CN105277495A - 一种时序模式雾滴叶面蒸发特性监测采集方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及农业技术领域，尤其涉及一种时序模式雾滴叶面蒸发特性监测采集方法。该方法通过多组传感器的配合监测实现雾滴叶面蒸发特性监测过程的细分，对雾滴蒸发采用多角度获取信息，并根据时间进行精确提取，然后经计算机控制系统综合分析获取雾滴叶片蒸发特性，从而实现定量的对喷药的微观吸收情况进行评价。

Description

一种时序模式雾滴叶面蒸发特性监测采集方法

技术领域

本发明涉及农业技术领域，尤其涉及一种时序模式雾滴叶面蒸发特性监测采集方法。

背景技术

植保是关系农业生产的重要环节，每年通过植保挽回的损失占到全部的30％。可见，如何深入研究植保的效率显得尤为重要。对于雾滴在叶片表面的蒸发行为，传统的做法都是依靠人工显微镜观察的方式，因而无法做到按照时刻进行精准观测以及测试，其所得出的数据量非常少，无法全面的获得蒸发的全部细节。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是提供了一种时序模式雾滴叶面蒸发特性监测采集方法，实现精确监测雾滴叶面蒸发行为，全面获得雾滴蒸发特性的有关数据。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种时序模式雾滴叶面蒸发特性监测采集方法，其包括如下步骤：

S1、将待测作物的叶片固定在叶片托架上，并在叶片托架的上方通过水平轨道集成设置光谱仪、激光雷达、摄像头及气体采集器，同时使用防风罩以隔绝外界的自然环境；

S2、通过摄像头采集叶片在喷雾之前的图像，该图像被定义为背景图像；然后释放雾滴，通过摄像头采集叶片在喷雾之后的图像，该图像被定义为雾滴图像；通过将雾滴图像与背景图像进行对比作差从而提取出雾滴轮廓并反馈给计算机控制系统；

S3、在叶片喷雾之后利用激光雷达采集叶片的表面形态，并为光谱仪定位该叶片所在位置，使光谱仪的探头能够准确探测叶片的光谱信息；同时，利用气体采集器采集叶片上雾滴表面蒸发后的气体数据；该激光雷达、光谱仪及气体采集器将采集到的数据反馈给计算机控制系统；

S4、计算机控制系统根据反馈的数据及雾滴轮廓进行时间序列上的重新组合，以得到雾滴蒸发特性。

其中，通过摄像头采集叶片正面在喷雾之前的图像，从而得到叶片正面的背景图像；然后将雾滴释放到该叶片正面，通过摄像头采集叶片正面在喷雾之后的图像，从而得到叶片正面的雾滴图像。

其中，通过摄像头采集叶片背面在喷雾之前的图像，从而得到叶片背面的背景图像；然后将雾滴释放到该叶片背面，通过摄像头采集叶片背面在喷雾之后的图像，从而得到叶片背面的雾滴图像。

其中，将所述叶片托架上安装有升降电机和角度电机，所述升降电机用于调节叶片托架的高度，所述角度电机用于调节叶片托架的倾角；而且，该升降电机和角度电机在计算机控制系统的控制下同时动作，从而实现对叶片的高度及倾角的调节。

其中，将所述水平轨道通过轨道电机与所述计算机控制系统连接，所述轨道电机用于驱动所述水平轨道进行位置移动。

其中，所述激光雷达上设置有雷达电机，所述雷达电机用于驱动所述激光雷达进行位置移动。

其中，所述摄像头上设置有摄像电机，所述摄像电机用于驱动所述摄像头进行位置移动。

其中，所述气体采集器上设置有采集电机，所述采集电机用于驱动所述气体采集器进行位置移动。

其中，步骤S4中，所述计算机控制系统根据电子秒表记录的时间数据对反馈的数据及雾滴轮廓进行时间序列上的一一对应与识别，从而得出各个时刻的监测数据。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有以下有益效果：本发明提供一种时序模式雾滴叶面蒸发特性监测采集方法，通过多组传感器的配合监测实现雾滴叶面蒸发特性监测过程的细分，对雾滴蒸发采用多角度获取信息，并根据时间进行精确提取，然后经计算机控制系统综合分析获取雾滴叶片蒸发特性，实现定量的对喷药的微观吸收情况进行评价。

附图说明

图1为本发明实施例雾滴叶面蒸发特性监测装置的结构示意图；

图2为本发明实施例时序模式雾滴叶面蒸发特性监测采集方法的原理方框图；

图3为本发明实施例在对叶片正面与反面拍摄时获取雾滴叶面蒸发特性的原理方框图。

其中，1：防风罩；2：雷达电机；3：激光雷达；4：摄像电机；5：摄像头；6：采集电机；7：气体采集器；8：叶片托架；9：角度电机；10：升降电机；11：轨道电机；12：电子秒表。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-3所示，本实施例提供的时序模式雾滴叶面蒸发特性监测采集方法，其包括如下步骤：

