CN114532028B - 一种山地丘陵地施肥机器人 - Google Patents

一种山地丘陵地施肥机器人 Download PDF

Info

Publication number
CN114532028B
CN114532028B CN202210388403.2A CN202210388403A CN114532028B CN 114532028 B CN114532028 B CN 114532028B CN 202210388403 A CN202210388403 A CN 202210388403A CN 114532028 B CN114532028 B CN 114532028B
Authority
CN
China
Prior art keywords
plant
hyperspectral image
unmanned aerial
aerial vehicle
condition
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210388403.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114532028A (zh
Inventor
张绪成
侯慧芝
刘微容
雷康宁
王星琨
马明生
柳燕兰
姚小凤
尹嘉德
魏子丰
方彦杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lingtai County Agricultural Technology Promotion Center
DRYLAND AGRICULTURE INSTITUTE GANSU ACADEMY OF AGRICULTURAL SCIENCES
Lanzhou University of Technology
Original Assignee
Lingtai County Agricultural Technology Promotion Center
DRYLAND AGRICULTURE INSTITUTE GANSU ACADEMY OF AGRICULTURAL SCIENCES
Lanzhou University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lingtai County Agricultural Technology Promotion Center, DRYLAND AGRICULTURE INSTITUTE GANSU ACADEMY OF AGRICULTURAL SCIENCES, Lanzhou University of Technology filed Critical Lingtai County Agricultural Technology Promotion Center
Priority to CN202210388403.2A priority Critical patent/CN114532028B/zh
Publication of CN114532028A publication Critical patent/CN114532028A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114532028B publication Critical patent/CN114532028B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01C—PLANTING; SOWING; FERTILISING
    • A01C15/00—Fertiliser distributors
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01C—PLANTING; SOWING; FERTILISING
    • A01C21/00—Methods of fertilising, sowing or planting
    • A01C21/007—Determining fertilization requirements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00—Manipulators not otherwise provided for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENTS OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D1/00—Dropping, ejecting, releasing, or receiving articles, liquids, or the like, in flight
    • B64D1/16—Dropping or releasing powdered, liquid, or gaseous matter, e.g. for fire-fighting
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture

Abstract

本发明涉及农业种植领域，具体涉及一种山地丘陵地施肥机器人，包括用于采集植物高光谱图像并施肥的无人机、以及用于实现高光谱图像的处理、分析，获取到每一株植物的生长情况，并根据每一株植物的生长情况为每一株植物配置对应的营养元素供给方案，根据每一株植物配置的营养元素供给方案生成对应的无人机施肥任务的控制终端。本发明可以及时的发现植物生长过程中存在的营养元素缺乏的情况，从而实现肥料的按需供给，避免出现土壤中肥料不足或过剩的情况；采用无人机定点施肥的方式可以实现肥料的快速施用和精准供给，大大减轻了人为工作量。

