CN116267857A - 一种智能控制的梨树病虫害防治系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能控制的梨树病虫害防治系统，梨树病虫害防治系统包括服务器、巡检车、土壤采样模块、图像采集模块、评估模块，土壤采样模块、图像采集模块和评估模块均设置在巡检车上；土壤采样模块用于采集梨树生长的土壤数据，并根据采集得到的土壤数据对梨树的生长环境进行分析，图像采集模块用于采集梨树的花样的图像数据，评估模块根据土壤采样模块的土壤数据和图像采集模块的花样的图像数据对梨树进行评估，并进行交互提示。本发明通过评估模块和土壤采样模块、图像采集模块的配合，使得梨树的成长环境的土壤状态能够被监控，并提供对梨树的施肥护理，保证梨树获得全方位的营养护理，提升梨树对病虫害的抵抗能力。

Description

一种智能控制的梨树病虫害防治系统

技术领域

本发明涉及果树或类似树木的栽培技术领域，尤其涉及一种智能控制的梨树病虫害防治系统。

背景技术

梨树属于落叶梨树，在梨树种植生产上，树形结构培养十分重要，优良的树形结构是果品优质丰产的基础，树形结构决定果品产量、质量和管理用工成本。目前国内外普遍采用疏散分层形或棚架式栽培两种树形培养模式，疏散分层形树体高大，树高在3-5m之间，因此在梨树管理上梨树授粉、疏花疏果、采收难度大、人工成本高，导致花芽质量差差不齐，生产的果品质量差，大小不一致，同时由于树体结构复杂，分枝级数多，结果枝类型多，结果枝老化严重，对树体修剪管理技术要求高，所以果农不容易掌握修剪管理的技术，而且目前农村劳动力紧缺，导致果园管理水平差，果实质量差，产量低，果品质量差。

如CN216492920U现有技术公开了一种古梨树病虫防治用诱虫装置，目前的诱虫装置在使用时，不能根据不同高度的古梨树进行调节使用时，无法针对性的实现对古梨树具体易引诱害虫的位置进行杀虫，不仅灵活性差，而且诱虫效果也不佳；

另一种典型的如CN113812292A的现有技术公开的一种梨树黄化病的防治方法，梨树是多年生作物，长期生长在固定位置，根系吸收养分物质的范围有限，因此，容易造成根系周围土壤中某些养分的匮乏，同时，近年来随着化肥、农药大量施用，造成生态环境不断恶化，土壤板结，土体通气、透水性能变劣，使梨园出现成片黄化的现象，而且黄化发病的面积有不断扩大的趋势，严重影响了梨的产量和品质，阻碍了梨产业可持续健康发展。现有技术中对于果树黄化病防治主要是喷施复合肥料及化学药剂等，但不能从根本上防治病理性的梨树黄化病。

为了解决本领域普遍存在缺少管护的精准监控、无法兼顾开花护理和水分补充时机的评估、诱虫效果差、施肥时机把握不准和树形无法监控等等问题，作出了本发明。

发明内容

本发明的目的在于，针对目前所存在的不足，提出了一种智能控制的梨树病虫害防治系统。

为了克服现有技术的不足，本发明采用如下技术方案：

一种智能控制的梨树病虫害防治系统，所述梨树病虫害防治系统包括服务器、以及巡检车，所述梨树病虫害防治系统还包括土壤采样模块、图像采集模块、评估模块，所述服务器分别与所述土壤采样模块、图像采集模块和所述评估模块连接，所述土壤采样模块、图像采集模块和所述评估模块均设置在所述巡检车上；

所述土壤采样模块用于采集梨树生长的土壤数据，并根据采集得到的土壤数据对梨树的生长环境进行分析，以得出土壤环境的电导率，所述图像采集模块用于采集所述梨树的花样的图像数据，所述评估模块根据所述土壤采样模块的土壤数据和所述图像采集模块的花样的图像数据对梨树进行评估，并进行交互提示；

所述图像采集模块包括图像采集单元、数据传输单元和高度调整单元，所述图像采集单元用于采集所述梨树的花样的图像数据，所述数据传输单元用于将所述图像采集单元采集得到的所述梨树的花样的图像数据向所述评估模块进行传输，所述高度调整单元用于对所述采集单元的位置进行调整，以使所述图像采集单元能在不同的高度采集所述梨树的花样的图像数据；

