(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210693735.1 (22)申请日 2022.06.18 (71)申请人 重庆电子 工程职业学院 地址 401331 重庆市沙坪坝区大 学城东路 76号重庆电子 工程职业学院 (72)发明人 路亚　李腾　杨睿　杨鹏伟　 邵程杰　盛输豪　 (74)专利代理 机构 重庆纵义天泽知识产权代理 事务所(普通 合伙) 50272 专利代理师 陈宇航 (51)Int.Cl. G01B 21/10(2006.01) G01B 11/08(2006.01) G06T 7/62(2017.01) G06T 17/00(2006.01)G06V 10/44(2022.01) G06V 10/56(2022.01) G06V 10/762(2022.01) (54)发明名称 基于数字孪生的农作物 认养系统 (57)摘要 本发明涉及智慧平台技术领域， 特别涉及基 于数字孪生的农作物认养系统。 包括若干摄像 头： 所述摄像头设置在农作物附近， 用于获取农 作物的图像画面； 数据处理模块： 所述数据处理 模块用于接收图像画面， 并对图像画面中的像素 点的提取和聚类， 识别出农作物的数据特征， 所 述数据特征包括农作物的轮廓特征和农作物颜 色特征； 数据处理模块通过农作物的数据特征进 行数字孪生模型的构建； 测量装置： 所述测量装 置用于测量农作物茎杆部位的直径； 包括第一测 量块、 第二测量块， 测量轨道和步进电机， 所述测 量轨道为两段， 沿农作物茎杆中心线对称设置， 所述第一测量块与其中一段轨道滑动连接。 完成 了对农作物生长数据的精准采集。 权利要求书1页 说明书6页 附图1页 CN 115060219 A 2022.09.16 CN 115060219 A 1.基于数字 孪生的农作物 认养系统， 其特 征在于， 包括： 若干摄像头： 所述摄 像头设置在 农作物附近， 用于获取农作物的图像画面； 数据处理模块： 所述数据处理模块用于接收图像画面， 并对图像画面中的像素点的提 取和聚类， 识别出农作物的数据特征， 所述数据特征包括农作物的轮廓特征和农作物颜色 特征； 数据处 理模块通过农作物的数据特 征进行数字孪生模型的构建； 测量装置： 所述测量装置用于测量农作物茎杆部位的直径； 包括第一测量块、 第 二测量 块， 测量轨道和步进电机， 所述测量轨道为两段， 沿农作物茎杆中心线对称设置， 所述第一 测量块与其中一段轨道滑动连接， 所述第二测 量块与另一端轨道滑动连接， 所述步进电机 用于驱动第一测量块和第二测量块沿着测量轨道滑动； 所述第一测量块和 第二测量块与农 作物茎杆部位的对立面上分别设置有弹性件， 弹性件靠近农作 物茎杆的一端固定有第一感 应片， 弹性件远离农作物茎杆的一端固定有第二感应片， 还包括单片机和电源， 所述电源、 单片机、 第一感应片和第二 感应片依次串接在同一电路中； 弹性件在压力作用下， 第一 感应 片与第二感应片 接触， 电路形成通路， 单片 机发出停止信号， 所述单片机与数据处理模块信 息交互； 其中， 单片机还用于控制步进电机启动和停止， 从而使第一测量块和第二测量块沿着 测量轨道向农作物茎杆方向运动， 初始状态下， 第一测量块和第二测量块设置在离农作物 茎杆中心线固定距离的位置； 所述数据 处理模组还用于发出开始测量信号， 单片机获取开 始测量信号后， 控制步进电机启动， 并记录步进电机的启动时间信息和速度信息； 单片 机在 发出停止信号后， 单片机控制步进电机停止， 并记录停止时间信息； 单片机将启动时间信 息、 速度信息和停止时间信息传输给数据处理模块； 数据处理模块通过启动时间信息、 速度 信息和停止时间信息计算出第一测 量块和第二测量块的运动距离， 结合初始位置关系， 得 出农作物茎杆的直径数据； 利用农作物茎杆的直径数据完 善数字孪生模型。 2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的农作物认养系统， 其特征在于： 还包括用户终 端和工作人员终端， 所述用户终端用于将数据 处理模组建立的数字孪生模型进行展示， 用 户通过终端 进行远程 查看， 并且与农作物种植工作人员终端产生交 互。 3.