Description

一种山地丘陵地施肥机器人
技术领域
本发明涉及农业种植领域，具体涉及一种山地丘陵地施肥机器人。
背景技术
目前，现有的山地丘陵地种植过程中，普遍采用统一施肥的方式进行植物肥料的供给，未考虑每一株植物自身的生长情况和肥料吸收情况，容易造成土壤中肥料不足或过剩等问题，同时还可能产生拮抗效应，降低肥料的吸收利用率。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种山地丘陵地施肥机器人，可以根据每一株植物的生长情况实现肥料的按需供给，避免出现土壤中肥料不足或过剩的情况。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种山地丘陵地施肥机器人，包括用于采集植物高光谱图像并施肥的无人机、以及用于实现高光谱图像的处理、分析，获取到每一株植物的生长情况，并根据每一株植物的生长情况为每一株植物配置对应的营养元素供给方案，根据每一株植物配置的营养元素供给方案生成对应的无人机施肥任务的控制终端。
进一步地，所述无人机基于LoRa无线通讯模块与控制终端实现通讯，将采集到的植物高光谱图像实时反馈至控制终端。
进一步地，每一张植物高光谱图像均携带有POS数据，在进行无人机施肥任务规划时，可提取图像中的坐标信息，方便定位。
进一步地，所述控制终端通过将每一株植物的高光谱图像与其对应的标准高光谱图像进行对比，查找存在差异的点，然后进行存在差异的原因的分析，获取每一株植物营养元素的理论缺少情况。
进一步地，所述控制终端基于每一株植物品种、营养元素的理论缺少情况、所处的生长发育期情况为每一株植物配置对应的营养元素供给方案。
进一步地，所述无人机施肥任务包括施肥路线、施肥坐标、以及每一个施肥坐标的肥料施用量。
进一步地，所述控制终端还用于编制无人机的高光谱图像采集路线，编辑时，首先获取到当前种植地的卫星图像，然后根据种植株距、行距，生成高光谱图像的采集坐标，最后以实现每一株植物高光谱图像采集，且路线最短为目标实现高光谱图像采集路线的编制。
进一步地，所述空中终端还用于完成预设时期的两张高光谱图像的对比分析获取到植物对应期间的生长情况，并根据生长情况进行营养元素供给方案的微调。
上述方案中，可以及时的发现植物生长过程中存在的营养元素缺乏的情况，从而实现肥料的按需供给，避免出现土壤中肥料不足或过剩的情况。
上述方案中，采用无人机定点施肥的方式可以实现肥料的快速施用和精准供给，大大减轻了人为工作量。
上述方案中，在考虑每一株植物的高光谱图像与其对应的标准高光谱图像之间的差距的同时，充分考虑了每一株植物的生长情况，从而可以尽可能的保证所有植株的生长均处于相同的水平。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例中无人机的结构示意图；
图2为本发明实施例一种山地丘陵地施肥机器人的系统框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，本发明实施例的一种山地丘陵地施肥机器人，包括：
用于采集植物高光谱图像并施肥的无人机，无人机本体1上搭载有用于实现高光谱图像采集的高光谱图像采集装置2、用于存放肥料的肥料箱、用于施肥的施肥管路及施肥喷头3、以及用于实现避障和越障的双目视觉传感器4和MEMS组合惯导系统；
控制终端，内载：
高光谱图像分析模块，用于实现高光谱图像的处理、分析，获取到每一株植物的生长情况；
营养元素供给方案编制模块，用于根据每一株植物的生长情况为每一株植物配置对应的营养元素供给方案；
无人机施肥任务规划模块，用于根据每一株植物配置的营养元素供给方案生成对应的无人机施肥任务；所述无人机基于LoRa无线通讯模块与控制终端实现通讯，将采集到的植物高光谱图像实时反馈至控制终端，所述控制终端接收所述植物高光谱图像，通过将每一株植物的高光谱图像与其对应的标准高光谱图像进行对比，查找存在差异的点，然后进行存在差异的原因的分析，获取每一株植物营养元素的理论缺少情况，然后基于每一株植物品种、营养元素的理论缺少情况、所处的生长发育期情况为每一株植物配置对应的营养元素供给方案。其中，生长发育期是用来确定肥料品种以及追肥方案的，具体的，每一次施肥均在预设的追肥期进行，最终的营养元素供给方案是在原有的追肥方案上调整所得的。
本实施例中，每一张植物高光谱图像均携带有POS数据，POS数据包括GPS数据和IMU数据，因此，每张图像的Exif中包含坐标信息，在进行无人机施肥任务规划时，可提取图像中的坐标信息，方便定位。
本实施例中，所述无人机施肥任务包括施肥路线、施肥坐标、以及每一个施肥坐标的肥料施用量。无人机到达施肥坐标后，施肥喷头启动进行肥料的喷施，而肥料的施用量通过施用的时间来确定的，每一个无人机上的施肥喷头每一秒的喷施量是固定的，当达到预设的施肥时间后，施肥喷头停止工作，无人机按施肥路线达到下一个施肥坐标。
本实施例中，所述控制终端还用于编制无人机的高光谱图像采集路线，编辑时，首先获取到当前种植地的卫星图像，然后根据种植株距、行距，生成高光谱图像的采集坐标，最后以实现每一株植物高光谱图像采集，且路线最短为目标实现高光谱图像采集路线的编制，从而可以实现高光谱图像的自主采集；优选地，系统配置手动路线调整功能，主要用于调节无人机在每一个采集坐标的姿态，从而保证所采集到的高光谱图像可以覆盖整株植物，具体地，到达采集坐标时，控制终端会跳出对应的视频可视框，用户通过手动录入控制命令的方式实现无人机采集姿态的调整，达到目标采集姿态时，点击“确认”，系统将该姿态信息标记到对应的采集坐标上，完成高光谱图像采集路线的修订。
本实施例中，所述空中终端还用于完成预设时期的两张高光谱图像的对比分析获取到植物对应期间的生长情况，并根据生长情况进行营养元素供给方案的微调。具体的，如果生长情况未落入滞长阀值，则以每一株植物的高光谱图像与其对应的标准高光谱图像对比分析结果为标准进行营养元素供给方案的编制，如果生长情况落入滞长阀值，则需要计算从当前生长情况在一个月内追平正常生长情况所需的营养元素情况，然后将获取到的营养元素情况与每一株植物的高光谱图像与其对应的标准高光谱图像对比分析结果为标准规划的营养元素供给方案中内载的营养元素情况进行对比分析，重叠的营养元素选择用量多的，不重叠的营养元素直接选取。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (6)

