CN103523234A - 一种带彩色水稻虫害图像识别仪消灭稻飞虱的无人机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带彩色水稻虫害图像识别仪消灭稻飞虱的无人机，属于农业航空植物保护新技术领域。用蓄电池供电的电推进无人机在水稻田的上空飞行，安装在消灭稻飞虱的无人机下方的光电吊舱中的摄像机、相机将遥感到的水稻田中的彩色水稻虫害图像输入彩色水稻虫害图像储存系统储存、接着输入彩色水稻虫害识别仪与储存的稻飞虱虫害标准图像进行对比，及早识别稻飞虱的危害状况，将稻飞虱的危害信息输入计算机喷药杀虫指令信息系统进行处理，选用防治稻飞虱的高效农药，自动制订喷洒化学农药的浓度和数量的杀虫指令，压力泵按照指令向杀虫化学农药液体施加压力，加压后的化学农药液体经过右机翼下喷药管和左机翼下喷药管喷向稻田消灭稻飞虱。

Description

一种带彩色水稻虫害图像识别仪消灭稻飞虱的无人机

技术领域

本发明涉及一种带彩色水稻虫害图像识别仪消灭稻飞虱的无人机，属于农业航空植物保护新技术领域。

背景技术

稻飞虱刺吸水稻植株汁液，且能传播水稻的病毒。稻飞虱刺伤稻株处呈褐色条斑，严重时稻株基本茎秆腐烂，植株枯死，在成片绿色的水稻田中间形成一团一团的‘黄塘’、‘落窝’现象，常造成分蘖后期到灌浆期的大片水稻枯黄倒状，对水稻产量影响极大，轻者减产20%—30%，严重时减产50%，甚至造成全田枯黄颗粒无收。本发明人缪同春从事水稻生产工作三十年，检查过稻飞虱的危害现场，用双手分开茂密的绿色稻株，两只脚在稻田的淤泥或浅水层中艰难向前、朝着绿浪中的‘黄塘’移动，抓起‘黄塘’里被稻飞虱刺伤的、黄萎的、绵软的稻株，看到成千上万的稻飞虱害虫猖狂蹦跳。农民辛苦半年培育长大的、绿油油的水稻植株，被稻飞虱危害成叶枯秆黄的死稻株，心疼呀！再过1—2个月就要吃到的大米饭，就这样没有了。

稻飞虱在北纬26°以南的广东、广西地区越冬，在中国每年发生3—8代。稻飞虱长翅型成虫能长距离迁飞华东、华北、东北的水稻产区。稻飞虱的成虫和若虫群集在稻丛下部茎秆上刺吸汁液，趋光性强，趋绿型也强。成群的稻飞虱将这一片水稻田由绿色危害成黄色后，又群飞到旁边的绿色的稻株上去继续危害，在水稻上取食、繁殖十分快，早日发现、及早喷药杀虫十分重要。在水稻抽穗前后，植株已长高、长大，农民背着三十多斤重的药液桶，手握喷雾器杆，深入到水稻中去找‘黄塘’、喷药雾治虫，不仅防治稻飞虱的工效低、进度慢、不及时，而且防治效果也不够理想。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种带彩色水稻虫害图像识别仪消灭稻飞虱的无人机。

近五年来，中国的无人机技术快速发展。电推进动力系统无人机开始取代汽油发动机为动力的无人机，在飞行过程中不向空气中排放二氧化碳和有害气体，保护水稻产区的生态环境，十分环保。低空飞行的农业用无人机有广阔的应用前景。北斗卫星导航定位技术为遥控器操控农业用无人机在水稻田上空的飞行速度、飞行方向、飞行高度、起飞降落提供了可靠的技术支撑，使农业用无人机在空中能准确对水稻进行喷雾作业。遥感技术能获取稻飞虱危害水稻植株过程中造成水稻植株叶片和茎秆的色彩变化的多幅彩色图像，通过彩色水稻虫害图像储存系统和彩色水稻虫害识别仪，识别稻飞虱的危害面积、危害程度、危害时间，将稻飞虱在稻田里危害的彩色图像与多幅已储存的稻飞虱危害的彩色图像进行对比，在计算机喷药杀虫指令信息系统中处理稻飞虱危害水稻植株的信息，制订出防治稻飞虱的电子信息杀虫指令，防治稻飞虱的电子信息杀虫指令通过喷药杀虫指令信息天线输入压力泵的调控装置，调控压力泵向杀虫化学农药液体储存舱内的药液施加压力，加压后的杀虫化学农药液体经过右机翼下喷药管和左机翼下喷药管喷向绿色稻田里因稻飞虱危害造成的‘黄塘’，精确用药，消灭‘黄塘’中群集危害的稻飞虱，保护水稻正常灌浆结实，长成米粒。

