CN112345727A - 一种基于作物群体承载力的农情监测装置及其监测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于作物群体承载力的农情监测装置及其监测方法，监测装置包括第一壳体、第二壳体、第一支撑架、第二支撑架、电源组件、摄像头、采样装置和控制模块；所述第一壳体与第二壳体枢接，第一壳体和第二壳体通过枢转形成封闭壳体，第一壳体内设有第一支撑架，第二壳体内设有第二支撑架，第一支撑架沿第一壳体的内壁周向布置，第二支撑架沿第二壳体的内壁周向布置，电源组件与第一支撑架连接；采样装置包括采样管和采样器，控制模块、摄像头和采样器均与第一壳体连接，摄像头位于第一壳体的外表面，采样器位于第一壳体内，采样器与采样管连接，采样管伸出第一壳体外或收容于第一壳体内，采样器与控制模块电性连接。

Description

一种基于作物群体承载力的农情监测装置及其监测方法
技术领域
本发明涉及农业机械设备技术领域，特别涉及一种基于作物群体承载力的农情监测装置及其监测方法。
背景技术
随着精准农业概念不断加深，现代农业对农情监测的需求日渐增加，完善的农情监测平台，有助于农业农场的管理、经营，农情信息是世界粮农组织、各国政府、粮食贸易企业以及农场管理迫切需要掌握的信息。大数据时代的来临及传感技术的发展，为设计农情监测平台提供了创新的技术。
目前，无人机遥感农情监测应用广泛，另有一类地面监测设备也被广泛使用，例如，授权公告号为CN111352404A的发明专利中，公开了一种利用无人机以地面机器人协同获取农情信息的方法，将无人机遥感与地面监测设备结合到了一起。然而，无人机遥感技术有一个最大的问题是，其只能观测到作物冠层表面，而难以深入监测冠层以下的作物信息情况；另一方面，地面监测设备在田间使用时，往往移动困难，灵活性差。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于作物群体承载力的农情监测装置，解决了现有地面田间监测设备的移动不灵活的问题，弥补了作物冠层以下的遥感“盲区”的监测，为大田作物、土壤分析增加了一种新的简便采样方式。
本发明的另一技术目的在于，提供一种上述基于作物群体承载力的农情监测装置的监测方法。
本发明的技术方案为：一种基于作物群体承载力的农情监测装置，包括第一壳体、第二壳体、第一支撑架、第二支撑架、电源组件、摄像头、采样装置和控制模块；
所述第一壳体与第二壳体枢接，第一壳体和第二壳体通过枢转形成封闭壳体，第一壳体内设有第一支撑架，第二壳体内设有第二支撑架，第一支撑架沿第一壳体的内壁周向布置，第二支撑架沿第二壳体的内壁周向布置，电源组件与第一支撑架连接；
采样装置包括采样管和采样器，控制模块、摄像头和采样器均与第一壳体连接，摄像头位于第一壳体的外表面，采样器位于第一壳体内，控制模块、摄像头和采样器均与电源组件电性连接，采样器与采样管连接，采样管伸出第一壳体外或收容于第一壳体内，采样器与控制模块电性连接。
进一步，还包括导轨座、摆动电机、滑块和连接杆，导轨座与第一壳体连接，导轨座上设有导轨，滑块与导轨滑动连接，滑块的一端与摄像头连接，另一端与连接杆连接，摄像头位于导轨外，摆动电机安装于第一壳体内，摆动电机的输出端与连接杆连接，控制模块与摆动电机电性连接。控制模块控制摆动电机工作，进一步调节摄像头的拍摄角度。
进一步，还包括气囊，所述气囊放置于第一壳体内，气囊内填充空气或填充密度小于空气的气体。通过测力计判断待测作物冠层承载力是否足以支承监测装置，根据冠层承载力往气囊内填充气体，改变监测装置的下压力。