其中，所述评估模块包括评估单元和交互单元，所述评估单元根据所述土壤采样模块的土壤数据和所述图像采集模块的花样的图像数据对梨树进行评估，所述交互单元将所述评估单元的评估结果向管理员进行交互提示。

可选的，所述土壤采样模块包括伸缩单元、土壤采样单元以及土壤分析单元，所述伸缩单元用于对所述土壤采样单元的位置进行调整，所述土壤采样单元用于对生长的土壤数据进行采样，所述土壤分析单元根据土壤数据对梨树的生长环境进行分析；

其中，所述土壤采集单元设置在所述伸缩单元上，并在所述伸缩单元的伸缩调整下扎进所述梨树的根部土壤处。

可选的，所述高度调整单元包括调整杆、高度检测件以及调整驱动机构，所述调整杆用于对所述图像采集单元的位置进行调整，以使所述图像采集单元在不同的高度对所述梨树的花样进行采集，所述高度检测件用于对所述调整杆的伸缩高度进行检测，所述调整驱动机构用于对所述调整杆进行驱动，以使所述调整杆能进行伸缩动作。

可选的，所述图像采集单元包括采集探头以及数据存储器，所述采集探头用于采集所述梨树的花样的图像数据，所述数据存储器存储所述采集探头采集得到的所述梨树的花样的图像数据；

其中，所述采集探头设置在所述高度调整单元的调整杆上，并跟随所述调整杆的移动而移动。

可选的，所述土壤采样单元包括测量仪、数据采集器以及基础数据库，所述测量仪用于对采集所述土壤的电阻率，所述数据采集器用于采集所述测量仪采集得到的电阻率并进行存储，所述基础数据库中预置有各个梨树种植方位的正常状态下的土壤含水量和正常状态的电导率；

其中，所述测量仪在进行测试时，将所述测量仪的一端插入所述梨树根部的土壤中，以测得所述梨树根部周围不同土层的电导率。

可选的，所述土壤分析单元获取梨树根部周围不同土层的所述电导率，并根据下式计算所述土壤的等效盐分指数Salt_content以及等效含水指数Water_IN：

式中，γ为比例系数，其值根据所述梨树不同的种植位置并由系统进行设定，θ为当前土壤含水量，θ_sat为饱和状态下的土壤含水量；θ_dry为干燥状态下的土壤含水量，EC为所述土壤的导电率，其值满足：

式中，k为校正系数，其值根据所述梨树不同的种植位置并由系统进行设定，R为土壤的电阻率，ρ为测量仪测得的土壤的电阻值，L为所述测量仪的电极间距离，其值根据测量仪的参数直接确定，A为所述测量仪的电极面积，其值根据测量仪的参数直接确定。

可选的，所述评估单元获取所述图像采集单元采集得到的所述梨树的花样的图像数据，并对所述图像数据进行预处理，所述预处理包括灰度化和边缘提取，以分割出所述梨树开花区域，获取所述梨树开花区域中梨花的各个像素点的个数记为J，计算所述梨树开花区域的面积ZOOM_Flower：

ZOOM_Flower＝λ·J；

式中，λ为面积调整系数，满足：

式中，PPI为图像的分辨率，size为图像的物理尺寸，sensor为传感器的尺寸，τ为缩放比例，其中根据图像的实际缩放比例设定。

可选的，所述评估单元获取所述土壤的等效盐分指数Salt_content、等效含水指数Water_IN、开花区域的面积指数ZOOM_Flower计算评估指数Bounce：

式中，α、β、η为权重系数，具体的取值由管理员根据不同种植维度或经度设定，Salt_content为等效盐分指数的取值，Water_IN为等效含水指数的取值，ZOOM_Flower为开花区域的面积指数的取值；