化学防治稻飞虱的植物保护标准是：查虫口密度：早稻秧田平均每平方尺有成虫2只以上、晚稻秧田有成虫5只以上，均应进行防治，防治时期以成虫迁入期和卵盛孵高峰期为宜。喷药时水稻田里要有3厘米深的水层，注意喷粗雾到稻飞虱严重的稻株中下部，化学农药常选用25%朴虱灵可湿性粉剂兌水喷雾或5%氟虫晴胶悬剂兌水喷雾。本发明人曾经观察使用农用大飞机全田大面积喷航空用杀虫剂消灭稻飞虱，由于大飞机飞行速度快，全田喷药面积大，用药量大，治虫成本高，容易造成大面积农田土壤和地表水流的农药污染，农药浪费严重。本发明人经常观察农民使用喷雾器喷农药防治稻飞虱，装满药液的、重量有二、三十斤重的喷雾器需要青壮年农民才能背得动，在快要抽穗的水稻田里一边喷药、一边行走是很艰难的，喷药治虫进度慢，难以控制稻飞虱的暴发。本发明采用一种带彩色水稻虫害图像识别仪消灭稻飞虱的无人机，无人机的彩色水稻虫害图像储存系统的下方安装有对准水稻田的光电吊舱，光电吊舱内安装的传感器有：摄像机、相机。高清电视摄像机和高分辨率相机中包含有彩色图像传感器，可以在空中感知到水稻田中各个部分的不同色彩的图像，将遥感到的彩色水稻图像通过信息传输线输入彩色水稻虫害图像储存系统储存，接着输入彩色水稻虫害识别仪与储存的稻飞虱虫害标准图像进行对比，发现水稻田各个部分的色彩差异，在一片绿色的抽穗期稻田中发现黄色的矮塘，从而得知稻飞虱群集的场所，识别稻飞虱的危害状况及分布情况，将稻飞虱的危害信息输入计算机喷药杀虫指令信息系统进行处理，选用防治稻飞虱的高效农药朴虱灵或氟虫晴或吡虫啉，电子计算机根据稻飞虱虫情，自动制订喷洒化学农药的浓度和数量的杀虫指令，压力泵按照杀虫指令向杀虫化学农药液体储存舱内的药液施加压力，加压后的化学农药液体沿着右机翼下喷药管和左机翼下喷药管精准喷向绿色稻田中的‘黄塘’，精准打击群集在‘黄塘’内的成千上万只稻飞虱，将稻飞虱全部歼灭。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

消灭稻飞虱的无人机1包括：机身前半部13、机身后半部27、右机翼20、左机翼23、右尾翼28、左尾翼29，机身前半部13安装有：电推进螺旋桨2、传动轴3、电动机4、蓄电池5、彩色水稻虫害图像储存系统6、光电吊舱7、彩色水稻虫害识别仪8、前行走架9、前行走轮10、计算机喷药杀虫指令信息系统11、北斗导航天线A12、喷药杀虫指令信息天线14、右行走架15、右行走轮16、左行走架17、左行走轮18，机身后半部27安装有：喷药杀虫指令信息天线14、压力泵25、杀虫化学农药液体储存舱26，右机翼20安装有：北斗导航天线B19、右机翼下喷药管21，左机翼23安装有：北斗导航天线C22、左机翼下喷药管24，在消灭稻飞虱的无人机1的尾部安装有右尾翼28、左尾翼29，以上各部件共同组成一种带彩色水稻虫害图像识别仪消灭稻飞虱的无人机；

