献】
6.【专利文献】
7.(专利文献0001)公开专利10-2019-0007583(公开日：2019年01月23日)


技术实现要素：

8.所要解决的技术课题
9.根据本发明的一实施例的生育信息收集装置用于掌握作物的生育状态。
10.本技术的课题不限于以上提及的课题，本领域的普通技术人员可将通过下面的记载明确理解前面没有提及的其他课题。
11.课题解决方案
12.根据本发明的一方面，提供一种生育信息收集装置，包括：罐部，用于提供作物可生长的空间及环境；支持部，能够与上述罐部连接或解除连接；生育信息检测部，设置在上述罐部及上述支持部中至少一个上，检测上述作物的生育信息；及生育信息传送部，设在上述罐部及上述支持部中至少一个上，将从上述生育信息检测部传送的上述生育信息传送到外部。
13.在上述罐部设有用于供给上述作物的生育所需的水的第一流入部及第二流入部，上述第一流入部靠近上述罐部的底面设置，上述第二流入部靠近上述罐部的上侧设置。
14.上述生育信息检测部可包括：第一载荷传感器(load cell sensor)，设在上述支持部，用于测量上述作物的重量；及第二载荷传感器，接触上述罐部下端，用于测量供给到上述罐部的培养基的重量。
15.上述生育信息检测部可包括：第一温度湿度传感器，设在上述罐部，检测上述罐部中所装入的土壤的温度和湿度；及第二温度湿度传感器，设在上述支持部，检测大气的温度和湿度。
16.根据本发明的一实施例的生育信息收集装置还可以包括：移送部，用于移送被解除与上述支持部之间连接的上述罐部；光合作用测定部，测量上述移送部上配置的上述罐部的作物上产生的光合作用关联信息；热像仪部，生成上述移送部上配置的上述罐部的作物的热红外图像；可见光摄像部，生成上述移送部上配置的上述罐部的作物的可见光影像。
17.上述移送部包括：传送带，用于移送上述罐部；装备安装部，用于安装上述光合作
用测定部、上述热像仪部、上述可见光摄像部，上述传送带上的上述罐部可随着上述传送带的动作通过上述装备安装部，在上述罐部通过过程中，上述装备安装部上安装的上述光合作用测定部、上述热像仪部、上述可见光摄像部可进行上述罐部的作物的光合作用关联信息的测量，生成热像及可见光影像。
18.一对上述热像仪部和上述可见光摄像部安装在上述装备安装部的上侧，在上述装备安装部的两侧分别安装一对上述热像仪部和上述可见光摄像部，可生成上述作物的两侧及上部的热像及可见光影像。
19.发明效果如下:
20.根据本发明的一实施例的生育信息收集装置，通过传感器及摄像机收集和分析生育信息，从而能够掌握作物的生育状态。
21.本技术效果不限于前面提及的效果，本领域普通技术人员可通过下面的记载明确理解没有提及的或其他效果。
附图说明
22.图1及图2表示根据本发明的一实施例的生育信息收集装置。
23.图3表示生育信息传送部的框图的一例。
24.图4及图5表示根据本发明的一实施例的生育信息收集装置的移送部。
25.图6表示用于传感器的校正的平均及标准偏差导出过程。
26.图7表示用于传感器的校正的正规分布曲线。
27.附图标记说明如下：
28.100 罐部
29.110 第一流入部
30.130 第二流入部
31.200 支持部
32.300 生育信息检测部
33.310 第一载荷传感器
34.320 第二载荷传感器
35.330 第二温度湿度传感器
36.340 传感器壳体
37.400 生育信息传送部
38.410 第一通信模块
39.430 第二通信模块
40.450 控制器部
41.470 存储器部
42.500 移送部
43.510 传送带
44.520 装备安装部
45.600 模块机架
具体实施方式
46.下面，参考附图详细说明本发明的实施例。但是，附图说明仅用于更详细地揭示本发明的内容，本发明的范围不限于附图的范围，这一点对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。
47.另外，本技术中使用的用语仅使用于说明特定的实施例，不意图限定本发明。单数的表达在上下文中未清楚表示时包括复数表达。
48.本技术中“包括”或“具有”等用语应当理解为用于指定说明书中记载的特征、数字、步骤、动作、构成要素、部件或它们的组合存在，而不是预先排除一个或一个以上的其它特征或数字、步骤、动作、构成要素、部件或它们的组合的存在或附加可能性。
49.图1表示根据本发明的一实施例的生育信息收集装置。图1表示根据本发明的一实施例的生育信息收集装置的立体图。图2的左侧和右侧分别表示根据本发明的一实施例的生育信息收集装置的正视立体图及后视立体图。
50.如图1及图2所示，根据本发明的一实施例的生育信息收集装置包括罐部100、支持部200、生育信息检测部300及生育信息传送部400。
51.罐部100提供作物可成长的空间及环境。例如，罐部100中可填入种有作物的土壤或浸泡作物的培养液。
52.支持部200可与罐部100连接或解除连接。支持部200和罐部100的连接及解除连接结构对于普通技术人员来说是一般的，所以在此省略说明。