S1、将待测作物的叶片固定在叶片托架8上，并在叶片托架8的上方通过水平轨道集成设置光谱仪、激光雷达3、摄像头5及气体采集器7，同时使用防风罩1以隔绝外界的自然环境；

S2、通过摄像头5采集叶片在喷雾之前的图像，该图像被定义为背景图像；然后释放雾滴，通过摄像头5采集叶片在喷雾之后的图像，该图像被定义为雾滴图像；通过将雾滴图像与背景图像进行对比作差从而提取出雾滴轮廓并反馈给计算机控制系统；

S3、在叶片喷雾之后利用激光雷达3采集叶片的表面形态，并为光谱仪定位该叶片所在位置，使光谱仪的探头能够准确探测叶片的光谱信息；同时，利用气体采集器7采集叶片上雾滴表面蒸发后的气体数据；该激光雷达3、光谱仪及气体采集器7将采集到的数据反馈给计算机控制系统；

S4、计算机控制系统根据反馈的数据及雾滴轮廓进行时间序列上的重新组合，以得到雾滴蒸发特性。具体的，步骤S4中，计算机控制系统根据电子秒表12记录的时间数据对反馈的数据及雾滴轮廓进行时间序列上的一一对应与识别，从而得出各个时刻的监测数据。

可见，本实施例通过设计水平轨道集成多种传感器，并基于时间信号同时采集叶片表面蒸发气体、光谱特性等微观信息，然后将采集的信息综合分析得到蒸发曲线，从而实现快速的分析某种雾滴的特性，并定量的对喷药的微观吸收情况进行评价。

其中，可通过摄像头5分别采集叶片正面、背面的图像进行取样分析。具体的，通过摄像头5采集叶片正面在喷雾之前的图像，从而得到叶片正面的背景图像；然后将雾滴释放到该叶片正面，通过摄像头5采集叶片正面在喷雾之后的图像，从而得到叶片正面的雾滴图像。对应的，通过摄像头5采集叶片背面在喷雾之前的图像，从而得到叶片背面的背景图像；然后将雾滴释放到该叶片背面，通过摄像头5采集叶片背面在喷雾之后的图像，从而得到叶片背面的雾滴图像。也就是说，首先拍摄叶片正面，提取当前的背景图像；然后将雾滴喷洒到叶片上，采集雾滴和叶片两者的图像；接着将两组图像向量进行矩阵做差，得到雾滴的变化轮廓。同理，进一步按照以上流程获得叶片背面的图像，最后是在所得的海量数据中提取蒸发特性。

雾滴生成之前，通过摄像头5采集叶片的图像，在雾滴生成之后再采集有雾滴的叶片的图像，将两次图像的像素进行做差，就求得雾滴的轮廓像素及对应的位置坐标，然后将雾滴轮廓提取出来；微观雷达、光谱仪可获取叶片的特性，为分析提供辅助数据；气体采样器可采集到蒸发的气体数据。收集到的数据发送到计算机后，对采集信息进行时间序列上的重新组合，从而得到轮廓重组后的雾滴运动多源信息，最终得到蒸发特性。

此外，本实施例基于上述方法还提供一种雾滴叶面蒸发特性监测装置，其包括：防风罩1、叶片托架8、水平轨道、光谱仪、激光雷达3、摄像头5、气体采集器7及计算机控制系统；该防风罩1用于隔绝外界的自然参数对试验雾滴的蒸发的影响，其具体形式并不局限。所述叶片托架8设置在所述防风罩1的底部，用于固定待测作物的叶片；所述水平轨道设置在叶片托架8的上方，所述光谱仪、激光雷达3、摄像头5及气体采集器7分别可移动地安装在所述水平轨道上；所述计算机控制系统分别与所述光谱仪、激光雷达3、摄像头5及气体采集器7通讯连接。

而且，该监测装置还包括电子秒表12，所述电子秒表12设置在所述水平轨道的一端。其中，控制器用来采集雷达、光谱仪的数据，并根据电子秒表12输出的时间数据对采集信息进行一一对应和识别，根据信号驱动气体采样器获取气体样本。

激光雷达3上设置有雷达电机2，雷达电机2用于驱动激光雷达3进行位置移动。雷达电机2用来驱动雷达根据程序设定到达待测作物的顶部，激光雷达3用来采集叶片的表面形态，为光谱仪探头的叶片位置进行定位。同时，摄像头5上设置有摄像电机4，摄像电机4用于驱动摄像头5进行位置移动，使摄像头5到达对应的位置。而且，气体采集器7上设置有采集电机6，采集电机6用于驱动气体采集器7进行位置移动，以定位采集的具体位置，气体采集器7用于采集叶片上雾滴表面蒸发后的气体成分，来进行分析和快速采样。