在机身前半部13从前向后依次安装电推进螺旋桨2、传动轴3、电动机4、蓄电池5组成消灭稻飞虱的无人机1的电推进动力装置，在电推进动力装置的后方安装彩色水稻虫害图像储存系统6，在彩色水稻虫害图像储存系统6的下方安装光电吊舱7，在彩色水稻虫害图像储存系统6的后方安装彩色水稻虫害识别仪8，在彩色水稻虫害识别仪8的后方安装计算机喷药杀虫指令信息系统11，在计算机喷药杀虫指令信息系统11的上方安装喷药杀虫指令信息天线14，在消灭稻飞虱的无人机1的上部安装北斗导航天线A12，在消灭稻飞虱的无人机1的前部的下方安装前行走架9和前行走轮10，在消灭稻飞虱的无人机1的中部的下方安装右行走架15、右行走轮16、左行走架17、左行走轮18，在机身后半部27内安装杀虫化学农药液体储存舱26，在杀虫化学农药液体储存舱26上安装压力泵25，在右机翼20的上层表面上安装北斗导航天线B19，在右机翼20的下层表面上安装右机翼下喷药管21，在左机翼23的上层表面上安装北斗导航天线C22，在左机翼23的下层表面上安装左机翼下喷药管24，在消灭稻飞虱的无人机1的尾部安装右尾翼28、左尾翼29；

蓄电池5通过内置导电线与电动机4连接，电动机4通过传动轴3与电推进螺旋桨2连接，光电吊舱7通过信息传输线与彩色水稻虫害图像储存系统6连接，彩色水稻虫害图像储存系统6通过信息传输线与彩色水稻虫害识别仪8连接，彩色水稻虫害识别仪8通过信息传输线与计算机喷药杀虫指令信息系统11连接，计算机喷药杀虫指令信息系统11通过喷药杀虫指令信息天线14与压力泵25连接，压力泵25通过加压装置与杀虫化学农药液体储存舱26相互连通，杀虫化学农药液体储存舱26通过管道与右机翼下喷药管21和左机翼下喷药管24连通。

蓄电池5是铅酸蓄电池或镍镉电池或锂离子电池。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：①无人机的使用成本低，电推动的无人机中的蓄电池采用体积小的锂离子电池可以反复充电5千次以上，电推动的无人机不向大气中排放二氧化碳和有害气体，既节能，又环保。②采用北斗卫星导航系统可以遥控消灭稻飞虱的无人机快速进入发生稻飞虱危害的稻田上的低空，进行喷药防治稻飞虱的作业。③无人机下方安装的光电吊舱内的高清电视摄像机和高分辨率相机中包含有彩色图像传感器，能感知稻田各个部分的色彩变化，从色彩变化中得知稻飞虱的群集地，依靠电子信息与机械喷雾的紧密结合，对稻飞虱的群集地实施喷农药的精准打击，大量消灭稻飞虱，打得准，打得狠，用农药省，杀虫效果好。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

用蓄电池供电的电推进无人机在水稻田的上空飞行，安装在消灭稻飞虱的无人机下方的光电吊舱中的摄像机、相机将遥感到的水稻田中的彩色水稻虫害图像输入彩色水稻虫害图像储存系统储存、接着输入彩色水稻虫害识别仪与储存的稻飞虱虫害标准图像进行对比，及早识别稻飞虱的危害状况，将稻飞虱的危害信息输入计算机喷药杀虫指令信息系统进行处理，选用防治稻飞虱的高效农药，自动制订喷洒化学农药的浓度和数量的杀虫指令，压力泵按照指令向杀虫化学农药液体施加压力，加压后的化学农药液体经过右机翼下喷药管和左机翼下喷药管喷向稻田消灭稻飞虱。

下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述：

 消灭稻飞虱的无人机1包括：机身前半部13、机身后半部27、右机翼20、左机翼23、右尾翼28、左尾翼29，机身前半部13安装有：电推进螺旋桨2、传动轴3、电动机4、蓄电池5、彩色水稻虫害图像储存系统6、光电吊舱7、彩色水稻虫害识别仪8、前行走架9、前行走轮10、计算机喷药杀虫指令信息系统11、北斗导航天线A12、喷药杀虫指令信息天线14、右行走架15、右行走轮16、左行走架17、左行走轮18，机身后半部27安装有：喷药杀虫指令信息天线14、压力泵25、杀虫化学农药液体储存舱26，右机翼20安装有：北斗导航天线B19、右机翼下喷药管21，左机翼23安装有：北斗导航天线C22、左机翼下喷药管24，在消灭稻飞虱的无人机1的尾部安装有右尾翼28、左尾翼29，以上各部件共同组成一种带彩色水稻虫害图像识别仪消灭稻飞虱的无人机；

