CN109832246A - 一种基于北斗导航的植保无人机数据综合采集系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于北斗导航的植保无人机数据综合采集系统，包括图像采集装置、图像处理装置、检测装置、计算机控制中心、定位装置及农作物监管控制中心，所述计算机控制中心与所述图像采集装置、所述图像处理装置、所述检测装置、所述定位装置、所述农作物监管控制中心分别连接，用于控制所述定位装置的定位，计算机控制中心还包括数据存储模块，用于将采集到历史数据存储查询。本发明能够实时全面监测农作物的生长情况及农作物的生长环境的参数数据值，以及通过该参数数据值进行智能化管理农作物，由于其智能化的管理系统，使得农作物种植人员能够节省大量的劳动工作量与工作时间。

Description

一种基于北斗导航的植保无人机数据综合采集系统

技术领域

本发明涉及植保无人机技术领域，尤其涉及一种基于北斗导航的植保无人机数据综合采集系统。

背景技术

目前我国大部分地区对于农作物生长方面的数据采集管理主要靠人工进行管理，比如土壤灌溉、农药喷洒、土壤施肥等方面。尤其是针对大面积种植的农作物，人工管理的管理过程比较费时费力。另外，对于不同时节农作物的生长情况及生长环境均需要人为实时监测管理，这会给种植人员带来巨大的劳动工作量。因此本领域迫切需要一种能够实时对农作物的生长信息、智能化管理农作物又省时省力的农作物数据综合采集系统。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供了一种基于北斗导航的植保无人机数据综合采集系统。

本发明是通过以下技术方案实现：

一种基于北斗导航的植保无人机数据综合采集系统，包括图像采集装置，用于采集农作物的图像信息，便于观察农作物的生长状况；

图像处理装置，用于对采集到的所述农作物的图像信息进行分析处理，得出农作物自身的第一参数数据值；

检测装置，用于检测农作物生长环境的第二参数数据值；

计算机控制中心，用于设置不同农作物自身及生长环境的所需参数范围值，及用于接收所述第一参数数据值和所述第二参数数据值，并且将所述参数范围值与所述第一参数数据值和所述第二参数数据值进行分析比较得出结论数据；

定位装置，用于将植保无人机定位到目标喷洒区域以及对目标灌溉区域进行定位监控；所述定位装置包括北斗卫星导航设备及无线电收发装置，所述北斗卫星导航设备用于接收北斗导航卫星发送的所述植保无人机的实时北斗导航位置；无线电收发装置，与所述计算机控制中心连接以接收所述目标喷洒区域或所述目标灌溉区域，并向所述计算机控制中心返回状态信息，所述目标喷洒区域或所述目标灌溉区域包括目标北斗导航位置和目标高度，所述状态信息包括所述植保无人机的实时北斗导航位置、植保无人机实时高度、剩余农药剂量或土壤养分含量；

农作物监管控制中心，用于接收所述计算机控制中心的所述结论数据及根据所述结论数据发出对应的农作物监管控制指令；

所述计算机控制中心还包括由数据存储模块，用于将采集到历史数据存储查询；

所述计算机控制中心与所述图像采集装置、所述图像处理装置、所述检测装置、所述定位装置、所述农作物监管控制中心分别连接，用于控制所述定位装置的定位。

进一步的，所述第一参数数据值为农作物自身叶面病害虫种类、叶面完整度、叶面颜色、根茎颜色或根茎粗细，所述第二参数数据值为农作物生长环境中的空气环境温度值、空气环境湿度值或土壤养分成分数据值。

进一步的，所述检测装置包括土壤养分检测仪、温度传感器或湿度传感器，所述土壤养分检测仪用于检测农作物生长环境的土壤中养分数据值，所述养分数据值包括氮、磷、钾、有机质或水分的含量数据值，所述温度传感器用于检测农作物生长环境的温度数据值，所述湿度传感器用于检测农作物生长环境的湿度数据值。

进一步的，所述图像处理装置包括图像存储单元、中值滤波单元、图像划分单元、图像二值化单元和分析处理单元，所述图像存储单元用于存储所述农作物的图像信息以及与所述第一参数数据值有关的农作物图像信息，所述中值滤波单元与所述图像采集装置连接，用于对所述农作物的图像信息基于中值滤波算法以输出滤波图像，所述图像划分单元与所述中值滤波单元连接，用于接收所述滤波图像并且计算所述滤波图像中每一个像素的绿色分量值在亮度值中所占的比例数值，当所述比例数值大于预置比例阈值时，所述比例数值对应的像素为绿色像素，当所述比例数值小于所述预置比例阈值时，所述比例数值对应的像素为非绿色像素，所述图像二值化单元用于接收所述图像划分单元输出的所述绿色像素和所述非绿色像素，基于图像二值化以输出二值化农作物子图像，所述分析处理单元与所述图像二值化单元及所述图像存储单元连接，用于得出分析处理后的所述第一参数数据值。