53.生育信息检测部300设在罐部100及支持部200中至少一个上，检测作物的生育信息。关于生育信息检测，将在后面详细说明。
54.生育信息传送部400设在罐部100及支持部200中至少一个上，将从生育信息检测部300传送的生育信息传送到外部。生育信息传送部400可在生育信息检测部300和育信息处理服务器(未图示)之间执行网关(gateway)功能。
55.为此，如图3所示，生育信息传送部400可包括第一通信模块410、第二通信模块430、控制器部450及存储器部470。
56.第一通信模块410可与生育信息检测部300进行近距离通信。为此，第一通信模块410可包括紫蜂模块，g波模块，蓝牙模块、wi-fi模块，rfid模块中至少一个，但不限于这些。
57.第二通信模块430可进行生育信息传送部400与生育信息处理服务器之间的远距离通信。为此，第二通信模块430可包括wi-fi模块、lte模块、lte-m模块、nb-iot模块、emtc模块及互联网模块中至少一个，但不限于这些。
58.控制器部450控制生育信息传送部400的动作，可对生育信息检测部300进行电力管理。生育信息检测部300长期持续生成检测数据，因此，控制器部450可根据预设的条件，控制是否对生育信息检测部300的部分传感器供电。
59.存储器部470可保存生育信息传送部400的动作所需的程序、逻辑、数据、驱动器等。
60.另一方面，可以具备第一流入部110及第二流入部130，用于向罐部100供给作物生育所需的水。在第一流入部110及第二流入部130上，可设有用于控制水的流入量的阀。可手动操作控制阀的开闭量，也可以如电磁阀那样进行电子控制，但是不限于此。
61.此时，第一流入部110可靠近罐部100的底面设置，第二流入部130可靠近罐部100
的上侧设置。在罐部100中填入土壤的情况下，为了顺利向罐部100下部供应水，第一流入部110可比第二流入部130更靠近罐部100的底面设置。
62.此外，第二流入部130与第一流入部110相比，可设置在罐部100的上侧。第二流入部130以点滴方式向种植有作物的土壤供水，从而能够以少量水也可以从土壤的上层向下层充分渗入水。
63.另一方面，生育信息检测部300可包括第一载荷传感器(load cell sensor)310和第二载荷传感器320。
64.第一载荷传感器310设在支持部200，用于测量作物的重量。
65.第二载荷传感器320与罐部100下端接触，用于测量向罐部100供给的培养基的重量。
66.此外，生育信息检测部300可包括第一温度湿度传感器和第二温度湿度传感器330。
67.第一温度湿度传感器设在罐部100上，检测罐部100中装入的土壤的温度及湿度。此时，第一温度湿度传感器可设置在传感器壳体340上，所述传感器壳体340设在罐部100上。在传感器壳体340上，除了第一温度湿度传感器之外，还可以包括多种传感器。
68.第二温度湿度传感器330可设在支持部200上，检测大气的温度及湿度。此外，在支持部200可设有可检测大气的二氧化碳浓度的co2传感器350。
69.此外，生育信息检测部300可包括：用于测量罐部100内的土壤的ph值的ph传感器；以及用于检测向罐部100内部供给的培养基的浓度的ec传感器。ph传感器和ec传感器可设置在传感器壳体340。
70.此外，根据本发明的一实施例的生育信息收集装置还可以包括移送部500、光合作用测定部、热像仪部、可见光摄像部。光合作用测定部、热像仪部及可见光摄像部经模块化可设在模块机架600，但是也可以不进行模块化而分别设置。
71.图4及图5表示根据本发明的一实施例的生育信息收集装置的移送部500。图4表示移送部500的立体图，图5的上侧表示移送部500的正视图，图5的下册表示移送部500的侧视图。
72.如图4及图5所示，移送部500可移动与支持部200解除连接的罐部100。
73.光合作用测定部可测量移送部500上配置的罐部100的作物上产生的光合作用关联信息。例如，光合作用测定部在叶腔(leaf chamber)的入口及出口粘贴co2分析器(analyzer)和h2o分析器来测量各自的浓度后，可以算出作物表面上的水分蒸发量、气孔开闭程度及光合作用速度jco2(μmol co2
·
m-2
·
s-1
)。
74.此外，光合作用测定部利用如led那样的人工光源调查光亮和光合作用之间的关系。如上所述的光合作用测量部的结构或测量方式只是一例，并不限定于此。
75.热像仪部可以对移送部500上配置的罐部100的作物生成热像。此外，可见光摄像部可以对移送部500上配置的罐部100的作物生成可见光影像。通过作物的热像及可见光影像，可以导出随生育环境的作物表面温度及时刻信息。
76.如上所述，本发明实施例的生育信息收集装置在移送从设有生育信息检测部300的支持部200解除连接的多个罐部100的同时，能够迅速导出作物的热像、可见光影像及光合作用关联信息。
