一种植物学智能教科仪及植物学人工智能种植方法与流程

1.本发明涉及植物学人工智能领域，尤其涉及一种植物学智能仪。


背景技术：

2.植物学智能教科仪依托于现代植物工厂技术和互联网软件开发。现代植物工厂技术是指通过人工智能装备空中温度、湿度、光照、co2浓度以及营养液等环境条件干预植物生长。使农业生产从自然生态束缚中脱离出来。互联网软件开发是为满足不同客户群体的差异化需求，有针对性的设计、开发软件应用，21世纪“互联网+教育”模式仍充满活力，通过大数据、云计算的精准分析整合和移动互联网的高效便捷传输，满足各年龄层的学习需求。
3.现有技术中植物学智能仪多只包含种植器和生长所需养分的供给部分，该装置只能控制植物的生长环境，但不具有远程实时控制和实时展现功能；不便于进行教学，而且不能根据植物的生长状态实时的进行生长环境的调整，不具有人工智能的功能，用户体验效果差。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是提供一种“互联网+教育”模式的植物学智能仪，综合植物自主培育、植物学启蒙课程设置、用户终端实时信息共享。
5.本发明采用的技术方案为：一种植物学智能教科仪，包括立体种植器、交互屏和植物生长检测系统；植物生长检测系统用于在交互屏的控制下控制立体种植器中的植物的生长环境及监测立体种植器中植物的生长状态；交互屏用于人机交互，设置植物生长环境、显示植物生长状态及预设拓展阅读资料。
6.进一步的，立体种植器包括植物台、植物灯和供给盘；供给盘通过供给装置给植物台中的植物补充所需养分，植物灯设置在植物台顶部。
7.进一步的，植物台为多层，供给盘设置在最底层。
8.进一步的，植物台每层设置有多个独立定植杯，用于单株植物培育。
9.进一步的，植物生长检测系统包括自动化控制面板和拍摄装置；自动化控制面板分别与交互屏、植物灯和供给盘相连，通过交互屏控制光照时间、养分供给及采集溶液温度，拍摄装置在交互屏的控制下采集植物生长状态。
10.进一步的，自动化控制面板包括时间与温度采集模块、养分状态控制模块和光照时间显示模块；时间与温度采集模块用于显示当前时间和当前温度，养分状态控制模块用于在交互屏的控制下控制供给盘给植物的养分供给，并显示一个循环周期时长。
11.进一步的，拍摄装置通过应用程序预设检测系统数据，记录并向交互屏传输每一层植物生长状态。
12.进一步的，应用程序包括“未来农场”微信小程序和“植物工厂“应用小程序。
13.进一步的，交互屏包括用户管理模块、公司信息管理模块、照片管理模块、内容管
理模块和摄像头配置模块；用户管理模块用于添加用户并设置用户信息；公司信息管理模块用于设置设备使用方信息，链接显示端登录页面；照片管理模块用于显示植物生长检测系统监测到的植物生长状态；内容管理模块用于自主编辑上传内容，用户可自主学习该内容；摄像头配置模块用于设置植物生长监测系统数据。
14.进一步的，摄像头配置模块包括拍照摄像头配置模块，用于添加摄像头操作模块；拍照间隔配置模块，用于配置拍摄装置拍照的时间间隔，进行存储并上传至显示端。
15.进一步的，拍照间隔配置模块可选择是否在关灯时推迟拍照。
16.进一步的，自主编辑上传内容包括知识展示、动态显示和学生情况展示，兼容文字、表格、图片、视频和链接多种格式，可选择是否为长图模式。
17.进一步的，交互屏基于安卓操作系统和以太网连接，内嵌入应用程序，通过交互屏内浏览器或同一局域网内网络终端进入后台，实现应用管理。
18.进一步的，交互屏内嵌入的应用程序为“植物工厂”应用程序。
19.进一步的，供给装置为水泵。
20.进一步的，植物灯采用全光谱led光源。
21.进一步的，交互屏还包括信息预测与反馈控制模块，用于根据植物生长状态并基于神经学习算法，对植物生长状态所需生长环境进行预测，并实时反馈控制植物生长环境。