1.一种山地丘陵地施肥机器人，其特征在于：包括用于采集植物高光谱图像并施肥的无人机、以及用于实现高光谱图像的处理、分析，获取到每一株植物的生长情况，并根据每一株植物的生长情况为每一株植物配置对应的营养元素供给方案，根据每一株植物配置的营养元素供给方案生成对应的无人机施肥任务的控制终端；所述控制终端还用于编制无人机的高光谱图像采集路线，编辑时，首先获取到当前种植地的卫星图像，然后根据种植株距、行距，生成高光谱图像的采集坐标，最后以实现每一株植物高光谱图像采集，且路线最短为目标实现高光谱图像采集路线的编制，从而可以实现高光谱图像的自主采集；系统配置手动路线调整功能，用于调节无人机在每一个采集坐标的姿态，从而保证所采集到的高光谱图像可以覆盖整株植物，具体地，到达采集坐标时，控制终端会跳出对应的视频可视框，用户通过手动录入控制命令的方式实现无人机采集姿态的调整，达到目标采集姿态时，点击“确认”，系统将该姿态信息标记到对应的采集坐标上，完成高光谱图像采集路线的修订；
所述控制终端还用于完成预设时期的两张高光谱图像的对比分析获取到植物对应期间的生长情况，并根据生长情况进行营养元素供给方案的微调；具体的，如果生长情况未落入滞长阀值，则以每一株植物的高光谱图像与其对应的标准高光谱图像对比分析结果为标准进行营养元素供给方案的编制，如果生长情况落入滞长阀值，则需要计算从当前生长情况在一个月内追平正常生长情况所需的营养元素情况，然后将获取到的营养元素情况与每一株植物的高光谱图像与其对应的标准高光谱图像对比分析结果为标准规划的营养元素供给方案中内载的营养元素情况进行对比分析，重叠的营养元素选择用量多的，不重叠的营养元素直接选取。
2.如权利要求1所述的一种山地丘陵地施肥机器人，其特征在于：所述无人机基于LoRa无线通讯模块与控制终端实现通讯，将采集到的植物高光谱图像实时反馈至控制终端。
3.如权利要求1所述的一种山地丘陵地施肥机器人，其特征在于：每一张植物高光谱图像均携带有POS数据，在进行无人机施肥任务规划时，可提取图像中的坐标信息，方便定位。
4.如权利要求1所述的一种山地丘陵地施肥机器人，其特征在于：所述控制终端通过将每一株植物的高光谱图像与其对应的标准高光谱图像进行对比，查找存在差异的点，然后进行存在差异的原因的分析，获取每一株植物营养元素的理论缺少情况。
5.如权利要求1所述的一种山地丘陵地施肥机器人，其特征在于：所述控制终端基于每一株植物品种、营养元素的理论缺少情况、所处的生长发育期情况为每一株植物配置对应的营养元素供给方案。
6.如权利要求1所述的一种山地丘陵地施肥机器人，其特征在于：所述无人机施肥任务包括施肥路线、施肥坐标、以及每一个施肥坐标的肥料施用量。
CN202210388403.2A 2022-04-14 2022-04-14 一种山地丘陵地施肥机器人 Active CN114532028B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210388403.2A CN114532028B (zh) 2022-04-14 2022-04-14 一种山地丘陵地施肥机器人