进一步，所述第一壳体和第二壳体均采用具有弹性的轻量材料制成，第一壳体和第二壳体的形状均为半球形、船形或锥形。第一壳体和第二壳体具有弹性，减少对作物冠层的冲击力；第一壳体和第二壳体的表面为曲面的形状减少摩擦，更便于在作物冠层上游走移动。
进一步，所述第一壳体上设有枢接轴，第二壳体上设有枢接孔，枢接轴与枢接孔活动连接，第一壳体上设有卡接槽，第二壳体上设有卡接凸起，第二壳体转动使卡接凸起嵌入卡接槽内，使第一壳体与第二壳体连接成封闭壳体。当监测装置作业完成后，将第一壳体和第二壳体转动合紧形成封闭壳体，保护第一壳体和第二壳体内的电子元件。
进一步，所述第一壳体和第二壳体上均设有磁石，第一壳体和第二壳体闭合后通过磁吸连接成封闭壳体。
进一步，所述第二壳体内设有旋翼飞行器，旋翼飞行器上设有万向转头，旋翼飞行器通过万向转头与第二支撑架连接，控制模块与万向转头和旋翼飞行器电性连接。控制模块控制万向转头转动来调节旋翼飞行器的倾斜角度，可提供不同方向的拉力。
进一步，所述旋翼飞行器上还设有机载设备，万向转头和旋翼飞行器上分别设置定位信号点。通过在万向转头和旋翼飞行器上分别设置定位信号点，使得旋翼飞行器可脱离第二壳体，旋翼飞行器上设有机载设备，使得旋翼飞行器可脱离第二壳体辅助监测装置进行监测。
进一步，还包括牵引臂和舵机，舵机与第一支撑架连接且位于第一壳体内，牵引臂的一端与舵机连接，另一端与第二壳体连接，舵机与控制模块电性连接。控制模块控制舵机工作，舵机通过拉动牵引臂来实现第一壳体和第二壳体的闭合。
本发明的另一技术方案为：上述基于作物群体承载力的农情监测装置的监测方法，将监测装置投到田间，监测装置按照预定参数，在作业范围内活动，控制模块控制摄像头和采样装置开始工作，获取土壤成分、作物含水量、叶面积指数、生长状态和病虫害信息，采集完成后，将监测装置取回，完成一次作业，最后将第一壳体与第二壳体转动合紧形成封闭壳体。
本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：
本发明的基于作物群体承载力的农情监测装置，可在作物冠层上自由游走，在大田内任意位置，针对任一区域、甚至任一株作物进行监测，实时获取土壤成分、作物含水量、叶面积指数、生长状态、病虫害等农情信息，并可通过添加气囊并注入密度低于空气的气体以改变监测装置自重，以适应于不同作物的冠层承载力，对多数大田作物均适用。
本发明的基于作物群体承载力的农情监测装置，通过设置第一壳体与第二壳体枢接，当作业时将第一壳体和第二壳体分开在作物冠层进行游走，对作物进行监测并采集信息，当作业完成后，将第一壳体和第二壳体翻转合起形成封闭壳体，可对第一壳体和第二壳体内的电子元件进行保护。
附图说明
图1为本发明的基于作物群体承载力的农情监测装置的侧视图。
图2为本发明的第一壳体和第二壳体形成封闭壳体的结构示意图。
图3为本发明的略去第一壳体的结构示意图。
图4为图3的俯视图。
第一壳体1、第二壳体2、第一支撑架3、第二支撑架4、摄像头5、导轨座6、滑块7、连接杆8、气囊9、旋翼飞行器10、采样器11、导轨12。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
本实施例提供了一种基于作物群体承载力的农情监测装置，包括第一壳体1、第二壳体2、第一支撑架3、第二支撑架4、电源组件、摄像头5、采样装置、控制模块、导轨座6、摆动电机、滑块7、连接杆8、气囊9、旋翼飞行器10和电动伸缩杆。