22.进一步的，根据植物生长状态并基于神经学习算法，对植物生长状态所需生长环境进行预测具体过程为：用已有的各种植物生长环境及植物生长状态训练神经网络，训练直至神经网络收敛，在推断阶段，将实时监测到的植物生长状态输入训练好的神经网络，获得不同生长状态下植物所需的环境，包括温度及所需养分供给；其中神经网络包括输入层，隐藏层和输出层。
23.进一步的，还包括产量预测模块，用于根据植物生长状态并基于人工智能算法预估植物产量。
24.进一步的，内容管理模块还自主定义人工教学课程，用户可自主学习课程内容。
25.进一步的，交互屏还包括模拟交易，该模块嵌入微信小程序，植物生长情况通过用户终端全程显现，小程序设置模拟交易模块。在植物成熟后进行虚拟交易。
26.进一步的，微信小程序为“小稻未来农场”。
27.一种植物学人工智能种植方法，基于以上权项所述的植物学智能教科仪实现，包括以下过程：用户通过交互屏设置植物生长所需的环境；交互屏通过植物生长检测系统控制生长所需的光照及养分供给。
28.进一步的，还包括：植物生长检测系统实时采集植物生长状态，并反馈给交互屏；交互屏根据植物生长状态并基于神经学习算法，对植物生长状态所需生长环境进行预测，根据预测结果实时调整植物生长所需环境。
29.进一步的，根据植物生长状态并基于神经学习算法，对植物生长状态所需生长环境进行预测具体过程为：用已有的各种植物生长环境及植物生长状态训练神经网络，训练直至神经网络收敛，在人工神经网络推断阶段，将实时监测到的植物生长状态输入训练好的神经网络，获得不
同生长状态下植物所需的环境，包括温度及所需养分供给；其中神经网络包括输入层，隐藏层和输出层。
30.进一步的，还包括以下过程：用户通过交互屏进行模拟交易。
31.进一步的，还包括以下过程：用户可通过交互屏添加用户并设置用户信息、获取设备使用方信息、实时观测植物生长状态及自主编辑上传内容和自主学习教学课程。
32.进一步的，自主编辑上传内容包括知识展示、动态显示和学生情况展示，兼容文字、表格、图片、视频和链接多种格式，可选择是否为长图模式。
33.进一步的，交互屏通过植物生长检测系统控制生长所需的光照及养分供给，具体过程为：交互屏通过用户预设的参数，通过植物生长检测系统控制植物灯的光照时间以及控制供给盘给植物提供养分的周期时长。
34.进一步的，还包括以下过程：用户通过交互屏基于人工智能算法预估植物产量。
35.进一步的，用户通过交互屏进行模拟交易具体实现过程：用户通过交互屏内嵌的微信小程序，观测植物的生长状态，并通过小程序内设的模拟交易模块在植物成熟后虚拟交易。
36.本发明相比现有技术的优点为：本发明可以实时监测植物生长状态，并基于神经网络预测植物所需生长环境，根据预测结果实时进行调整；本发明还可以基于人工智能算法预测植物产量；本发明增设了虚拟交易模块，通过模拟交易，提高了用户的参与度，拓展了交流圈。
37.本发明可通过立体种植器将自然搬进课堂，用户独立或在指导下自己动手种植，直接参与植物自然状态生长全过程，配合植物生长检测系统和交互屏实现对植物的24小监控，并综合远程观察分享打造了一个线上线下融合的情景教学平台。
附图说明
38.图1为本发明实施了架构图。图2为本发明实施例交互屏的结构图。
具体实施方式
39.下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
40.实施例一本实施例一种智能植物教科仪，包括立体种植器
①
、交互屏
⑦
和植物生长检测系统；立体种植器中种植有植物，植物生长检测系统在交互屏的控制下控制立体种植器中的植物的生长环境及监测立体种植器中植物的生长状态，将生长转台反馈给交互屏；交互屏可用于人机交互，设置植物生长环境、显示植物生长状态及预设拓展阅读资料。
41.本实施例立体种植器