若所述评估指数Bounce小于设定的监控阈值Spray，则触发向管理员进行交互提示，并触发对所述梨树的护理。

本发明所取得的有益效果是：

1.通过评估单元和土壤采样单元的配合，使得梨树的成长环境的土壤状态能够被监控，并提供对梨树的施肥护理，保证梨树获得全方位的营养护理，提升梨树对病虫害的抵抗能力。

2.通过伸缩单元和土壤采样单元的相互配合，保证梨树的生长的状态够被精准的采集；

3.通过图像采集单元和调整单元的相互配合，使得图像采集单元的采集位置能够被调整，并提升梨树开花区域的采集精度；

4.通过土壤采样模块对土壤进行采样，以获得土壤的状态数据，并根据土壤的状态施加不同的护理策略，提升梨树病虫害的防治水平；

5.通过交互单元和评估单元的配合，使得管理者能动态掌握梨树的病虫害和护理状态，提升整个梨树管理的智能程度。

附图说明

从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。

图1为本发明的整体方框示意图。

图2为本发明的图像采集单元和高度调整单元的方框示意图。

图3为本发明的土壤采集单元和伸缩单元的方框示意图。

图4为本发明的评估单元的评估流程示意图。

图5为本发明的巡检车与施药模块、诱虫模块、图像采集模块、土壤采样模块的结构示意图。

图6为本发明的巡检车进行土壤采集的场景示意图。

附图标号说明：1-巡检车；2-采集探头；3-施药单元；4-喷嘴；5-抬升构件；6-伸缩单元；7-土壤采样单元；8-梨树；9-诱虫腔；10-诱虫单元。

具体实施方式

以下是通过特定的具体实施例来说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。

实施例一：

根据图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，本实施例提供一种智能控制的梨树病虫害防治系统，所述梨树病虫害防治系统包括服务器、以及巡检车，所述梨树病虫害防治系统还包括土壤采样模块、图像采集模块、评估模块，所述服务器分别与所述土壤采样模块、图像采集模块和所述评估模块连接，所述土壤采样模块、图像采集模块和所述评估模块均设置在所述巡检车上；

所述土壤采样模块用于采集梨树生长的土壤数据，并根据采集得到的土壤数据对梨树的生长环境进行分析，以得出土壤环境的电导率，所述图像采集模块用于采集所述梨树的花样的图像数据，所述评估模块根据所述土壤采样模块的土壤数据和所述图像采集模块的花样的图像数据对梨树进行评估，并进行交互提示；

所述梨树病虫害防治系统还包括中央处理器，所述中央处理器分别与所述土壤采样模块、所述图像采集模块和所述评估模块连接，并基于所述中央处理器对所述土壤采样模块、所述图像采集模块和所述评估模块进行集中控制；

另外，所述巡检车在种植梨树的区域中进行移动，并对不同位置的梨树进行巡检，并采集所述梨树的花样、树冠、以及树根的土壤状态，使得所述梨树的状态能够被精准度掌控；

其中，所述图像采集模块包括图像采集单元、数据传输单元和高度调整单元，所述图像采集单元用于采集所述梨树的花样的图像数据，所述数据传输单元用于将所述图像采集单元采集得到的所述梨树的花样的图像数据向所述评估模块进行传输，所述高度调整单元用于对所述采集单元的位置进行调整，以使所述图像采集单元能在不同的高度采集所述梨树的花样的图像数据；

所述数据传输单元包括数据传输器以及可执行程序，所述数据传输器用于将所述图像采集单元采集得到的数据传输至所述评估模块中，所述可执行程序在所述数据传输器上运行，以建立所述数据传输器和所述评估模块的数据传输通道，使得所述采集单元采集得到的所述梨树的花样的图像数据能顺利的传输至所述评估模块中；

可选的，所述高度调整单元包括调整杆、高度检测件以及调整驱动机构，所述调整杆用于对所述图像采集单元的位置进行调整，以使所述图像采集单元在不同的高度对所述梨树的花样进行采集，所述高度检测件用于对所述调整杆的伸缩高度进行检测，所述调整驱动机构用于对所述调整杆进行驱动，以使所述调整杆能进行伸缩动作；

可选的，所述图像采集单元包括采集探头以及数据存储器，所述采集探头用于采集所述梨树的花样的图像数据，所述数据存储器存储所述采集探头采集得到的所述梨树的花样的图像数据；

其中，所述采集探头设置在所述高度调整单元的调整杆上，并跟随所述调整杆的移动而移动；其中，所述调整杆的一端与所述巡检车的上端面进行连接，所述调整杆的另一端与所述图像采集单元进行连接，并在所述调整驱动机构的驱动下使得所述调整杆能进行伸缩动作；