根据权利要求2所述的基于数字孪生的农作物认养系统， 其特征在于： 还包括农作物 种植土壤探查模块， 所述农作物种植土壤探查模块用于测 量农作物种植土壤的相关数据， 所述农作物种植土壤的相关数据包括但不限于温度、 湿度、 氮磷钾含量和PH值。 4.根据权利要求3所述的基于数字孪生的农作物认养系统， 其特征在于： 所述农作物种 植土壤的相关数据显示在用户终端， 用户根据农作 物种植土壤的相关数据通过终端下达操 作指令， 所述操作指令包括但不限于施肥和浇水， 农作物种植工作人员 在终端接 收到操作 指令后完成对应工作， 然后反馈 至用户终端。 5.根据权利要求1所述的基于数字孪生的农作物认养系统， 其特征在于： 所述农作物的 果实成熟后， 认养农作 物的用户可以选择邮寄的方式让种植农作 物的工作人员将果 实邮寄 给用户。 6.根据权利要求1所述的基于数字孪生的农作物认养系统， 其特征在于： 每棵所述农作 物会产生唯一编码； 还包括展示交互平台， 所述展示交互平台用于展示用户认养的农作物 的数字孪生模型， 用户能够自由选择认养农作物的展示范围； 所述展示交互平台还用于用 户之间相互 交流。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115060219 A 2基于数字孪生的农作物认养系统 技术领域 [0001]本发明涉及智慧平台领域， 特别涉及基于数字 孪生的农作物 认养系统。 背景技术 [0002]数字孪生通过对一切物理实体进行虚拟仿真 “克隆”出一个个数字双胞胎兄弟， 使 用者可以在虚拟场景中对未来可能面临的各种场景进行预判并实现精细模拟并将优化结 果反馈到实际场景。 [0003]申请号为202011390450.8的发明专利公开了一种大面积农作物生长模型 的建模 方法， 该方法包括： 采集农作 物的相关特征数据， 将采集到的所述农作 物的相关特征数据输 入到所述农作物的相关模型中； 通过所述农作物的相关模型， 提取所述农作物的融合特征 数据， 形成当前采样点的所述农作 物的数字孪生模 型； 采集所述农作物控制装置的数据， 结 合所述农作物的相关特征数据， 基于指定数量的所述农作物的数字孪生模型， 通过采样点 扩展模型形成大面积农作物生长模型。 上述方案形成了大面积农作物生产模型 的构建， 但 是对于农作物的精准的数字 孪生并未公开更多的细节。 [0004]目前， 随着消费者对农产品溯源 （安全性） 需求的增加， 市面上出现了所谓 “认养一 头牛”的概念， 其包括云认养、 联名认养以及实名认养等模式。 云认养主要是线上养成类的 互动游戏， 认养后进 行奶牛养成、 挤奶互动、 牛奶兑换等； 联名认养是通过推出IP联名卡， 买 卡获得认养权， 定期享受产品直送到家的服务； 实名认养在专供牧场提前一年预定牛奶， 最 高等级的会员可以决定奶牛 的名字， 可定期收到奶牛 的照片和各项生长数据。 其中云认养 和实名认养均可以认为是 数字孪生的雏形。 [0005]在上述需求驱使下， 对农作物的数字孪生的整体运营模型应运而生。 消费者基于 实际情况无法进行农作物的实际生产， 但是如果能够通过数字孪生技术， 让消费者在线上 照护农作物， 并且精确的根据消费者的需求， 对农作 物进行实际照料， 然后在农作 物的实际 生长情况实际反馈到数字孪生体上， 最后消费者能够实际享受到该农作物实际产出的成 果， 这样的模式必 然会吸引一部 分消费者的青睐。 但是从目前技术 实现层面来说， 农作 物的 数字孪生存在农作物生长数据采集难的问题。 因此， 现在急需一种能够准确采集农作物生 长数据的基于数字 孪生的农作物 认养系统。 发明内容 [0006]本发明提供了基于数字 孪生的农作物 认养系统， 能够准确采集农作物生长数据。 [0007]为了解决上述 技术问题， 本申请提供如下技 术方案： 基于数字 孪生的农作物 认养系统， 包括： 若干摄像头： 所述摄 像头设置在 农作物附近， 用于获取农作物的图像画面； 数据处理模块： 所述数据处理模块用于接收图像画面， 并对图像画面中的像素点 的提取和聚类， 识别出农作物的数据特征， 所述数据特征包括农作物的轮廓特征和农作物 颜色特征； 数据处 理模块通过农作物的数据特 征进行数字孪生模型的构建；说　明　书 1/6 页 3 CN 115060219 A 3