①
采用现代植物工厂技术原理。设置有植物灯
②
、植物台
③
和供给盘
④
；供给盘通过供给装置给植物台中的植物补充所需养分，供给装置可选择为水
泵，植物灯设置在植物台顶部，植物灯优选采用全光谱led光源，过滤了抑制植物生长的紫外线和增加热量辐射的红外线。其中，植物台可设为多层，本实施例设置了三层植物台，一层供给盘，供给盘优选设置在最底层，内置水泵，用于设备整体水和营养液的补充；植物台在每层还可设置有多个独立定植杯，方便于单株植物培育。
42.实施例二本实施例一种智能植物教科仪，包括立体种植器、交互屏和植物生长检测系统；立体种植器中种植有植物，植物生长检测系统在交互屏的控制下控制立体种植器中的植物的生长环境及监测立体种植器中植物的生长状态，将生长转台反馈给交互屏；交互屏可用于人机交互，设置植物生长环境、显示植物生长状态及预设拓展阅读资料。
43.本实施例立体种植器
①
采用现代植物工厂技术原理。设置有植物灯
②
、植物台
③
和供给盘
④
；供给盘通过供给装置给植物台中的植物补充所需养分，供给装置可选择为水泵，植物灯设置在植物台顶部，植物灯优选采用全光谱led光源，过滤了抑制植物生长的紫外线和增加热量辐射的红外线。其中，植物台可设为多层，本实施例设置了三层植物台，一层供给盘，供给盘优选设置在最底层，内置水泵，用于设备整体水和营养液的补充；植物台在每层还可设置有多个独立定植杯，方便于单株植物培育。
44.本实施例设置的植物生长检测系统包括自动化控制面板
⑤
和拍摄装置
⑥
；自动化控制面板分别与交互屏、植物灯和供给盘相连，通过交互屏控制光照时间、养分供给及采集溶液温度，拍摄装置在交互屏的控制下采集植物生长状态。自动化控制面板包括时间与温度采集模块、养分状态控制模块和光照时间显示模块；时间与温度采集模块用于显示当前时间和当前温度，养分状态控制模块用于在交互屏的控制下控制供给盘给植物的养分供给，并显示一个循环周期时长。本实施例自动化控制面板通过预先设定时间数据控制设备运行，光照配合24小时时间制，水泵控制以60分钟为一个循环，自动控制立体种植器光照、营养液循环系统开始时间和结束时间，实时监测植物台中溶液温度。本实施例设置的拍摄装置通过应用程序预设检测系统数据，记录并向交互屏传输每一层植物生长状态。
45.本实施例设置的拍摄装置通过应用程序预设检测系统数据，记录并向交互屏传输每一层植物生长状态。
46.本实施例设置的应用程序包括“未来农场”微信小程序和“植物工厂“应用小程序。
47.实施例三本实施例一种智能植物教科仪，包括立体种植器、交互屏和植物生长检测系统；立体种植器中种植有植物，植物生长检测系统在交互屏的控制下控制立体种植器中的植物的生长环境及监测立体种植器中植物的生长状态，将生长转台反馈给交互屏；交互屏可用于人机交互，设置植物生长环境、显示植物生长状态及预设拓展阅读资料。
48.本实施例立体种植器
①
采用现代植物工厂技术原理。设置有植物灯
②
、植物台
③
和供给盘
④
；供给盘通过供给装置给植物台中的植物补充所需养分，供给装置可选择为水泵，植物灯设置在植物台顶部，植物灯优选采用全光谱led光源，过滤了抑制植物生长的紫外线和增加热量辐射的红外线。其中，植物台可设为多层，本实施例设置了三层植物台，一层供给盘，供给盘优选设置在最底层，内置水泵，用于设备整体水和营养液的补充；植物台在每层还可设置有多个独立定植杯，方便于单株植物培育。
49.本实施例设置的植物生长检测系统包括自动化控制面板
⑤
和拍摄装置
⑥
；自动化