同时，在所述调整杆进行上升的过程中，所述高度检测件对所述调整杆的伸出长度进行检测，以实现对所述调整杆的精准控制；

当需要对所述梨树的进行采集的过程中，则调整所述调整杆的高度，使得所述采集探头能对所述梨树的花样进行采集，并在采集所述梨树的花样后，则通过采集得到的图像数据对所述梨树的花样进行评估，以确定所述花样是否需要进行修建；

在本实施例中，通过所述图像采集单元和所述调整单元的相互配合，使得所述图像采集单元的采集位置能够被调整，并保证梨树花样和花样的采集精度；

在所述巡检车对所述梨树进行花样进行采集后，所述巡检车移动到所述梨树的根部，并通过所述土壤采样模块对所述土壤进行采样，以获得所述土壤的状态数据；

可选的，所述土壤采样模块包括伸缩单元、土壤采样单元以及土壤分析单元，所述伸缩单元用于对所述土壤采样单元的位置进行调整，所述土壤采样单元用于对生长的土壤数据进行采样，所述土壤分析单元根据土壤数据对梨树的生长环境进行分析；

其中，所述土壤采集单元设置在所述伸缩单元上，并在所述伸缩单元的伸缩调整下扎进所述梨树的根部土壤处；

可选的，所述土壤采样单元包括测量仪、数据采集器以及基础数据库，所述测量仪用于对采集所述土壤的电导率，所述数据采集器用于采集所述测量仪采集得到的电导率并进行存储，所述基础数据库中预置有各个梨树种植方位的正常状态下的土壤含水量和正常状态的电导率；

其中，所述测量仪在进行测试时，将所述测量仪的一端插入所述梨树根部的土壤中，以测得所述梨树根部周围不同土层的电导率；

所述伸缩单元包括伸缩杆、伸缩检测件以及伸缩驱动机构，所述伸缩杆用于对所述测量仪的位置进行调整，以使得所述伸缩杆能带动所述测量仪扎入所述土壤中，所述伸缩驱动机构与所述伸缩杆驱动连接，以驱动所述伸缩杆进行驱动，所述伸缩检测件用于对所述伸缩杆的伸缩长度进行检测；

在本实施例中，所述伸缩杆优选的采用液压驱动式，并在所述伸缩驱动机构的驱动下实现伸缩动作；

优选的，所述测量仪设置在所述伸缩杆的一端，所述伸缩杆的另一端与所述巡检车连接，并在伸缩驱动机构的驱动下，实现对所述伸缩杆伸缩控制，其中，通过所述伸缩杆的伸缩作用下，使得所述测量仪能扎入所述土壤中，以实现对所述梨树土壤的状态数据的采集；

在本实施例中，通过所述伸缩单元和所述土壤采样单元的相互配合，保证梨树的生长的状态够被精准的采集；

可选的，所述土壤分析单元获取梨树根部周围不同土层的所述电导率，并根据下式计算所述土壤的等效盐分指数Salt_content以及等效含水指数Water_IN：

式中，γ为比例系数，其值根据所述梨树不同的种植位置并由系统进行设定，θ为当前土壤含水量，单位为：体积水分含量(m³/m³)或重量水分含量(g/kg)，θ_sat为饱和状态下的土壤含水量；θ_dry为干燥状态下的土壤含水量，EC为所述土壤的导电率，其值满足：

式中，k为校正系数，其值根据所述梨树不同的种植位置并由系统进行设定，R为土壤的电阻率，ρ为测量仪测得的土壤的电阻值，L为所述测量仪的电极间距离，其值根据测量仪的参数直接确定，A为所述测量仪的电极面积，其值根据测量仪的参数直接确定；

其中，所述评估模块包括评估单元和交互单元，所述评估单元根据所述土壤采样模块的土壤数据和所述图像采集模块的花样的图像数据对梨树进行评估，所述交互单元将所述评估单元的评估结果向管理员进行交互提示；