如图1和图2所示，第一壳体和第二壳体均采用具有弹性的轻量材料制成，第一壳体和第二壳体的形状均为半球形、船形或锥形。第一壳体和第二壳体具有弹性，减少对作物冠层的冲击力；第一壳体和第二壳体的表面为曲面的形状减少摩擦，更便于在作物冠层上游走移动。第一壳体与第二壳体枢接，第一壳体和第二壳体通过枢转形成封闭壳体，在本实施例中，第一壳体和第二壳体上均设有磁石，第一壳体和第二壳体闭合后通过磁吸连接成封闭壳体，磁石确保第一壳体和第二壳体闭合紧密。当监测装置作业完成后，将第一壳体和第二壳体转动合紧形成封闭壳体，保护第一壳体和第二壳体内的电子元件。
如图3和图4所示，第一壳体内设有第一支撑架，第二壳体内设有第二支撑架，第一支撑架沿第一壳体的内壁周向布置，第二支撑架沿第二壳体的内壁周向布置，电源组件与第一支撑架连接，采样装置包括采样管和采样器11，控制模块、摄像头和采样器均与第一壳体连接，摄像头位于第一壳体的外表面，采样器位于第一壳体内，控制模块、摄像头和采样器均与电源组件电性连接，采样器与采样管连接，采样管伸出第一壳体外或收容于第一壳体内，采样器与控制模块电性连接。
舵机与第一支撑架连接且位于第一壳体内，牵引臂的一端与舵机连接，另一端与第二壳体连接，舵机与控制模块电性连接。控制模块控制舵机工作，舵机通过拉动牵引臂来实现第一壳体和第二壳体的闭合。
第二壳体内设有旋翼飞行器10，旋翼飞行器上设有万向转头，控制模块与万向转头和旋翼飞行器电性连接。控制模块控制万向转头转动来调节旋翼飞行器的倾斜角度，可提供不同方向的拉力。旋翼飞行器上还设有机载设备，万向转头和旋翼飞行器上分别设置定位信号点，在本实施例中，机载设备包括摄像头和雷达，在其它实施例中，机载设备也可为其它具备辅助监测功能的设备。通过在万向转头和旋翼飞行器上分别设置定位信号点，使得旋翼飞行器可脱离第二壳体，旋翼飞行器上设有机载设备，使得旋翼飞行器可脱离第二壳体辅助监测装置进行监测。
如图3和图4所示，导轨座与第一壳体连接，导轨座上设有导轨12，滑块与导轨滑动连接，滑块的一端与摄像头连接，另一端与连接杆连接，摄像头位于导轨外，摆动电机安装于第一壳体内，摆动电机的输出端与连接杆连接，控制模块与摆动电机电性连接。控制模块控制摆动电机工作，进一步调节摄像头的拍摄角度。
如图3所示，气囊放置于第一壳体内，气囊内填充空气或填充密度小于空气的气体。通过测力计判断待测作物冠层承载力是否足以支承监测装置，根据冠层承载力往气囊内填充气体，改变监测装置的下压力。
上述基于作物群体承载力的农情监测装置的监测方法，将监测装置投到田间，第一壳体和第二壳体打开按照预定参数，在作业范围内活动，控制模块控制摄像装置和采样装置开始工作，采样器通过采样管获取土壤成分、作物含水量、叶面积指数、生长状态和病虫害信息，控制模块控制摆动电机工作，摆动电机控制连接杆摆动，连接杆带动滑块在导轨内滑动，进一步带动摄像头移动，调节拍摄角度，控制模块控制万向转头调整旋翼飞行器的倾斜角度，提供不同方向的拉力，辅助监测装置在作物冠层上游走，采集完成后，将监测装置取回，完成一次作业，控制模块控制舵机拉动牵引臂使第一壳体和第二壳体翻转闭合形成封闭壳体，同时第一壳体上和第二壳体上的磁石相吸，将第一壳体与第二壳体闭合紧。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于，所述第一壳体上设有枢接轴，第二壳体上设有枢接孔，枢接轴与枢接孔活动连接，第一壳体上设有卡接槽，卡接槽内设有密封圈，第二壳体上设有卡接凸起，第二壳体转动使卡接凸起嵌入卡接槽内，使第一壳体与第二壳体连接成封闭壳体。当监测装置作业完成后，将第一壳体和第二壳体转动合紧形成封闭壳体，保护第一壳体和第二壳体内的电子元件。