控制面板分别与交互屏、植物灯和供给盘相连，通过交互屏控制光照时间、养分供给及采集溶液温度，拍摄装置在交互屏的控制下采集植物生长状态。自动化控制面板包括时间与温度采集模块、养分状态控制模块和光照时间显示模块；时间与温度采集模块用于显示当前时间和当前温度，养分状态控制模块用于在交互屏的控制下控制供给盘给植物的养分供给，并显示一个循环周期时长。本实施例自动化控制面板通过预先设定时间数据控制设备运行，光照配合24小时时间制，水泵控制以60分钟为一个循环，自动控制立体种植器光照、营养液循环系统开始时间和结束时间，实时监测植物台中溶液温度。本实施例设置的拍摄装置通过应用程序预设检测系统数据，记录并向交互屏传输每一层植物生长状态。
50.本实施例设置的拍摄装置通过应用程序预设检测系统数据，记录并向交互屏传输每一层植物生长状态。
51.本实施例设置的应用程序包括“未来农场”微信小程序和“植物工厂“应用小程序。
52.本实施例设置的交互屏
⑦
包括用户管理模块、公司信息管理模块、照片管理模块、内容管理模块和摄像头配置模块；用户管理模块用于添加用户并设置用户信息；公司信息管理模块用于设置设备使用方信息，链接显示端登录页面；照片管理模块用于显示植物生长检测系统监测到的植物生长状态；内容管理模块用于自主编辑上传内容，用户可自主学习该内容；摄像头配置模块用于设置植物生长监测系统数据。
53.本实施例设置的摄像头配置模块包括拍照摄像头配置模块，用于添加摄像头操作模块；拍照间隔配置模块，用于配置拍摄装置拍照的时间间隔，进行存储并上传至显示端。
54.本实施例所述拍照间隔配置模块可选择是否在关灯时推迟拍照。
55.本实施例所述自主编辑上传内容包括知识展示、动态显示和学生情况展示，兼容文字、表格、图片、视频和链接多种格式，可选择是否为长图模式。
56.本实施所述交互屏基于安卓操作系统和以太网连接，内嵌入应用程序，通过交互屏内浏览器或同一局域网内网络终端进入后台，实现应用管理；其中，交互屏内嵌入的应用程序为“植物工厂”应用程序。
57.实施例四本实施例一种智能植物教科仪，包括立体种植器、交互屏和植物生长检测系统；立体种植器中种植有植物，植物生长检测系统在交互屏的控制下控制立体种植器中的植物的生长环境及监测立体种植器中植物的生长状态，将生长转台反馈给交互屏；交互屏可用于人机交互，设置植物生长环境、显示植物生长状态及预设拓展阅读资料。
58.本实施例立体种植器
①
采用现代植物工厂技术原理。设置有植物灯
②
、植物台
③
和供给盘
④
；供给盘通过供给装置给植物台中的植物补充所需养分，供给装置可选择为水泵，植物灯设置在植物台顶部，植物灯优选采用全光谱led光源，过滤了抑制植物生长的紫外线和增加热量辐射的红外线。其中，植物台可设为多层，本实施例设置了三层植物台，一层供给盘，供给盘优选设置在最底层，内置水泵，用于设备整体水和营养液的补充；植物台在每层还可设置有多个独立定植杯，方便于单株植物培育。
59.本实施例设置的植物生长检测系统包括自动化控制面板
⑤
和拍摄装置
⑥
；自动化控制面板分别与交互屏、植物灯和供给盘相连，通过交互屏控制光照时间、养分供给及采集溶液温度，拍摄装置在交互屏的控制下采集植物生长状态。自动化控制面板包括时间与温度采集模块、养分状态控制模块和光照时间显示模块；时间与温度采集模块用于显示当前
时间和当前温度，养分状态控制模块用于在交互屏的控制下控制供给盘给植物的养分供给，并显示一个循环周期时长。本实施例自动化控制面板通过预先设定时间数据控制设备运行，光照配合24小时时间制，水泵控制以60分钟为一个循环，自动控制立体种植器光照、营养液循环系统开始时间和结束时间，实时监测植物台中溶液温度。本实施例设置的拍摄装置通过应用程序预设检测系统数据，记录并向交互屏传输每一层植物生长状态。
60.本实施例设置的应用程序包括“未来农场”微信小程序和“植物工厂“应用小程序。
61.本实施例设置的交互屏
⑦
包括用户管理模块、公司信息管理模块、照片管理模块、内容管理模块和摄像头配置模块；用户管理模块用于添加用户并设置用户信息；公司信息管理模块用于设置设备使用方信息，链接显示端登录页面；照片管理模块用于显示植物生长检测系统监测到的植物生长状态；内容管理模块用于自主编辑上传内容，用户可自主学习该内容；摄像头配置模块用于设置植物生长监测系统数据。
62.本实施设置的摄像头配置模块包括拍照摄像头配置模块，用于添加摄像头操作模块；拍照间隔配置模块，用于配置拍摄装置拍照的时间间隔，进行存储并上传至显示端。
63.本实施例所述拍照间隔配置模块可选择是否在关灯时推迟拍照。
64.本实施所述自主编辑上传内容包括知识展示、动态显示和学生情况展示，兼容文字、表格、图片、视频和链接多种格式，可选择是否为长图模式。
65.本实施例所述交互屏基于安卓操作系统和以太网连接，内嵌入应用程序，通过交互屏内浏览器或同一局域网内网络终端进入后台，实现应用管理；其中，交互屏内嵌入的应用程序为“植物工厂”应用程序。
66.本实施例交互屏还包括信息预测与反馈控制模块，用于根据植物生长状态并基于神经学习算法，对植物生长状态所需生长环境进行预测，并实时反馈控制植物生长环境。
67.所述根据植物生长状态并基于神经学习算法，对植物生长状态所需生长环境进行预测具体过程为：用已有的各种植物生长环境及植物生长状态训练神经网络，训练直至神经网络收敛，在推断阶段，将实时监测到的植物生长状态输入训练好的神经网络，获得不同生长状态下植物所需的环境，包括温度及所需养分供给；本实施例神经网络为深度学习神经网络，包括输入层，隐藏层和输出层。
68.内容管理模块还自主定义人工教学课程，用户可自主学习课程内容。
69.实施例五本实施例一种智能植物教科仪，包括立体种植器、交互屏和植物生长检测系统；立体种植器中种植有植物，植物生长检测系统在交互屏的控制下控制立体种植器中的植物的生长环境及监测立体种植器中植物的生长状态，将生长转台反馈给交互屏；交互屏可用于人机交互，设置植物生长环境、显示植物生长状态及预设拓展阅读资料。
70.本实施例立体种植器
①
采用现代植物工厂技术原理。设置有植物灯
②
、植物台
③
和供给盘
④
；供给盘通过供给装置给植物台中的植物补充所需养分，供给装置可选择为水泵，植物灯设置在植物台顶部，植物灯优选采用全光谱led光源，过滤了抑制植物生长的紫外线和增加热量辐射的红外线。其中，植物台可设为多层，本实施例设置了三层植物台，一层供给盘，供给盘优选设置在最底层，内置水泵，用于设备整体水和营养液的补充；植物台在每层还可设置有多个独立定植杯，方便于单株植物培育。
71.本实施例设置的植物生长检测系统包括自动化控制面板
⑤
和拍摄装置
⑥
；自动化控制面板分别与交互屏、植物灯和供给盘相连，通过交互屏控制光照时间、养分供给及采集溶液温度，拍摄装置在交互屏的控制下采集植物生长状态。自动化控制面板包括时间与温度采集模块、养分状态控制模块和光照时间显示模块；时间与温度采集模块用于显示当前时间和当前温度，养分状态控制模块用于在交互屏的控制下控制供给盘给植物的养分供给，并显示一个循环周期时长。本实施例自动化控制面板通过预先设定时间数据控制设备运行，光照配合24小时时间制，水泵控制以60分钟为一个循环，自动控制立体种植器光照、营养液循环系统开始时间和结束时间，实时监测植物台中溶液温度。本实施例设置的拍摄装置通过应用程序预设检测系统数据，记录并向交互屏传输每一层植物生长状态。
72.本实施例设置的应用程序包括“未来农场”微信小程序和“植物工厂“应用小程序。
73.如图2所示，本实施例设置的交互屏
⑦
包括用户管理模块、公司信息管理模块、照片管理模块、内容管理模块和摄像头配置模块；用户管理模块用于添加用户并设置用户信息；公司信息管理模块用于设置设备使用方信息，链接显示端登录页面；照片管理模块用于显示植物生长检测系统监测到的植物生长状态；内容管理模块用于自主编辑上传内容，用户可自主学习该内容；摄像头配置模块用于设置植物生长监测系统数据。
