一种通过滴灌注入乙烯调节设施果蔬成熟的装置及方法

本发明涉及农业，尤其涉及一种通过滴灌注入乙烯调节设施果蔬成熟的装置及方法。

背景技术：

1、随着我国社会经济的快速发展，消费者对水果蔬菜等农产品的需求量和品质都提出的更高的要求，农产品更早成熟才能满足市场需求的增加。乙烯作为一种植物生长调节剂，被广泛应用于农业生产中。乙烯是迄今为止发现的结构最简单的广泛存在于植物各部位的植物激素，植物从种子萌发到衰老死亡都有乙烯参与。乙烯具有促进不定根根毛生长、抑制根系生长、促进根茎横向生长、外源催熟、打破植物种子和芽的休眠、抑制许多植物开花等作用。乙烯可快速对果实进行催熟，但是由于乙烯是一种气体，所以难于在田间应用，直到开发出乙烯剂，才为农业提供可实用的乙烯类植物生长调节剂。

2、在日光温室农业生产上常用的乙烯利施用方式为采前乙烯利喷施或者采后乙烯利浸泡，在ph<3.5的水溶液中极为稳定，当ph>4便分解释放出乙烯，且对温度要求在20℃以上。温室中所施用的乙烯利具有强酸性，腐蚀性极强，金属、皮肤、衣物等均会被其腐蚀，因此所需要的劳动力成本较高，且可能造成环境污染，同时乙烯利施用时也不够便捷。在使用乙烯催熟时，要在果实刚刚开始转色时进行，如巨峰等红葡萄及普罗旺斯番茄等此类果实为红色的果蔬的果实开始转色，出现红色时进行。而判断果蔬生长期往往需要亲自观察或者依赖经验，如有经验的农业工作人员可以根据果实表面的颜色、果实的软硬程度进行判断。其中，观察果实表面颜色是一种不会对果蔬造成损伤即可快速判断的一种方式。随着农业技术发展，在未来果蔬实际生产中急需其他形式的乙烯施用方式。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明实施例提供一种通过滴灌注入乙烯调节设施果蔬成熟的装置及方法，主要目的是提供一种通过地下滴灌系统进行施用乙烯，并且可以根据图像识别果实的成熟度用以辅助施用乙烯的一种通过滴灌注入乙烯调节设施果蔬成熟的装置及方法。

2、为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

3、一方面，本发明实施例提供了一种通过滴灌注入乙烯调节设施果蔬成熟的装置包括：

4、采集部件，所述采集部件包括图像采集装置、图像对比装置和支撑装置，所述支撑装置设置在植株外围，所述图像采集装置活动安装在所述支撑装置上，所述图像对比装置连接于所述图像采集装置；

5、供料部件，所述供料部件包括乙烯气源部件、水源部件和输送部件，所述图像对比装置分别连接于所述乙烯气源部件和所述水源部件，所述输送部件的一端分别连接于所述乙烯气源部件和所述水源部件，另一端伸入所述植株的根部。

6、供电部件，所述供电部件连接于所述采集部件和所述供料部件。

7、进一步的，所述图像采集装置包括多个图像采集器，多个所述图像采集器纵向设置在所述支撑装置上。

8、进一步的，所述支撑装置包括支撑杆、滑动轨道和多个固定座，每个固定座包括座体、滑动块和固定旋钮，所述滑动轨道设置在所述支撑杆的一侧，所述滑动块设置在所述滑动轨道内，所述固定旋钮穿过所述支撑杆并螺纹连接于所述滑动块，所述座体的一端固定连接于所述滑动块，另一端用于安装图像采集器。

9、进一步的，所述输送部件包括总管道、第一分管道、第二分管道、第一电磁阀和第二电磁阀、气泵，所述第一分管道的一端连接于所述乙烯气源部件，另一端连接于所述总管道，所述第二分管道的一端连接于所述水源部件，另一端连接于所述总管道，所述第一电磁阀设置在所述第一分管道，所述第二电磁阀设置在所述第二分管道，所述气泵安装于第二分管道，所述图像对比装置分别信号连接于所述第一电磁阀和所述第二电磁阀。