所述交互单元包括交互显示器和数据接收器，所述交互显示屏用于显示所述评估单元的评估结果，所述数据接收器获取所述评估单元的评估结果，并在所述交互显示屏上进行显示；

通过所述交互单元和所述评估单元的配合，使得所述管理者能动态掌握梨树的病虫害和护理状态，提升整个梨树管理的智能程度；

可选的，所述评估单元获取所述图像采集单元采集得到的所述梨树的花样的图像数据，并对所述图像数据进行预处理，所述预处理包括灰度化和边缘提取，以分割出所述梨树开花区域，获取所述梨树开花区域中梨花的各个像素点的个数记为J，梨花的各个像素点个数J可通过图像处理技术直接获得，这是本领域技术人员通过现有的图像处理技术处理后，可以得到的(相当于已知值)，计算所述梨树开花区域的面积ZOOM_Flower：

ZOOM_Flower＝λ·J；

式中，λ为面积调整系数，满足：

式中，PPI为图像的分辨率，size为图像的物理尺寸，sensor为传感器的尺寸，τ为缩放比例，其中根据图像的实际缩放比例设定，在本实施例中，取τ＝1；

上述计算梨树树冠区域的面积ZOOM_Flower是本实施例的一种优选做法，当然本领域技术人员可以采用另一种方式进行计算，并对本公式进行优化或者替代，这里不再赘述；

可选的，所述评估单元获取所述土壤的等效盐分指数Salt_content、等效含水指数Water_IN、开花区域的面积指数ZOOM_Flower计算评估指数Bounce：

式中，α、β、η为权重系数，具体的取值由管理员根据不同种植维度或经度设定，Salt_content为等效盐分指数的取值，Water_IN为等效含水指数的取值，ZOOM_Flower为开花区域的面积指数的取值；

若所述评估指数Bounce小于设定的监控阈值Spray，则触发向管理员进行交互提示，并触发对所述梨树的护理；

若所述评估指数Bounce超过设定的监控阈值Spray，则触发对所述花样图像的监控；

通过所述评估单元和所述图像采集单元的配合使用，使得所述梨树花样的状态能够被精准的采集出来，以提升花样状态和土壤状态的采集的智能性，同时还兼顾开花护理和水分补充时机的评估的精准性和智能程度，提升整个系统的护理水平；

另外，通过所述评估单元和所述土壤采样单元的配合，使得所述梨树的成长环境的土壤状态能够被监控，并提供对所述梨树的施肥护理，保证所述梨树获得全方位的营养护理，提升梨树对病虫害的抵抗能力。

实施例二：

本实施例应当理解为包含前述任一一个实施例的全部特征，并在其基础上进一步改进，根据图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，还在于所述图像采集单元还对所述梨树的树冠数据进行采集，并将采集得到的梨树的树冠的图像数据传输至所述评估单元中进行评估，以触发对所述梨树的护理；

其中，所述评估单元获取所述图像采集单元采集得到的所述梨树的树冠的图像数据，并对所述图像数据进行预处理，所述预处理包括灰度化和边缘提取，以分割出所述梨树树冠区域，获取所述梨树树冠区域中树冠的像素点的个数记为V，树冠的各个像素点个数V可通过图像处理技术直接获得，这是本领域技术人员通过现有的图像处理技术处理后，可以得到的(相当于已知值)，计算梨树树冠区域的面积Canopy_Area：

Canopy_Area＝λ·V；

式中，λ为面积调整系数，满足：

式中，PPI为图像的分辨率，size为图像的物理尺寸，sensor为传感器的尺寸，τ为缩放比例，其中根据图像的实际缩放比例设定，此处取值：τ＝1；

上述计算梨树树冠区域的面积Canopy_Area是本实施例的一种优选做法，当然本领域技术人员可以采用另一种方式进行计算，并对本公式进行优化或者替代，这里不再赘述；

若所述树冠区域的面积指数Canopy_Area超过修剪阈值Prune，则向所述管理者推送提示信息，以提示管理员对所述梨树的树冠进行修剪；

若所述树冠区域的面积指数Canopy_Area低于修剪阈值Prune，则持续对梨树进行监控；

通过对所述梨树的树冠进行评估，以确保所述梨树的树形能进行监控，以确保梨树能多结果；

所述梨树病虫害防治系统还包括诱虫模块和施药模块，所述诱虫模块用于对梨树种植区域的虫害进行诱导，并对虫害进行扑杀，所述施药模块用于对所述梨树的树叶进行施药，以防止所述梨树感染病害；