在机身前半部13从前向后依次安装电推进螺旋桨2、传动轴3、电动机4、蓄电池5组成消灭稻飞虱的无人机1的电推进动力装置，在电推进动力装置的后方安装彩色水稻虫害图像储存系统6，在彩色水稻虫害图像储存系统6的下方安装光电吊舱7，在彩色水稻虫害图像储存系统6的后方安装彩色水稻虫害识别仪8，在彩色水稻虫害识别仪8的后方安装计算机喷药杀虫指令信息系统11，在计算机喷药杀虫指令信息系统11的上方安装喷药杀虫指令信息天线14，在消灭稻飞虱的无人机1的上部安装北斗导航天线A12，在消灭稻飞虱的无人机1的前部的下方安装前行走架9和前行走轮10，在消灭稻飞虱的无人机1的中部的下方安装右行走架15、右行走轮16、左行走架17、左行走轮18，在机身后半部27内安装杀虫化学农药液体储存舱26，在杀虫化学农药液体储存舱26上安装压力泵25，在右机翼20的上层表面上安装北斗导航天线B19，在右机翼20的下层表面上安装右机翼下喷药管21，在左机翼23的上层表面上安装北斗导航天线C22，在左机翼23的下层表面上安装左机翼下喷药管24，在消灭稻飞虱的无人机1的尾部安装右尾翼28、左尾翼29；

蓄电池5通过内置导电线与电动机4连接，电动机4通过传动轴3与电推进螺旋桨2连接，光电吊舱7通过信息传输线与彩色水稻虫害图像储存系统6连接，彩色水稻虫害图像储存系统6通过信息传输线与彩色水稻虫害识别仪8连接，彩色水稻虫害识别仪8通过信息传输线与计算机喷药杀虫指令信息系统11连接，计算机喷药杀虫指令信息系统11通过喷药杀虫指令信息天线14与压力泵25连接，压力泵25通过加压装置与杀虫化学农药液体储存舱26相互连通，杀虫化学农药液体储存舱26通过管道与右机翼下喷药管21和左机翼下喷药管24连通。

蓄电池5是铅酸蓄电池或镍镉电池或锂离子电池。

从蓄电池输出的电流输入电动机，在电动机内电能转换为机械能，机械能驱动传动轴带动电推进螺旋桨快速旋转，产生无人机的飞行动力。光电吊舱中的高清电视摄像机和高分辨率相机中的彩色图像传感器对准水稻田、将遥感获得的稻田彩色图像通过信息传输线输入彩色水稻虫害图像储存系统进行储存，接着通过信息传输线将获得的稻田彩色图像输入彩色水稻虫害识别仪，在彩色水稻虫害识别仪中储存有彩色的稻飞虱危害水稻的标准图像，可以与新获得的稻田彩色图像进行对比处理和色彩变化分析，从中得知因稻飞虱刺吸水稻植株汁液，造成水稻植株色彩变化的面积、色彩变化的程度，测算出稻飞虱的数量，得到危害程度信息，虫害信息输入计算机喷药杀虫指令信息系统，电子计算机根据虫害信息制订出消灭稻飞虱的行动方案，并形成防治稻飞虱的电子信息杀虫指令，防治稻飞虱的电子信息杀虫指令通过喷药杀虫指令信息天线输入压力泵的调控装置，按照防治稻飞虱的电子信息杀虫指令调控压力泵向杀虫化学农药液体储存舱的药液施加压力，加压后的杀虫化学农药液体经过右机翼下喷药管和左机翼下喷药管喷向成片的绿色稻田里出现的、黄色的、由于稻飞虱危害造成的‘黄塘’，对群集在‘黄塘’里的成千上万只稻飞虱实施精量、准确喷杀虫化学农药给予精准打击，大量消灭危害水稻生长的稻飞虱。

现举出实施例如下：

实施例一：

用锂离子电池供电的电推进无人机在水稻田的上空飞行，安装在消灭稻飞虱的无人机下方的光电吊舱中的电视摄像机、高分辨率相机将遥感到的水稻田中的彩色水稻虫害图像输入彩色水稻虫害图像储存系统储存、接着输入彩色水稻虫害识别仪与储存的稻飞虱虫害标准图像进行对比，及早识别稻飞虱的危害状况，将稻飞虱的危害信息输入计算机喷药杀虫指令信息系统进行处理，选用防治稻飞虱的高效农药，自动制订喷洒化学农药的浓度和数量的杀虫指令，压力泵按照杀虫指令向杀虫化学农药液体施加压力，加压后的化学农药液体经过右机翼下喷药管和左机翼下喷药管喷向稻田消灭稻飞虱。