如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。

Claims (10)

1.一种基于作物群体承载力的农情监测装置，其特征在于，包括第一壳体、第二壳体、第一支撑架、第二支撑架、电源组件、摄像头、采样装置和控制模块；
所述第一壳体与第二壳体枢接，第一壳体和第二壳体通过枢转形成封闭壳体，第一壳体内设有第一支撑架，第二壳体内设有第二支撑架，第一支撑架沿第一壳体的内壁周向布置，第二支撑架沿第二壳体的内壁周向布置，电源组件与第一支撑架连接；
采样装置包括采样管和采样器，控制模块、摄像头和采样器均与第一壳体连接，摄像头位于第一壳体的外表面，采样器位于第一壳体内，控制模块、摄像头和采样器均与电源组件电性连接，采样器与采样管连接，采样管伸出第一壳体外或收容于第一壳体内，采样器与控制模块电性连接。
2.根据权利要求1所述的基于作物群体承载力的农情监测装置，其特征在于，还包括导轨座、摆动电机、滑块和连接杆，导轨座与第一壳体连接，导轨座上设有导轨，滑块与导轨滑动连接，滑块的一端与摄像头连接，另一端与连接杆连接，摄像头位于导轨外，摆动电机安装于第一壳体内，摆动电机的输出端与连接杆连接，控制模块与摆动电机电性连接。
3.根据权利要求1所述的基于作物群体承载力的农情监测装置，其特征在于，还包括气囊，所述气囊放置于第一壳体内，气囊内填充空气或填充密度小于空气的气体。
4.根据权利要求1所述的基于作物群体承载力的农情监测装置，其特征在于，所述第一壳体和第二壳体均采用具有弹性的轻量材料制成，第一壳体和第二壳体的形状均为半球形、船形或锥形。
5.根据权利要求1所述的基于作物群体承载力的农情监测装置，其特征在于，所述第一壳体上设有枢接轴，第二壳体上设有枢接孔，枢接轴与枢接孔活动连接，第一壳体上设有卡接槽，卡接槽内设有密封圈，第二壳体上设有卡接凸起，第二壳体转动使卡接凸起嵌入卡接槽内，使第一壳体与第二壳体连接成封闭壳体。
6.根据权利要求1所述的基于作物群体承载力的农情监测装置，其特征在于，所述第一壳体和第二壳体上均设有磁石，第一壳体和第二壳体闭合后通过磁吸连接成封闭壳体。
7.根据权利要求1所述的基于作物群体承载力的农情监测装置，其特征在于，所述第二壳体内设有旋翼飞行器，旋翼飞行器上设有万向转头，旋翼飞行器通过万向转头与第二支撑架连接，控制模块与万向转头和旋翼飞行器电性连接。
8.根据权利要求7所述的基于作物群体承载力的农情监测装置，其特征在于，所述旋翼飞行器上还设有机载设备，万向转头和旋翼飞行器上分别设置定位信号点。
9.根据权利要求1所述的基于作物群体承载力的农情监测装置，其特征在于，还包括牵引臂和舵机，舵机与第一支撑架连接且位于第一壳体内，牵引臂的一端与舵机连接，另一端与第二壳体连接，舵机与控制模块电性连接。
10.一种权利要求1-9任一所述的基于作物群体承载力的农情监测装置的监测方法，其特征在于，将监测装置投到田间，监测装置按照预定参数，在作业范围内活动，控制模块控制摄像头和采样装置开始工作，获取土壤成分、作物含水量、叶面积指数、生长状态和病虫害信息，采集完成后，将监测装置取回，完成一次作业，最后将第一壳体与第二壳体转动合紧形成封闭壳体。
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