在本实施例中，常见的病害包括但是不局限于以下列举的几种：梨炭疽病、轮纹病、褐斑病、黑斑病、锈病、胴枯病、白粉病、干腐病；

虫害包括但是不局限于以下列举的几种：梨蚜虫、梨木虱、梨瘿蚊、夜蛾、红蜘蛛、梨茎蜂、天牛、桔小实蝇、象甲；

所述诱虫模块包括诱虫单元以及设置在所述诱虫单元中的诱虫药物，所述诱虫单元用于对所述梨树的虫害进行诱导，以对所述虫害进行消灭；

其中，所述诱虫单元包括诱虫腔、风扇构件以及设置在所述诱虫腔底部的加热构件，所述加热构件用于对所述诱虫药物进行加热，以使得所述诱虫药物能够发出气味，所述风扇构件用于将所述诱虫腔中的气味进行驱散，以使得所述药物能够随着空气进行飘散以提升诱导效果；

其中，所述风扇构件设置在所述诱虫腔的内腔顶部，所述加热构件设置在所述诱虫腔的底壁，且当所述加热构件对所述诱虫药物进行加热后，所述风扇构件则对所述气味进行驱散，使得所述气味进行飘散；

对于所述加热构件包括加热器和加热板，所述加热器设置在所述加热板的下方，并对所述加热板进行加热；

值得注意的是，在所述诱虫药物中混合添加了用于扑杀虫害的药物，使得虫害在引诱后，使用该药物，以达到消灭的目的；

所述风扇构件包括风扇和风扇驱动机构，所述风扇用于对所述诱导药物的气味进行驱散，所述风扇驱动机构用于对所述风扇进行驱动，以使得所述风扇能进行转动；

所述诱虫模块还包括诱导触发单元，所述诱导触发单元根据建立诱虫挥发物排放速率的模型，其中，所述模型将挥发物的排放速率表示为植物种植面积(LA)和环境因素的函数关系，其中，所述施药排放函数关系的元素包括排放速率E与植物叶面积、环境因素，所述施药排放函数关系式为：E＝f(LA，T，RH，PAR)，其中，所述环境因素包括LA为植物种植面积、T为温度、RH为相对湿度、PAR为光照强度；

所述诱导触发单元根据下式进行计算诱虫挥发物的排放速率E：

E＝a×LA×(1-exp(-b×PAR))×exp(c×T)×(1-exp(d×RH))

式中，a、b、c、d为调整参数，其值与所述环境因素有关，在本实施例中，提供一组a、b、c、d的取值范围：a∈[0.001，0.1]，b∈[0.01，0.5]，c∈[0.001，0.1]，d∈[0.01，0.5]，具体取值本领域的技术人员可以要考虑到所研究植物的生长特性、环境因素、光合有效辐射、植物叶绿素含量、植物物种等因素共同决定，亦或通过经验法进行取值。

同时，上述的a、b、c、d为调整参数的取值范围是本实施例的一种优选做法，当然本领域技术人员可以根据实验来获取另一个范围，并对本公式进行优化或者替代，这里不再赘述；

通过所述诱虫模块对所述梨树的虫害进行治理，也有效保证梨树的虫害的防治水平，进一步提升整个梨树的诱虫效果和自动化管理水平；

所述施药模块包括施药单元和施药控制单元，所述施药单元用于将喷洒的药剂施加在所述梨树的树叶以及梨花中，以防止病害对所述梨树的伤害，所述施药控制单元用于对所述施药单元的施药量进行控制，以提升施药量的精准控制；所述施药单元包括抬升构件、存药罐、喷水嘴、管道、喷药泵和喷药嘴，所述抬升构件用于对所述喷药嘴的位置进行调整，以对不同高度不同位置的梨树进行施药，所述管道的两端分别连接所述存药罐和所述喷药嘴，所述喷药泵桥接在所述管道上，以将存药罐中的药物直接输送至所述喷药嘴处，存药罐中存储喷洒的药剂，且所述药剂是根据病害的种类选用，这是本领域的技术人员熟知的技术手段，因而在本实施例中不再一一赘述；