进一步的，所述图像采集装置、所述图像处理装置、所述检测装置、所述定位装置、所述计算机控制中心与所述农作物监管控制中心均设置有无线通信模块。

进一步的，所述农作物监管控制指令包括农药喷洒指令、农作物灌溉指令或农作物施肥指令。

进一步的，所述农药喷洒指令包括农药喷洒位置、农药比例或喷洒速度。

进一步的，所述农作物灌溉指令包括灌溉的位置、灌溉的水量或水流速度。

进一步的，所述农药喷洒指令由所述无人机完成；所述农作物灌溉指令由自动灌溉系统完成，所述农作物施肥指令由控制终端完成。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：本发明能够实时全面监测农作物的生长情况及农作物的生长环境的参数数据值，以及通过该参数数据值进行智能化管理农作物，由于其智能化的管理系统，使得农作物种植人员能够节省大量的劳动工作量与工作时间。

附图说明

图1为本发明的框架结构示意图；

图2为本发明的图像处理装置的框架结构示意图；

图中：1、图像采集装置，2、图像处理装置，3、检测装置，4、计算机控制中心，5、定位装置，6、农作物监管控制中心，21、图像存储单元，22、中值滤波单元，23、图像划分单元，24、图像二值化单元，25、分析处理单元。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。

请参阅图1和图2所示的一种基于北斗导航的植保无人机数据综合采集系统，包括图像采集装置1、图像处理装置2、检测装置3、计算机控制中心4、定位装置5以及农作物监管控制中心6，计算机控制中心4与图像采集装置1、图像处理装置2、检测装置3、定位装置5、农作物监管控制中心6分别连接，用于控制定位装置5的定位。

图像采集装置1，用于采集农作物的图像信息，便于观察农作物的生长状况。图像处理装置2，用于对采集到的农作物的图像信息进行分析处理，得出农作物自身生长相关的第一参数数据值。检测装置3，用于检测农作物生长环境相关的第二参数数据值。计算机控制中心4，用于设置不同农作物自身及生长环境的所需参数范围值，及用于接收第一参数数据值和第二参数数据值，并且将不同农作物自身及生长环境的所需参数范围值与第一参数数据值和第二参数数据值进行分析比较得出结论数据，这里需要说明的是，不同农作物可以为小麦、玉米、西红柿、水稻等，在计算机内部可以设置有每种农作物的相关生长参数数据信息。定位装置5，用于将无人机定位到目标喷洒区域以及对目标灌溉区域进行定位监控；该定位装置5包括北斗卫星导航设备及无线电收发装置，其中，北斗卫星导航设备用于接收北斗导航卫星发送的无人机的实时北斗导航位置；无线电收发装置，与计算机控制中心4连接以接收目标喷洒区域或目标灌溉区域，并向计算机控制中心4返回状态信息，目标喷洒区域或目标灌溉区域包括目标北斗导航位置和目标高度，状态信息包括无人机的实时北斗导航位置、无人机实时高度、剩余农药剂量或土壤养分含量。农作物监管控制中心6，用于接收计算机控制中心4的结论数据及根据结论数据发出对应的农作物监管控制指令。所述计算机控制中心4还包括由数据存储模块，用于将采集到历史数据存储查询。

图像处理装置2包括图像存储单元21、中值滤波单元22、图像划分单元23、图像二值化单元24和分析处理单元25，图像存储单元21用于存储农作物的图像信息以及与第一参数数据值有关的农作物图像信息，中值滤波单元22与图像采集装置1连接，用于对农作物的图像信息基于中值滤波算法以输出滤波图像，图像划分单元23与中值滤波单元22连接，用于接收滤波图像并且计算滤波图像中每一个像素的绿色分量值在亮度值中所占的比例数值，当比例数值大于预置比例阈值时，比例数值对应的像素为绿色像素，当比例数值小于预置比例阈值时，比例数值对应的像素为非绿色像素，图像二值化单元24用于接收图像划分单元23输出的绿色像素和非绿色像素，基于图像二值化以输出二值化农作物子图像，分析处理单元25与图像二值化单元24及图像存储单元21连接，用于得出分析处理后的第一参数数据值。