实施例二：

用镍镉电池供电的电推进无人机在水稻田的上空飞行，安装在消灭稻飞虱的无人机下方的光电吊舱中的电视摄像机、高分辨率相机将遥感到的水稻田中的彩色水稻虫害图像输入彩色水稻虫害图像储存系统储存、接着输入彩色水稻虫害识别仪与储存的稻飞虱虫害标准图像进行对比，及早识别稻飞虱的危害状况，将稻飞虱的危害信息输入计算机喷药杀虫指令信息系统进行处理，选用防治稻飞虱的高效农药，自动制订喷洒化学农药的浓度和数量的杀虫指令，压力泵按照杀虫指令向杀虫化学农药液体施加压力，加压后的化学农药液体经过右机翼下喷药管和左机翼下喷药管喷向稻田消灭稻飞虱。

Claims (2)

1.一种带彩色水稻虫害图像识别仪消灭稻飞虱的无人机，其特征是，消灭稻飞虱的无人机（1）包括：机身前半部（13）、机身后半部（27）、右机翼（20）、左机翼（23）、右尾翼（28）、左尾翼（29），机身前半部（13）安装有：电推进螺旋桨（2）、传动轴（3）、电动机（4）、蓄电池（5）、彩色水稻虫害图像储存系统（6）、光电吊舱（7）、彩色水稻虫害识别仪（8）、前行走架（9）、前行走轮（10）、计算机喷药杀虫指令信息系统（11）、北斗导航天线A（12）、喷药杀虫指令信息天线（14）、右行走架（15）、右行走轮（16）、左行走架（17）、左行走轮（18），机身后半部（27）安装有：喷药杀虫指令信息天线（14）、压力泵（25）、杀虫化学农药液体储存舱（26），右机翼（20）安装有：北斗导航天线B（19）、右机翼下喷药管（21），左机翼（23）安装有：北斗导航天线C（22）、左机翼下喷药管（24），在消灭稻飞虱的无人机（1）的尾部安装有右尾翼（28）、左尾翼（29），以上各部件共同组成一种带彩色水稻虫害图像识别仪消灭稻飞虱的无人机；

在机身前半部（13）内从前向后依次安装电推进螺旋桨（2）、传动轴（3）、电动机（4）、蓄电池（5）组成消灭稻飞虱的无人机（1）的电推进动力装置，在电推进动力装置的后方安装彩色水稻虫害图像储存系统（6），在彩色水稻虫害图像储存系统（6）的下方安装光电吊舱（7），在彩色水稻虫害图像储存系统（6）的后方安装彩色水稻虫害识别仪（8），在彩色水稻虫害识别仪（8）的后方安装计算机喷药杀虫指令信息系统（11），在计算机喷药杀虫指令信息系统（11）的上方安装喷药杀虫指令信息天线（14），在消灭稻飞虱的无人机（1）的上部安装北斗导航天线A（12），在消灭稻飞虱的无人机（1）的前部的下方安装前行走架（9）和前行走轮（10），在消灭稻飞虱的无人机（1）的中部的下方安装右行走架（15）、右行走轮（16）、左行走架（17）、左行走轮（18），在机身后半部（27）内安装杀虫化学农药液体储存舱（26），在杀虫化学农药液体储存舱（26）上安装压力泵（25），在右机翼（20）的上层表面上安装北斗导航天线B（19），在右机翼（20）的下层表面上安装右机翼下喷药管（21），在左机翼（23）的上层表面上安装北斗导航天线C（22），在左机翼（23）的下层表面上安装左机翼下喷药管（24），在消灭稻飞虱的无人机（1）的尾部安装右尾翼（28）、左尾翼（29）；

蓄电池（5）通过内置导电线与电动机（4）连接，电动机（4）通过传动轴（3）与电推进螺旋桨（2）连接，光电吊舱（7）通过信息传输线与彩色水稻虫害图像储存系统（6）连接，彩色水稻虫害图像储存系统（6）通过信息传输线与彩色水稻虫害识别仪（8）连接，彩色水稻虫害识别仪（8）通过信息传输线与计算机喷药杀虫指令信息系统（11）连接，计算机喷药杀虫指令信息系统（11）通过喷药杀虫指令信息天线（14）与压力泵（25）连接，压力泵（25）通过加压装置与杀虫化学农药液体储存舱（26）相互连通，杀虫化学农药液体储存舱（26）通过管道与右机翼下喷药管（21）和左机翼下喷药管（24）连通。

2.根据权利要求1所述的一种带彩色水稻虫害图像识别仪消灭稻飞虱的无人机，其特征是，所述的蓄电池（5）是铅酸蓄电池或镍镉电池或锂离子电池。

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