CN106956778A - 一种无人机农药喷洒方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及无人机技术领域，提供了一种无人机农药喷洒方法及系统，所述方法包括：(1)采集作业区域的农作物图像，并与数据库一中预存的农作物图像进行比较确定农作物种类；(2)采集作业区域的农作物图像，并与数据库二中预存的虫害图像进行比较确定虫害种类；(3)根据农作物种类和虫害种类确定喷洒农药的种类；(4)确定农作物虫害的严重程度，根据农药种类和农作物虫害严重程度配制合适浓度的农药进行喷洒施药。本发明针对农作物种类和虫害种类进行针对性的自动喷洒农药，可提高农作物农药喷洒效果和农药的利用率，避免农药浪费，节约成本，提高了农药喷洒过程的智能化和自动化水平。
Description
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，具体涉及一种无人机农药喷洒方法及系统。
背景技术
我国是一个农业大国，发展高效、安全的现代化生态农业是农业可持续化发展和现代化建设的重要目标。在当前农作物生产过程中，容易受到各种虫害，严重影响了作物产量。为了有效控制病虫灾害，保护农作物的健康生长，提高产量，需要对农作物喷洒农药杀除害虫等。传统的农业植保以手工、半机械化操作为主，操作人员凭借经验进行喷洒，劳动强度大，农药浪费，并且直接接触农药对作业人员身体伤害大，随着无人机技术的发展，采用无人机进行喷洒农药受到越来越多的关注，极大地推进了中国现代农业的进程。
目前的无人机在进行大面积喷洒农药时，无法准确识别出不同区域不同农作物虫害种类和虫害的严重程度，对所有农作物喷洒农药种类和农药量相同，导致对于不同虫害的农作物喷洒同种农药，有些没有被虫害的农作物被喷药，有些虫害较重的区域喷洒农药量不足，造成农药浪费、喷洒农药效果差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无人机农药喷洒方法及系统，旨在解决目前无人机只能使用一种农药一种配比进行单一喷洒，不能针对农作物种类和虫害种类进行针对性的喷洒施药，农药种类不当的问题和无人机无法根据农作物虫害灾情严重程度酌情喷洒农药，农药浓度配比不当、喷洒不足或者喷洒过量，无法达到施药效果、污染环境的问题。
为了达到本发明的目的，本发明一方面提供了一种无人机农药喷洒方法，包括如下步骤：
(1)采集作业区域的农作物图像，并与数据库一中预存的农作物图像进行比较确定农作物种类；
(2)采集作业区域的农作物图像，并与数据库二中预存的虫害图像进行比较确定虫害种类；
(3)根据农作物种类和虫害种类确定喷洒农药的种类；
(4)确定农作物虫害的严重程度，根据农药种类和农作物虫害严重程度配制合适浓度的农药进行喷洒施药。
优选的，所述步骤(4)具体包括：
a.分别采集轻微虫害、中等虫害和严重虫害的农作物图像，对图像进行预处理，提取图像特征值保存为图像特征值数据库，即数据库三；
b.采集作业区域的农作物图像，对图像进行预处理，提取图像特征值并与预存数据库中的图像特征值比对；
c.判断作业区域农作物图像特征值与数据库中图像特征值的相似度；
d.若图像特征值相似度接近0，说明无虫害或者虫害极少，则不对其进行农药喷洒；若相似度未达到预定的第一阈值，说明属于轻微虫害，则控制使用低浓度农药进行喷洒；若相似度超过预定的第二阈值，说明属于严重虫害，则控制使用高浓度农药进行喷洒；若相似度介于第一阈值和第二阈值之间，说明属于中等虫害，则控制使用中等浓度农药进行喷洒。
优选的，所述数据库一、二分别用于存储不同农作物种类和不同虫害种类的农作物图像。
优选的，所述农作物虫害程度包括无虫害，轻微虫害，中等虫害和严重虫害。
优选的，所述农药浓度配置比例包括低浓度、中等浓度和高浓度。
优选的，所述第一阈值、第二阈值可预先设置保存在地面站控制中心。
优选的，所述农药浓度配比方法为：将图像特征值的相似度比对结果通过无线通讯模块发送给地面站控制中心，显示农作物虫害严重程度，指挥无人机进行农药配比，通过重量传感器检测农药和水的剩余量，进而控制农药和水的配比量。
本发明另一方面提供了一种无人机农药喷洒系统，包括无人机本体和地面站，所述无人机本体包括农药喷洒器、1个水箱、1个配药箱、农药箱、图像采集模块、处理器、重量传感器、无线通讯模块一、图像数据收发器一，所述地面站包括图像数据收发器二、图像识别模块、3个图像数据库、控制器、告警模块和无线通讯模块二，所述无人机与地面站之间通过无线通讯模块无线连接。