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210388403.2A CN114532028B (zh) 2022-04-14 2022-04-14 一种山地丘陵地施肥机器人

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114532028A CN114532028A (zh) 2022-05-27
CN114532028B true CN114532028B (zh) 2023-08-18

Family

ID=81666845

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210388403.2A Active CN114532028B (zh) 2022-04-14 2022-04-14 一种山地丘陵地施肥机器人

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114532028B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115520377A (zh) * 2022-10-12 2022-12-27 安徽科技学院 一种六旋翼多光谱无人机变量追肥装置及其使用方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN213659283U (zh) * 2020-12-26 2021-07-09 屏山精准农业开发有限公司 一种多功能箱式蔬菜种植控制装置
CN113408961A (zh) * 2021-07-24 2021-09-17 榆林学院 一种基于农业物联网的农业监管平台

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005050302B4 (de) * 2005-10-17 2007-07-26 Yara International Asa Verfahren und Vorrichtung zum berührungslosen Ermitteln des aktuellen Ernährungszustandes eines Pflanzenbestandes und zum Verarbeiten dieser Informationen zu Düngeempfehlungen
DE102010027144A1 (de) * 2010-07-09 2012-01-12 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Trainingsverfahren für einen adaptiven Auswertealgorithmus, ein hyperspektrales Messgerät, sowie eine Vorrichtung zum Ausbringen eines Betriebsmittels
CN107238574A (zh) * 2017-06-07 2017-10-10 江苏大学 面向棉花靶向施肥的植株长势检测与诊断方法
CN109828625A (zh) * 2019-01-26 2019-05-31 蔡璟 一种基于无人机的农业种植管理设备及其工作方法
CN111066535A (zh) * 2019-12-30 2020-04-28 中国科学院西安光学精密机械研究所 一种使用ai光谱的种植温室及种植方法
CN111670668B (zh) * 2020-06-05 2022-07-29 沈阳农业大学 基于高光谱遥感处方图的水稻农用无人机精准追肥方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN213659283U (zh) * 2020-12-26 2021-07-09 屏山精准农业开发有限公司 一种多功能箱式蔬菜种植控制装置
CN113408961A (zh) * 2021-07-24 2021-09-17 榆林学院 一种基于农业物联网的农业监管平台

Also Published As

Publication number Publication date
CN114532028A (zh) 2022-05-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7076969B2 (ja) 施肥を行う装置、施肥を行う方法およびプログラム
US11085776B2 (en) Land mapping and guidance system
US20170192431A1 (en) Multi-mode mission planning and optimization for autonomous agricultural vehicles
US7184859B2 (en) Method and system for spatially variable rate application of agricultural chemicals based on remotely sensed vegetation data
RU2453897C2 (ru) Способ и устройство для внесения материалов под сельскохозяйственные культуры
CN110502021B (zh) 一种农机作业路径规划方法及系统
CN110715665B (zh) 一种田间作物表型监测机器人及其导航方法
CN114532028B (zh) 一种山地丘陵地施肥机器人
CN113608551A (zh) 无人农机群协同系统及其应用方法
CN111625016A (zh) 植保无人机作业优化方法、装置、系统及可读存储介质
CN108562294B (zh) 农机作业控制方法、装置及计算机可读存储介质
CN112888302A (zh) 草地维护系统
CN114946350A (zh) 一种农业种植针对性智能施肥装置
CN104285579B (zh) 喷射式变量施肥系统
CN116058353B (zh) 一种基于农田耕种的无人化管理系统及方法
CN113419525B (zh) 一种无人驾驶农机的控制方法、装置、设备及存储介质
CN211857291U (zh) 基于小型无人机进行打点的植保作业系统
CN204305614U (zh) 一种喷射式变量施肥系统
Wilfong Modeling and Analysis of Ground-based Autonomous Agricultural Vehicles
CN112544185B (zh) 一种农业大地景观的高效种植系统及其方法
CN116482737A (zh) 农地车辆多源信号导航系统和方法
WO2020195008A1 (ja) 作業マップ提供サーバ
RU2264703C2 (ru) Способ автоматизированного управления формированием урожая
CN113939452A (zh) 一种喷洒控制方法及装置
US20210065470A1 (en) Method for automatically generating a documentation entry

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant