[发明专利]一种植物根冠一体化监测系统及方法

权利要求书

1.一种植物根冠一体化监测系统，其特征在于，包括：数据采集装置和数据处理控制装置，其中所述数据采集装置包括冠层数据采集装置和根系数据采集装置；

所述冠层数据采集装置设置在待监测植物的冠层四周，并与所述数据处理控制装置连接，用于在所述数据处理控制装置的控制下采集所述待监测植物的冠层数据，并将所述冠层数据发送至所述数据处理控制装置；

所述根系数据采集装置包括微根管和设置在所述微根管内部的根系数据采集模块，所述微根管设置在所述待监测植物的根系四周，所述根系数据采集模块与所述数据处理控制装置连接，用于将采集到的所述待监测植物的根系数据发送至所述数据处理控制装置；

所述数据处理控制装置将接收到的所述冠层数据和所述根系数据进行处理，获取同一时间同一植物的根冠数据集，实现所述待监测植物的根冠一体化监测；

所述冠层数据采集装置包括支撑装置、传感器箱和滑轨，所述支撑装置设置在所述待监测植物的生长范围内，所述支撑装置的高度高于所述待监测植物的生长高度；

所述滑轨通过滑块搭载在所述支撑装置上，所述传感器箱设置在所述滑轨上，其中设置有多个传感器，用于根据所述数据处理控制装置的控制采集所述待监测植物的冠层数据；

所述通过数据处理控制装置对采集到的所述冠层数据和所述根系数据进行处理包括：

所述数据处理控制装置对同一时间采集到的所述冠层数据和所述根系数据进行处理分析，获取所述待监测植物冠层的植株三维点云数据、根系结构参数以及植株根系位置信息；

根据所述植株三维点云数据，通过点云分割、点云去噪、基于点云的网格重建构建所述待监测植物冠层的3D几何模型，并利用所述3D几何模型提取所述待监测植物的株型参数，所述3D几何模型包括所述待监测冠层内植株的位置信息；

根据所述冠层内植株的位置信息和植株根系位置信息，将同一时间同一待监测植物对应的所述株型参数和所述根系结构参数构建出根冠一体化结构参数信息集，实现所述待监测植物的根冠一体化监测。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述数据处理控制装置具体用于控制所述根系数据采集模块在所述微根管中上下移动和转动，以使得所述根系数据采集模块采集所述微根管四周所述待监测植物的根系数据。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述微根管竖直插入所述待监测植物的根系所在的土壤中，且所述微根管的顶部设置有防水帽，相应的所述根系数据采集模块设置在所述微根管的防水帽下方。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感器箱中设置有电机以及电机控制器，用于控制并带动所述传感器箱平行和/或垂直于所述滑轨方向移动。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感器箱中设置有三维雷达传感器、可见光图像获取传感器、热红外成像传感器、多光谱和高光谱成像传感器。

6.一种使用上述权利要求 1-5任一项所述的系统进行植物根冠一体化监测的方法，其特征在于，包括：

通过控制设置在待监测植物冠层四周的冠层数据采集装置采集所述待监测植物的冠层数据；

通过控制设置在所述待监测植物的根系四周的根系数据采集装置采集所述待监测植物的根系数据；

通过数据处理控制装置对采集到的所述冠层数据和所述根系数据进行数据处理，获取同一时间同一植物的根冠数据集，实现所述待监测植物的根冠一体化监测。