77.此外，移送部500可包括：用于移送罐部100的传送带510；以及用于安装光合作用测定部、热像仪部、可见光摄像部的装备安装部520。装备安装部520上可以分别安装光合作用测定部、热像仪部及可见光摄像部，也可以安装将安装光合作用测定部、热像仪部、可见光摄像部光合作用进行模块化的模块机架600。
78.传送带510上的罐部100可随着传送带510的动作，通过装备安装部520。
79.在通过罐部100的过程中，装备安装部520上安装的光合作用测定部、热像仪部、可见光摄像部可对罐部100的作物进行光合作用关联信息的测量，并生成热像及可见光影像。
80.此外，一对热像仪部和可见光摄像部安装在装备安装部520的上侧，在装备安装部520两侧的各侧可安装一对热像仪部和可见光摄像部。由此，可对作物的两侧及上部生成热像及可见光影像，可在多个方向对作物进行观察。
81.控制器部450或生育信息处理服务器可通过可见光影像，导出叶子的面积和个数，作物的长度、作物的节数和节的长度、与叶子的草绿色程度有关的叶绿素含量。为此，控制器部450或生育信息处理服务器通过对可见光影像进行机器学习，学习叶子、枝、果实的图案。
82.此外，控制器部450或生育信息处理服务器可以校正生育信息检测部300的检测值。控制器部450或生育信息处理服务器对在设定时间(例如，24小时)内测量的检测值的结果值及及异常值(峰值(峰值(peak))，漂移(drift)，损失(loss))进行校正。
83.其过程大体如下。控制器部450或生育信息处理服务器先校正损失，以使得所有的检测值不会为空。这是因为漂移校正必须不存在空值。
84.此外，在存在漂移的情况下，控制器部450或生育信息处理服务器在对检测值进行漂移校正之后，再对检测值的损失进行校正。这是因为随着漂移产生损失。
85.最后，控制器部450或生育信息处理服务器将上述设定时间分成单位时间(例如，10分钟)来反复进行峰值(peak)校正。
86.控制器部450或生育信息处理服务器可通过如下的方法执行峰值(peak)校正。
87.(1)设置
88.下面的算法适用于测量10分钟的测量值。
89.在传感器的个数为k时，将si设为在第i传感器检测10分钟的值的平均值(i＝1，
…
，k)。此外，在其集合为s＝{s1，
…
，sk}时，在随机提取出大小为k的样本之后，将其样本平均设为这样，如图6所示，总共提取n个样本，将样本平均值的平均值设为将标准偏差设为
90.如图7所示，平均值为标准偏差为的正规分布的概率密度函数满足在此，x是概率变量。
91.(2)判断
92.假如si∈{x|p(x)＞0.8}∪{x|p(x)＜0.2}，则将si判断为峰值(peak)。在此，将这些峰值(peak)的集合设为p。
93.(3)校正
94.将集合s-p的平均值设为m’之后，将峰值(peak)si的值校正为m’。
95.此外，控制器部450或生育信息处理服务器可通过如下的方法执行漂移校正。
96.下面的说明适用于上述设定时间内的检测值。
97.由于大部分漂移在测量值(温度、适度、照度等等)同时发生，利用预测具有最简单图表的
″
温度
″
校正漂移。
98.与峰值校正同样，在设传感器的个数为k时，将设为第i传感器以0时0分为基准k分时的温度。这样，每一i＝1，
…
，k具有的矢量。在此，设定的时间24小时总共为1440分，所以的成分个数为1440个。
99.以该矢量作为输入使用最小二乘(least square)算法，则每一i具有r阶多项函数fi。在此，假设r≥4。
100.对每个fi找到具有最大值的时间i。若将其过程写成式，则如下。查找所有满足f
′i(t)＝0的时间i。fi(t)是在有限区间[0，1440]定义的多项函数，所以满足f
′i(t)＝0的i的个数有限。将其数量设为j，将这些i设为t1，
…
，tj。
[0101]
其中，将具有最大值的时间设为ti：＝argmax1≤i≤j{f(ti)}。将t＝{ti|1≤i≤k}代替s代入峰值校正算法中。
[0102]
在
″
判断过程
″
中，将产生峰值(peak)的ti判断为漂移。之后，将集中漂移的集合设为将t-d的平均值设为m
‘
。将δti设为t
i-m
′
的四舍五入值，将所有的校正为(在k＜δti时，用空(null)表示。)
[0103]
在第i个传感器测量的其他测量值，也将校正为
[0104]
此外，控制器部450或生育信息处理服务器可通过如下的方法执行损失校正。
[0105]
此外，算法仅在产生损失时动作。假设，该时刻为t。找出此刻产生损失的所有传感器，将这些传感器的集合设为l。将所有传感器的集合设为s，s
‘
＝s-l。在将s’带入峰值(peak)算法中时，当
″
判断过程
″
中产生平均值m’时，将产生损失的传感器的测量值从空(null)校正为m’。
[0106]
如上所述，说明了根据本发明的实施例，除前面说明的实施例以外，本发明可在不脱离其主旨或范畴的情况下可具体化为其它特定形态，这一事实对于本领域普通技术人员来说是显而易见的。因此，上述的实施例应当认为是非限制性的，而是例示性的，因此，本发明不限于上述的说明，可以在所附的权利要求的范畴及其等同范围内变更。