74.本实施例交互屏还包括信息预测与反馈控制模块，用于根据植物生长状态并基于神经学习算法，对植物生长状态所需生长环境进行预测，并实时反馈控制植物生长环境。
75.所述根据植物生长状态并基于神经学习算法，对植物生长状态所需生长环境进行预测具体过程为：用已有的各种植物生长环境及植物生长状态训练神经网络，训练直至神经网络收敛，在推断阶段，将实时监测到的植物生长状态输入训练好的神经网络，获得不同生长状态下植物所需的环境，包括温度及所需养分供给；本实施例神经网络为深度学习神经网络，包括输入层，隐藏层和输出层。
76.本实施例交互屏还包括模拟交易，该模块嵌入微信小程序，植物生长情况通过用户终端全程显现，小程序设置模拟交易模块。在植物成熟后进行虚拟交易。其中，所述微信小程序为“小稻未来农场”。
[0077]“小稻未来农场”是一款基于植物学智能科教仪使用、满足用户随时随地观察植物生长需要。用于交流活动的微信小程序。它是科教仪和客户端互联的通道，通过交互屏“植物工厂”平台实时传输植物生长状态，可用于手机微信直接观察植物生长。
[0078]
本实施例设置的摄像头配置模块包括拍照摄像头配置模块，用于添加摄像头操作模块；拍照间隔配置模块，用于配置拍摄装置拍照的时间间隔，进行存储并上传至显示端。
[0079]
本实施例所述拍照间隔配置模块可选择是否在关灯时推迟拍照。
[0080]
本实施例所述自主编辑上传内容包括知识展示、动态显示和学生情况展示，兼容文字、表格、图片、视频和链接多种格式，可选择是否为长图模式。
[0081]
本实施例所述交互屏基于安卓操作系统和以太网连接，内嵌入应用程序，通过交互屏内浏览器或同一局域网内网络终端进入后台，实现应用管理；其中，交互屏内嵌入的应用程序为“植物工厂”应用程序。
[0082]
内容管理模块还自主定义人工教学课程，用户可自主学习课程内容。
[0083]
实施例六
本实施例一种植物学人工智能种植方法，基于以上权项所述的植物学智能教科仪实现，包括以下过程：用户通过交互屏设置植物生长所需的环境；交互屏通过植物生长检测系统控制生长所需的光照及养分供给。
[0084]
本实施例优选的，还包括：植物生长检测系统实时采集植物生长状态，并反馈给交互屏；交互屏根据植物生长状态并基于神经学习算法，对植物生长状态所需生长环境进行预测，根据预测结果实时调整植物生长所需环境。
[0085]
本实施例优选的，根据植物生长状态并基于神经学习算法，对植物生长状态所需生长环境进行预测具体过程为：用已有的各种植物生长环境及植物生长状态训练神经网络，训练直至神经网络收敛，在人工神经网络推断阶段，将实时监测到的植物生长状态输入训练好的神经网络，获得不同生长状态下植物所需的环境，包括温度及所需养分供给；其中神经网络包括输入层，隐藏层和输出层。
[0086]
本实施例优选的，还包括以下过程：用户通过交互屏进行模拟交易。
[0087]
本实施例优选的，还包括以下过程：用户可通过交互屏添加用户并设置用户信息、获取设备使用方信息、实时观测植物生长状态及自主编辑上传内容和自主学习教学课程。
[0088]
本实施例优选的，自主编辑上传内容包括知识展示、动态显示和学生情况展示，兼容文字、表格、图片、视频和链接多种格式，可选择是否为长图模式。
[0089]
本实施例优选的，交互屏通过植物生长检测系统控制生长所需的光照及养分供给，具体过程为：交互屏通过用户预设的参数，通过植物生长检测系统控制植物灯的光照时间以及控制供给盘给植物提供养分的周期时长。
[0090]
本实施例优选的，还包括以下过程：用户通过交互屏基于人工智能算法预估植物产量。
[0091]
本实施例优选的，用户通过交互屏进行模拟交易具体实现过程：用户通过交互屏内嵌的微信小程序，观测植物的生长状态，并通过小程序内设的模拟交易模块在植物成熟后虚拟交易。