优选的，所述图像采集模块与图像数据收发器一连接，用于采集农作物图像；
优选的，所述水箱与农药箱分别与配药箱连接，所述水箱与农药箱分别连接有重力传感器，用于检测农药和水的剩余量，配药箱的高度要低于水箱和农药箱，水箱和农药箱与配药箱的连接管上设置有电磁阀，电磁阀与无人机系统内的处理器连接，用于控制流量，配药箱内设置有搅拌装置，具体包括电机和搅拌杆，电机分别与处理器和搅拌杆连接，在配好农药后进行搅拌混合，农药喷洒器连接至配药箱；
优选的，所述农药箱至少包括2个，用于存放不同种类的农药；
优选的，所述图像识别模块分别与图像数据收发器二和告警模块连接，用于对采集的农作物图像进行识别；
优选的，所述图像识别模块包括：
预处理子模块，用于对采集的农作物图像进行预处理；
提取子模块，用于提取农作物图像的特征值；
判断子模块，用于判断农作物图像和特征值与数据库中图像的相似度是否满足预设的阈值条件。
优选的，所述告警模块与控制器连接，用于对无人机飞行姿态异常情况进行告警，也用于对所述水箱和农药箱的剩余量达到预设较低值时进行提示告警。
本发明的优点在于：改变了传统无人机的单一农药喷洒方法和系统，针对农作物种类和虫害种类进行针对性的自动喷洒农药，可提高农作物农药喷洒效果和农药的利用率，避免农药浪费，节约成本，提高了农药喷洒过程的智能化和自动化水平。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的一种无人机农药喷洒方法的流程图。
图2为本发明实施例二提供的一种无人机农药喷洒方法的流程图。
图3为本发明实施例三提供的一种无人机农药喷洒系统的结构框图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一：
图1是本发明实施例一提供的一种无人机农药喷洒方法的流程图，包括如下步骤：
S1、采集作业区域的农作物图像，并与数据库一中预存的农作物图像进行比较确定农作物种类。
具体地，通过无人机图像采集模块采集作业区域的农作物图像。
S2、采集作业区域的农作物图像，并与数据库二中预存的虫害图像进行比较确定虫害种类。
具体地，所述数据库一、二分别用于存储不同农作物种类和不同虫害种类的农作物图像。
S3、根据农作物种类和虫害种类确定喷洒农药的种类。
具体地，所述农作物种类包括水稻、小麦、玉米、棉花、油菜等所有农作物，所述虫害种类包括稻飞虱、白粉病、玉米螟、棉铃虫、小麦锈病、棉蚜、稻纹枯病、稻瘟病、麦蚜、麦红蜘蛛、蝗虫、麦类赤霉病等。
需要说明的是，本实施例的农作物种类和虫害种类可以是任何农作物和病虫害，此处不做限制。
S4、确定农作物虫害的严重程度，根据农药种类和农作物虫害严重程度配制合适浓度的农药进行喷洒施药。
实施例二：
图2是本发明实施例二提供的一种无人机农药喷洒方法的流程图，包括如下步骤：
S401、分别采集轻微虫害、中等虫害和严重虫害的农作物图像，对图像进行预处理，提取图像特征值保存为图像特征值数据库，即数据库三；
S402、采集作业区域的农作物图像，对图像进行预处理，提取图像特征值并与预存数据库中的图像特征值比对；
S403、判断作业区域农作物图像特征值与数据库中图像特征值的相似度；
S404、若图像特征值相似度接近0，说明无虫害或者虫害极少，则不对其进行农药喷洒；若相似度未达到预定的第一阈值，说明属于轻微虫害，则控制使用低浓度农药进行喷洒；若相似度超过预定的第二阈值，说明属于严重虫害，则控制使用高浓度农药进行喷洒；若相似度介于第一阈值和第二阈值之间，说明属于中等虫害，则控制使用中等浓度农药进行喷洒。
具体地，所述农作物虫害程度包括无虫害，轻微虫害，中等虫害和严重虫害。所述农药浓度配置比例包括低浓度、中等浓度和高浓度。
具体地，所述第一阈值、第二阈值可预先设置保存在地面站控制中心。
具体地，所述农药浓度配比方法为：将图像特征值的相似度比对结果通过无线通讯模块发送给地面站控制中心，显示农作物虫害严重程度，指挥无人机进行农药配比，通过重量传感器检测农药和水的剩余量，进而控制农药和水的配比量。
实施例三：
图3是本发明实施例三提供的一种无人机农药喷洒系统的结构框图。所述系统包括无人机和地面站，所述无人机包括农药喷洒器、1个水箱、1个配药箱、农药箱、图像采集模块、处理器、重量传感器、无线通讯模块一、图像数据收发器一，所述地面站包括图像数据收发器二、图像识别模块、3个图像数据库、控制器、告警模块和无线通讯模块二，所述无人机与地面站之间通过无线通讯模块无线连接。
在本实施例中，所述图像采集模块与图像数据收发器一连接，用于采集农作物图像；