其中，所述抬升构件包括抬升杆、抬升驱动机构和抬升检测件，所述抬升杆的一端与所述巡检车的上顶部连接，所述抬升杆的另一端朝向远离所述巡检车上顶部的一侧垂直伸出，所述抬升驱动机构与所述抬升杆驱动连接，以驱动所述抬升杆进行伸缩动作，所述抬升检测件用于对所述抬升杆的抬升高度进行检测；

其中，所述抬升检测件与抬升驱动机构、抬升杆形成一个闭环控制，当所述抬升杆的抬升高度与设定值不符合时，所述抬升驱动机构就会驱动所述抬升杆进行抬升动作，以所述抬升杆能上升至设定的高度为止，若抬升高度超过设定的高度，则所述中央控制器则会控制所述抬升驱动机构驱动所述抬升杆进行回缩，使得所述抬升杆恢复到设定的高度；

所述施药控制单元根据下式计算梨树的等效叶面积Acreage：

Acreage＝e·S_总；

式中，S_总为对应梨树树冠的投影面积，操作者在太阳直射梨树时，测量所述梨树树冠的投影面积直接获得，e叶面积比例系数，其值受到梨树的品种、生长阶段、叶片形态、叶片密度、生长环境、栽培管理等因素，在申请人经过大量的研究中，e值可以通过在实验田间测量梨树的叶面积和树冠投影面积，然后通过线性回归分析等方法来计算，本实施例提供一些估算梨树叶面积的常用k值范围为0.5到1.5之间，但是，e值的具体取值需要根据实际情况进行评估和调整；

另外，值得注意的是，所述树冠投影面积S_总是指从树干的最外缘到树冠轮廓线的水平投影面积，可以通过在地面上测量或者使用遥感技术来估算。测量时，可以在树冠周围的地面上使用测量仪器或标尺，或者使用激光雷达或航空遥感数据来测量，这是本领域的技术人员熟知的，因而在本实施例中，不再赘述；

所述施药控制单元根据梨树的等效叶面积Acreage计算施药量Q：

Q＝Acreage·μ；

式中，μ为施药量系数，是一种经验值，其值根据梨树的树龄和病害或虫害种类而不同，在此不再一一赘述；

上述的施药量的计算是本实施例的一种优选做法，当然本领域技术人员可以根据实验来获取一个经验系数对本公式进行优化或者替代，这里不再赘述；

通过所述施药控制单元和所述施药单元的相互配合，使得施药量能根据不同梨树的树龄和叶片面积自适应的调整，以提升整个施药过程的精准性，也兼顾对不同病虫害类型进行调整，促使整个系统具有施肥时机把握准确的优点。

以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的保护范围，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的保护范围内，此外，随着技术发展其中的元素可以更新的。

Claims (8)

1.一种智能控制的梨树病虫害防治系统，所述梨树病虫害防治系统包括服务器、以及巡检车，其特征在于，所述梨树病虫害防治系统还包括土壤采样模块、图像采集模块、评估模块，所述服务器分别与所述土壤采样模块、图像采集模块和所述评估模块连接，所述土壤采样模块、图像采集模块和所述评估模块均设置在所述巡检车上；

所述土壤采样模块用于采集梨树生长的土壤数据，并根据采集得到的土壤数据对梨树的生长环境进行分析，以得出土壤环境的电导率，所述图像采集模块用于采集所述梨树的花样的图像数据，所述评估模块根据所述土壤采样模块的土壤数据和所述图像采集模块的花样的图像数据对梨树进行评估，并进行交互提示；

所述图像采集模块包括图像采集单元、数据传输单元和高度调整单元，所述图像采集单元用于采集所述梨树的花样的图像数据，所述数据传输单元用于将所述图像采集单元采集得到的所述梨树的花样的图像数据向所述评估模块进行传输，所述高度调整单元用于对所述图像采集单元的位置进行调整，以使所述图像采集单元能在不同的高度采集所述梨树的花样的图像数据；

其中，所述评估模块包括评估单元和交互单元，所述评估单元根据所述土壤采样模块的土壤数据和所述图像采集模块的花样的图像数据对梨树进行评估，所述交互单元将所述评估单元的评估结果向管理员进行交互提示。