10、进一步的，所述输送部件还包括分料阀和三通管道，所述三通管道设置在所述总管道靠近所述植株的一端，所述分料阀设置在所述三通管道上。

11、进一步的，所述图像对比装置包括图像处理单元、特征提取单元、存储单元和控制单元，所述控制单元分别连接于所述图像处理单元、所述特征提取单元、所述存储单元、所述第一电磁阀、所述第二电磁阀和所述分料阀，所述图像采集器连接于所述图像处理单元。

12、进一步的，所述第一分管道与所述总管道的连接位置设置文丘里管。

13、进一步的，所述图像对比装置还包括显示单元，所述显示单元连接于所述控制单元。

14、另一方面，本发明实施例还提供一种通过滴灌注入乙烯调节设施果蔬成熟的方法，该方法包括以下步骤：

15、预先获取不同生长时期的果实为红色的果蔬的果实的rgb色彩参数和红色区域像素所占比例；

16、通过图像采集装置对即将成熟的目标果实进行拍摄，通过图像对比装置对目标果实的rgb色彩参数、红色区域像素所占比例等参数进行提取并存储；

17、通过将目标果实的色彩特征参数、红色区域像素所占比例与预先获取的参数进行对比判断目标果实的生长阶段；

18、当目标果实的生长阶段处于转色期，通过供料部件向目标植株的根系输送乙烯气体；

19、当目标果实的生长阶段处于成熟期，停止供料部件输送乙烯气体。

20、进一步的，通过图像采集装置对自然环境下的处于转色期前、转色期及成熟期的果实为红色的果蔬的果实进行拍摄并存储，建立数据库；

21、通过图像对比装置对果实照片进行预处理，对果实rgb色彩参数、果实照片中红色区域像素比例进行提取和存储，根据提取到的特征参数设置阈值用于图像比对。

22、与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：

23、本发明实施例提供的技术方案中，采集部件的作用是对即将成熟的果实进行拍照，收集果实图像，采集部件包括图像采集装置、图像对比装置和支撑装置，支撑装置设置在植株外围，图像采集装置活动安装在支撑装置上，可上下调节高度，在实际应用时应对不同高度的图像采集需求。图像对比装置连接于图像采集装置；供料部件的作用是向植株提供乙烯气体，供料部件包括乙烯气源部件、水源部件和输送部件，图像对比装置分别连接于乙烯气源部件和水源部件，输送部件的一端分别连接于乙烯气源部件和水源部件，另一端伸入植株的根部，相对于现有技术，乙烯释放剂--乙烯利为农业提供可实用的乙烯类植物生长调节剂。农业上常用的乙烯施用方式为乙烯利喷施，在传统农业中，在施用乙烯利时，需要人工判断果实生长阶段，这往往需要亲自观察或者经验判断，耗费人工和精力且可能会造成水体污染。在设施中所需劳动力成本较高，并且乙烯利具有强酸性，腐蚀性极强，金属、皮肤、衣物等均会被其腐蚀，不利于设施果蔬生产。而本技术方案中，通过将支撑装置设置在植株外围，图像采集装置安装在支撑装置上，图像采集装置对即将成熟的红色果实进行拍照，然后通过图像对比装置将成熟的果实照片与即将成熟的果实照片进行对比，从而判断果实是否处于转色初期，如果处于转色初期，图像对比装置开启气源部件和水源部件，乙烯气源部件将乙烯气体通入到滴灌用的水中，使乙烯气体与水混合后流到植株的根部，使得乙烯气体起到诱导植株根毛发生的作用，然后乙烯气体从根际土壤中逸散至果实周围，促进果实成熟，从而达到通过滴灌系统增施乙烯来促进果实快速成熟的技术效果，此装置可适用于果实为红色的果蔬，符合设施农业生产进程，减少药剂残留，对环境起到良好的保护作用。