本实施例中，本发明的基于北斗的农作物生长监管系统中的图像处理装置2能够对图像采集装置1采集的图像信息进行分析处理得出农作物自身生长相关的第一参数数据值。需要说明的是，该第一参数数据值可以为农作物自身叶面病害虫种类、叶面完整度、叶面颜色、根茎颜色或根茎粗细。通过这些参数数据值的测量，可以直接了解农作物的生长状况，并且测量过程简便快速，检测方法智能化，这样可以为种植大面积农作物的种植人员减少大量的劳动工作量，也可以使农作物得到实时检测，避免因为人为原因可能对农作物管理不周，以至于不能及时了解农作物生长信息的情况。

本实施例中，本发明的基于北斗的农作物生长监管系统中的检测装置3能够通过检测设备直接检测出农作物生长环境的相关第二参数数据值。该第二参数数据值可以为农作物生长环境中的空气环境温度值、空气环境湿度值或土壤养分成分数据值。其中检测装置3即监测设备可以包括以下设备，例如：土壤养分检测仪、温度传感器或湿度传感器等检测设备。其中，土壤养分检测仪用于检测农作物生长环境的土壤中养分数据值，该养分数据值包括氮、磷、钾、有机质或水分的含量数据值，温度传感器用于检测农作物生长环境的温度数据值，湿度传感器用于检测农作物生长环境的湿度数据值。通过这些参数数据值的测量，可以直接了解农作物的生长环境的相关状况，使得农作物种植人员可以实时了解农作物的生长情况。由于第二参数数据值均由检测装置3智能检测完成，这样既可以减少人为原因造成的误差，又可以方便快捷地为农作物种植人员提供生长参数数据值。

此外，为了更好地传输数据，本发明基于北斗的农作物生长监管系统中的图像采集装置1、图像处理装置2、检测装置3、计算机控制中心4、定位装置5与农作物监管控制中心6上均设置有无线通信模块。这样设置可以使数据以无线形式快捷地传输给接收装置，方便快捷、实用简单。优选的，该无线通信模块可以为Zigbee无线通信模块，由于Zigbee网络省电、可靠、成本低、容量大又比较安全，并且目前Zigbee技术目标是应用在工业控制、家庭自动化、遥测遥控、汽车自动化、农业自动化和医疗护理等方面，例如灯光自动化控制，传感器的无线数据采集和监控，油田，电力，矿山和物流管理等应用领域，另外它还可以对局部区域内移动目标，例如城市中的车辆进行定位。

本发明基于北斗的农作物生长监管系统中的农作物监管控制中心6可以接收计算机控制中心4的结论性数据，并且根据该结论性数据进行分析处理，最终发出农作物监管控制指令。其中，该农作物监管控制指令主要包括农药喷洒指令、农作物灌溉指令或农作物施肥指令。需要说明的是，农药喷洒指令主要包括无人机喷洒农药的目标喷洒位置、喷洒的农药的配比比例或无人机喷洒农药的喷洒速度等信息，其中，对于喷洒的农药的配比比例可以优选选用有经验的农作物种植人员根据农作物的生长情况建议的农药配比比例。农药配比完成后，其农药喷洒指令由无人机完成，无人机的飞行路线可由北斗卫星进行导航定位，从而使无人机可智能化完成农药喷洒过程，这样既可以减轻农作物种植人员的劳动工作量，还可以节省时间。另外，农作物灌溉指令主要包括灌溉的目标位置、灌溉的水量或水流速度等信息，其中，灌溉的目标位置主要由北斗卫星进行定位，灌溉的水量或者水流速度由自动灌溉系统智能控制。在农作物灌溉指令发出后，该指令会传输给自动灌溉系统，从而完成自动灌溉农作物。

此外，还可以根据检测装置3的检测结果以及计算机控制中心4的结论数据，由农作物监管控制中心6向控制终端发出土壤环境养分数据值及相关施肥措施指令，可以为追肥、种肥或者冲施肥。为了便于管理农作物，使农作物能够智能化方便管理，可以选择冲施肥。为了便于操作及管理，可以由控制终端智能操作施肥的过程，例如在农作物灌溉的同时可以选用农作物需要养分的对应冲施肥。由于冲施肥具有使用简便，肥效迅速等特点，这样在灌溉的同时还给予了农作物的土壤养分，可以保证农作物的正常生长。另外，选择施肥方式必须在掌握农作物生育特点和营养特性，以及当地土壤、气候和栽培技术等的基础上，因地而异，合理搭配，使农作物得到最好的管理。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于北斗导航的植保无人机数据综合采集系统，其特征在于：包括图像采集装置，用于采集农作物的图像信息，便于观察农作物的生长状况；