2.根据权利要求1所述的一种智能控制的梨树病虫害防治系统，其特征在于，所述土壤采样模块包括伸缩单元、土壤采样单元以及土壤分析单元，所述伸缩单元用于对所述土壤采样单元的位置进行调整，所述土壤采样单元用于对生长的土壤数据进行采样，所述土壤分析单元根据土壤数据对梨树的生长环境进行分析；

其中，所述土壤采集单元设置在所述伸缩单元上，并在所述伸缩单元的伸缩调整下扎进所述梨树的根部土壤处。

3.根据权利要求2所述的一种智能控制的梨树病虫害防治系统，其特征在于，所述高度调整单元包括调整杆、高度检测件以及调整驱动机构，所述调整杆用于对所述图像采集单元的位置进行调整，以使所述图像采集单元在不同的高度对所述梨树的花样进行采集，所述高度检测件用于对所述调整杆的伸缩高度进行检测，所述调整驱动机构用于对所述调整杆进行驱动，以使所述调整杆能进行伸缩动作。

4.根据权利要求3所述的一种智能控制的梨树病虫害防治系统，其特征在于，所述图像采集单元包括采集探头以及数据存储器，所述采集探头用于采集所述梨树的花样的图像数据，所述数据存储器存储所述采集探头采集得到的所述梨树的花样的图像数据；

其中，所述采集探头设置在所述高度调整单元的调整杆上，并跟随所述调整杆的移动而移动。

5.根据权利要求4所述的一种智能控制的梨树病虫害防治系统，其特征在于，所述土壤采样单元包括测量仪、数据采集器以及基础数据库，所述测量仪用于采集所述土壤的电导率，所述数据采集器用于采集所述测量仪采集得到的电导率并进行存储，所述基础数据库中预置有各个梨树种植方位的正常状态下的土壤含水量和正常状态的电导率；

其中，所述测量仪在进行测试时，将所述测量仪的一端插入所述梨树根部的土壤中，以测得所述梨树根部周围不同土层的电导率。

6.根据权利要求5所述的一种智能控制的梨树病虫害防治系统，其特征在于，所述土壤分析单元获取梨树根部周围不同土层的电导率，并根据下式计算所述土壤的等效盐分指数Salt_content以及等效含水指数Water_IN：

式中，γ为比例系数，其值根据所述梨树不同的种植位置并由系统进行设定，θ为当前土壤含水量，θ_sat为饱和状态下的土壤含水量；θ_dry为干燥状态下的土壤含水量，EC为所述土壤的电导率，其值满足：

式中，k为校正系数，其值根据所述梨树不同的种植位置并由系统进行设定，R为土壤的电阻率，ρ为测量仪测得的土壤的电阻值，L为所述测量仪的电极间距离，其值根据测量仪的参数直接确定，A为所述测量仪的电极面积，其值根据测量仪的参数直接确定。

7.根据权利要求6所述的一种智能控制的梨树病虫害防治系统，其特征在于，所述评估单元获取所述图像采集单元采集得到的所述梨树的花样的图像数据，并对所述图像数据进行预处理，所述预处理包括灰度化和边缘提取，以分割出所述梨树开花区域，获取所述梨树开花区域中梨花的像素点的个数记为J，计算所述梨树开花区域的面积ZOOM_Flower：

ZOOM_Flower＝λ·J；

式中，λ为面积调整系数，满足：

式中，PPI为图像的分辨率，size为图像的物理尺寸，sensor为传感器的尺寸，τ为缩放比例，其中根据图像的实际缩放比例设定。此处取值：τ＝1。

8.根据权利要求7所述的一种智能控制的梨树病虫害防治系统，其特征在于，所述评估单元获取所述土壤的等效盐分指数Salt_content、等效含水指数Water_IN、开花区域的面积指数ZOOM_Flower计算评估指数Bounce：

式中，α、β、η为权重系数，具体的取值由管理员根据不同种植维度或经度设定，Salt_content为等效盐分指数的取值，Water_IN为等效含水指数的取值，

ZOOM_Flower为开花区域的面积指数的取值；

若所述评估指数Bounce小于设定的监控阈值Spray，则触发向管理员进行交互提示，并触发对所述梨树的护理。

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