在本实施例中，所述水箱与农药箱分别与配药箱连接，所述水箱与农药箱分别连接有重力传感器，用于检测农药和水的剩余量，配药箱的高度要低于水箱和农药箱，水箱和农药箱与配药箱的连接管上设置有电磁阀，电磁阀与无人机系统内的处理器连接，用于控制流量，配药箱内设置有搅拌装置，具体包括电机和搅拌杆，电机分别与处理器和搅拌杆连接，在配好农药后进行搅拌混合，农药喷洒器连接至配药箱；
具体地，所述农药箱至少包括2个，用于存放不同种类的农药；
具体地，所述图像识别模块分别与图像数据收发器二和告警模块连接，用于对采集的农作物图像进行识别；
具体地，所述图像识别模块包括：
预处理子模块，用于对采集的农作物图像进行预处理；
提取子模块，用于提取农作物图像的特征值；
判断子模块，用于判断农作物图像和特征值与数据库中图像的相似度是否满足预设的阈值条件。
具体地，所述告警模块与控制器连接，用于对无人机飞行姿态异常情况进行告警，也用于对所述水箱和农药箱的剩余量达到预设较低值时进行提示告警。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
Claims (10)
1.一种无人机农药喷洒方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)采集作业区域的农作物图像，并与数据库一中预存的农作物图像进行比较确定农作物种类；
(2)采集作业区域的农作物图像，并与数据库二中预存的虫害图像进行比较确定虫害种类；
(3)根据农作物种类和虫害种类确定喷洒农药的种类；
(4)确定农作物虫害的严重程度，根据农药种类和农作物虫害严重程度配制合适浓度的农药进行喷洒施药。
2.根据权利要求1所述的一种无人机农药喷洒方法，其特征在于，所述步骤(4)进一步包括：
a.分别采集轻微虫害、中等虫害和严重虫害的农作物图像，对图像进行预处理，提取图像特征值保存为图像特征值数据库；
b.采集作业区域的农作物图像，对图像进行预处理，提取图像特征值并与预存数据库中的图像特征值比对；
c.判断作业区域农作物图像特征值与数据库中图像特征值的相似度；
d.若图像特征值相似度接近0，说明无虫害或者虫害极少，则不对其进行农药喷洒；若相似度未达到预定的第一阈值，说明属于轻微虫害，则控制使用低浓度农药进行喷洒；若相似度超过预定的第二阈值，说明属于严重虫害，则控制使用高浓度农药进行喷洒；若相似度介于第一阈值和第二阈值之间，说明属于中等虫害，则控制使用中等浓度农药进行喷洒。
3.根据权利要求1所述的一种无人机农药喷洒方法，其特征在于，所述数据库一、所述数据库二分别用于存储不同农作物种类和不同虫害种类的农作物图像。
4.根据权利要求2所述的一种无人机农药喷洒方法，其特征在于，所述农作物虫害程度包括无虫害、轻微虫害、中等虫害和严重虫害中的至少一种。
5.根据权利要求3所述的一种无人机农药喷洒方法及识别方法，其特征在于，所述农药浓度配置比例包括低浓度、中等浓度和高浓度中的至少一种。
6.根据权利要求1及2所述的一种无人机农药喷洒方法，其特征在于，所述第一阈值、第二阈值可预先设置保存在地面站控制中心。
7.根据权利要求1及2所述的一种无人机农药喷洒方法，其特征在于，所述农药浓度配比方法为：将图像特征值的相似度比对结果通过无线通讯模块发送给地面站控制中心，显示农作物虫害严重程度，指挥无人机进行农药配比，通过重量传感器检测农药和水的剩余量，进而控制农药和水的配比量。
8.一种无人机农药喷洒系统，其特征在于，所述系统包括无人机本体和地面站，所述无人机本体包括农药喷洒器、1个水箱、1个配药箱、农药箱、图像采集模块、处理器、重量传感器、无线通讯模块一、图像数据收发器一，所述地面站包括图像数据收发器二、图像识别模块、3个图像数据库、控制器、告警模块和无线通讯模块二，所述无人机与地面站之间通过无线通讯模块无线连接，所述图像采集模块与图像数据收发器一连接，所述水箱与农药箱分别与配药箱连接，所述水箱与农药箱分别连接有重力传感器，所述图像识别模块分别与图像数据收发器二和告警模块连接，所述告警模块与控制器连接。
9.根据权利要求8所述的一种无人机农药喷洒系统，其特征在于，所述图像识别模块包括：
预处理子模块，用于对采集的农作物图像进行预处理；
提取子模块，用于提取农作物图像的特征值；
判断子模块，用于判断农作物图像和特征值与数据库中图像的相似度是否满足预设的阈值条件。
10.根据权利要求8所述的无人机农药喷洒系统，其特征在于，所述农药箱至少包括2个，用于存放不同种类的农药。
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