图像处理装置，用于对采集到的所述农作物的图像信息进行分析处理，得出农作物自身的第一参数数据值；

检测装置，用于检测农作物生长环境的第二参数数据值；

计算机控制中心，用于设置不同农作物自身及生长环境的所需参数范围值，及用于接收所述第一参数数据值和所述第二参数数据值，并且将所述参数范围值与所述第一参数数据值和所述第二参数数据值进行分析比较得出结论数据；

定位装置，用于将植保无人机定位到目标喷洒区域以及对目标灌溉区域进行定位监控；所述定位装置包括北斗卫星导航设备及无线电收发装置，所述北斗卫星导航设备用于接收北斗导航卫星发送的所述植保无人机的实时北斗导航位置；无线电收发装置，与所述计算机控制中心连接以接收所述目标喷洒区域或所述目标灌溉区域，并向所述计算机控制中心返回状态信息，所述目标喷洒区域或所述目标灌溉区域包括目标北斗导航位置和目标高度，所述状态信息包括所述植保无人机的实时北斗导航位置、植保无人机实时高度、剩余农药剂量或土壤养分含量；

农作物监管控制中心，用于接收所述计算机控制中心的所述结论数据及根据所述结论数据发出对应的农作物监管控制指令；

所述计算机控制中心还包括数据存储模块，用于将采集到历史数据存储查询；

所述计算机控制中心与所述图像采集装置、所述图像处理装置、所述检测装置、所述定位装置、所述农作物监管控制中心分别连接，用于控制所述定位装置的定位。

2.根据权利要求1所述的一种基于北斗导航的植保无人机数据综合采集系统，其特征在于：所述第一参数数据值为农作物自身叶面病害虫种类、叶面完整度、叶面颜色、根茎颜色或根茎粗细，所述第二参数数据值为农作物生长环境中的空气环境温度值、空气环境湿度值或土壤养分成分数据值。

3.根据权利要求1所述的一种基于北斗导航的植保无人机数据综合采集系统，其特征在于：所述检测装置包括土壤养分检测仪、温度传感器或湿度传感器，所述土壤养分检测仪用于检测农作物生长环境的土壤中养分数据值，所述养分数据值包括氮、磷、钾、有机质或水分的含量数据值，所述温度传感器用于检测农作物生长环境的温度数据值，所述湿度传感器用于检测农作物生长环境的湿度数据值。

4.根据权利要求1所述的一种基于北斗导航的植保无人机数据综合采集系统，其特征在于：所述图像处理装置包括图像存储单元、中值滤波单元、图像划分单元、图像二值化单元和分析处理单元，所述图像存储单元用于存储所述农作物的图像信息以及与所述第一参数数据值有关的农作物图像信息，所述中值滤波单元与所述图像采集装置连接，用于对所述农作物的图像信息基于中值滤波算法以输出滤波图像，所述图像划分单元与所述中值滤波单元连接，用于接收所述滤波图像并且计算所述滤波图像中每一个像素的绿色分量值在亮度值中所占的比例数值，当所述比例数值大于预置比例阈值时，所述比例数值对应的像素为绿色像素，当所述比例数值小于所述预置比例阈值时，所述比例数值对应的像素为非绿色像素，所述图像二值化单元用于接收所述图像划分单元输出的所述绿色像素和所述非绿色像素，基于图像二值化以输出二值化农作物子图像，所述分析处理单元与所述图像二值化单元及所述图像存储单元连接，用于得出分析处理后的所述第一参数数据值。

5.根据权利要求1所述的一种基于北斗导航的植保无人机数据综合采集系统，其特征在于：所述图像采集装置、所述图像处理装置、所述检测装置、所述定位装置、所述计算机控制中心与所述农作物监管控制中心均设置有无线通信模块。

6.根据权利要求1所述的一种基于北斗导航的植保无人机数据综合采集系统，其特征在于：所述农作物监管控制指令包括农药喷洒指令、农作物灌溉指令或农作物施肥指令。

7.根据权利要求6所述的一种基于北斗导航的植保无人机数据综合采集系统，其特征在于：所述农药喷洒指令包括农药喷洒位置、农药比例或喷洒速度。

8.根据权利要求6所述的一种基于北斗导航的植保无人机数据综合采集系统，其特征在于：所述农作物灌溉指令包括灌溉的位置、灌溉的水量或水流速度。

9.根据权利要求6所述的一种基于北斗导航的植保无人机数据综合采集系统，其特征在于：所述农药喷洒指令由所述无人机完成；所述农作物灌溉指令由自动灌溉系统完成，所述农作物施肥指令由控制终端完成。