[发明专利]一种用于植物工厂的无人生产作业系统及方法

权利要求书

1.一种用于植物工厂的无人生产作业系统，其特征在于，至少包含：

培育架（100），通过多层空架设置以实现多品种或多数量植物栽培；

植物生长供给装置（200），包含给光区（210）和营养供给区（220），

其中，所述给光区（210）设置于每层所述空架顶部以向所述植物提供光照，

所述营养供给区（220）包含设置于每层所述空架的营养循环管路，所述营养循环管路以水培或雾培的方式向每层所述空架的植物提供植物所需营养成分；

所述系统还包含植物生长监控装置（300），所述植物生长监控装置（300）包含巡检车（310）和用于控制所述植物生长供给装置（200）、所述巡检车（310）的数据处理中心（320）；

所述巡检车（310）设置有视觉模块和用于操作所述植物的夹爪式机械手，其中，所述视觉模块用于对所述植物的生长状态进行监控，并基于所述生长状态的信息反馈对所述植物进行定植、间苗或采收的操作；

数据处理中心（320）的数据处理包含至少三个优先级，其中，包含植物黑白色图片的第一优先级、植物灰度图片的第二优先级和植物彩色图片的第三优先级；

巡检车（310）的图片摄取包含第一优先级的黑白色图片摄取方式，巡检车（310）沿轨道高速移动时，通过摄像头对其视野范围内的植物进行扫描，数据处理中心（320）或巡检车（310）的处理器基于扫描得到的图片进行特征提取和比对，提取植物的茎秆的形态/轮廓，和/或叶片的形态/轮廓，从而发现非正常状态的植物，其中，非正常状态的植物包含营养不平衡或光照不平衡或发生灾害的植物，在发现非正常状态的植物时，巡检车（310）基于数据处理中心（320）发送的第二优先级的灰度图片摄取的指令，以增加颜色丰富度的方式对检测到的非正常状态的植物进行图像摄取，第二优先级中涉及的灰度图片能够用于提取植物茎秆和/或叶片上的病斑的形态、位置和面积的特征或虫害的形态、位置和面积的特征；

在病斑或虫害的形态未能够使数据处理中心（320）基于其数据库存储的已知病虫害的类型判断出病斑或虫害的种类时，数据处理中心（320）能够向巡检车（310）发出指令，使巡检车（310）进行第三优先级的图片摄取，第三优先级的图片摄取能够用于异物分布的检测。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述营养供给区（220）包含营养槽，所述营养槽用于储存向植物供给营养的营养液，所述营养循环管路与所述营养槽连通，并铺设于所述空架上以使存储于所述营养槽中的营养液通过所述营养循环管路流经所述空架。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述营养槽设置有分隔的多个营养元素存储空间，多个所述营养元素存储空间在与所述营养循环管路连接的一侧分别设置有控制阀门，使所述营养液能够基于多个所述营养元素存储空间向所述营养循环管路的输出具有不同的营养配比。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述营养循环管路包含设置于所述空架顶部的光合营养雾喷管和设置与所述空架底部的根际营养雾喷管，其中，所述光合营养雾喷管能够将植物茎叶所需营养以气雾的形式向植物茎叶部位释放，所述根际营养雾喷管能够将植物根部所需营养以气雾的形式向植物根部部位释放。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述巡检车（310）设置为能够跨越所述营养循环管路的龙门形结构，两侧设置能够顶起所述空架上的育苗盘的升降单元。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在所述巡检车（310）进入感应所述植物的预设范围内时，所述巡检车（310）能够通过设置于其上的视觉模块以红外成像和/或视觉成像的方式采集所述植物的当前的物理状态或特征。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据处理中心（320）能够通过所述巡检车（310）对所述植物当前的物理状态或特征的反馈来调节所述植物生长供给装置（200），使所述植物生长供给装置（200）能够根据所述植物的生长状态进行光照和营养液的变化性供给。

8.一种根据权利要求1至7之一所述的用于植物工厂的无人生产作业系统进行无人生产作业的方法，其特征在于，至少包含以下步骤：

S1：巡检车（310）设置于其上的视觉模块以红外成像和/或视觉成像的方式采集培育架（100）上种植的所述植物的当前的物理状态或特征；

S2：数据处理中心（320）基于巡检车（310）反馈的培育架（100）上种植的植物的当前的物理状态或特征识别当前植物生长状态；

S3：数据处理中心（320）控制包含给光区（210）和营养供给区（220）的植物生长供给装置（200）向所述植物施加适合于当前所述植物的生长状态的光照和营养成分，其中，所述给光区（210）自所述空架顶部向所述植物提供光照，所述营养供给区（220）以雾培或水培的方式向所述植物提供营养成分。