此外，将叶片托架8上安装有升降电机10和角度电机9，升降电机10用于调节叶片托架8的高度，角度电机9用于调节叶片托架8的倾角；而且，所述升降电机10和角度电机9分别与所述计算机控制系统通讯连接。该升降电机10和角度电机9在计算机控制系统的控制下同时动作，从而实现对叶片的高度及倾角的调节。通过改变雾滴的运动参数实现改变蒸发速率以及残留物痕迹的目的。

而且，将水平轨道通过轨道电机11与计算机控制系统连接，轨道电机11用于驱动水平轨道进行位置移动。摄像头5采集雾滴蒸发时的残留物的外轮廓，同激光雷达3采集的雾滴的厚度采用时序法进行耦合，实现雾滴蒸发过程的准确定位。

实施过程：首先采集待试验的作物叶片后，并将其固定在试验台上，然后启动传感器，经过校准后，开始同步采集数据，当采集数据发现关键数据点时，采集气体样本使用原子光谱的方法对气体成本进行快速分析，当摄像头5采集到雾滴蒸发后出现盐渍后自动采集轮廓曲线和表面厚度，计算盐渍体积，最后得到蒸发的全部数据。

综上所述，本发明提供一种时序模式雾滴叶面蒸发特性监测采集方法，通过多组传感器的配合监测实现雾滴叶面蒸发特性监测过程的细分，对雾滴蒸发采用多角度获取信息，并根据时间进行精确提取，然后经计算机控制系统综合分析获取雾滴叶片蒸发特性，同时实现定量的对喷药的微观吸收情况进行评价。

本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (9)

1.一种时序模式雾滴叶面蒸发特性监测采集方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将待测作物的叶片固定在叶片托架上，并在叶片托架的上方通过水平轨道集成设置光谱仪、激光雷达、摄像头及气体采集器，同时使用防风罩以隔绝外界的自然环境；

S2、通过摄像头采集叶片在喷雾之前的图像，该图像被定义为背景图像；然后释放雾滴，通过摄像头采集叶片在喷雾之后的图像，该图像被定义为雾滴图像；通过将雾滴图像与背景图像进行对比作差从而提取出雾滴轮廓并反馈给计算机控制系统；

S3、在叶片喷雾之后利用激光雷达采集叶片的表面形态，并为光谱仪定位该叶片所在位置，使光谱仪的探头能够准确探测叶片的光谱信息；同时，利用气体采集器采集叶片上雾滴表面蒸发后的气体数据；该激光雷达、光谱仪及气体采集器将采集到的数据反馈给计算机控制系统；

S4、计算机控制系统根据反馈的数据及雾滴轮廓进行时间序列上的重新组合，以得到雾滴蒸发特性。

2.根据权利要求1所述的时序模式雾滴叶面蒸发特性监测采集方法，其特征在于，通过摄像头采集叶片正面在喷雾之前的图像，从而得到叶片正面的背景图像；然后将雾滴释放到该叶片正面，通过摄像头采集叶片正面在喷雾之后的图像，从而得到叶片正面的雾滴图像。

3.根据权利要求2所述的时序模式雾滴叶面蒸发特性监测采集方法，其特征在于，通过摄像头采集叶片背面在喷雾之前的图像，从而得到叶片背面的背景图像；然后将雾滴释放到该叶片背面，通过摄像头采集叶片背面在喷雾之后的图像，从而得到叶片背面的雾滴图像。

4.根据权利要求1所述的时序模式雾滴叶面蒸发特性监测采集方法，其特征在于，将所述叶片托架上安装有升降电机和角度电机，所述升降电机用于调节叶片托架的高度，所述角度电机用于调节叶片托架的倾角；而且，该升降电机和角度电机在计算机控制系统的控制下同时动作，从而实现对叶片的高度及倾角的调节。

5.根据权利要求1所述的时序模式雾滴叶面蒸发特性监测采集方法，其特征在于，将所述水平轨道通过轨道电机与所述计算机控制系统连接，所述轨道电机用于驱动所述水平轨道进行位置移动。

6.根据权利要求1所述的时序模式雾滴叶面蒸发特性监测采集方法，其特征在于，所述激光雷达上设置有雷达电机，所述雷达电机用于驱动所述激光雷达进行位置移动。

7.根据权利要求1所述的时序模式雾滴叶面蒸发特性监测采集方法，其特征在于，所述摄像头上设置有摄像电机，所述摄像电机用于驱动所述摄像头进行位置移动。

8.根据权利要求1所述的时序模式雾滴叶面蒸发特性监测采集方法，其特征在于，所述气体采集器上设置有采集电机，所述采集电机用于驱动所述气体采集器进行位置移动。

9.根据权利要求1所述的时序模式雾滴叶面蒸发特性监测采集方法，其特征在于，步骤S4中，所述计算机控制系统根据电子秒表记录的时间数据对反馈的数据及雾滴轮廓进行时间序列上的一一对应与识别，从而得出各个时刻的监测数据。