CN117268261A - 一种基于履带式巡检车的西瓜长势采集与分析方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种基于履带式巡检车的西瓜长势采集与分析方法及系统，西瓜长势信息采集与西瓜长势分析软件采用激光测距雷达设备与多光谱数据分析来实现西瓜长势测量，通过履带式巡检车将测量数据传输到西瓜长势分析系统从而实现对西瓜长势的分析，该系统功能全面，能够记录西瓜根系长度、直径、各种面积、体积、根尖系数等参数，添加数据方便，多种色彩分级，轻松掌握根系结构和生长情况。

Description

一种基于履带式巡检车的西瓜长势采集与分析方法及系统

技术领域

本发明涉及履带车辆应用技术领域，更具体地，涉及一种基于履带式巡检车的西瓜长势采集与分析方法及系统。

背景技术

目前，在农业生产上，能够利用遥感监测技术跟踪监测病虫害进展情况，用于精准防治工作，做到及时发现、及时处理，利于早期防治。其原理是，病虫害会造成作物叶片细胞结构色素、水分、氮元素等性质发生变化，从而引起反射光谱的变化，所以病虫害作物的反射光谱和正常作物可见光到热红外波段的反射光谱有明显差异。

现有的农作物一般通过无人机技术进行农作物的监测，但是，由于西瓜是匍匐爬藤的农作物，具有很长的瓜藤，西瓜的长势不仅包括叶片，还包括了根系结构，无人机在进行农作物监测的时候需要飞行较低的角度，同时无人机的羽翼又很容易被瓜藤缠绕，从而发生故障。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于履带式巡检车的西瓜长势采集与分析方法及系统，西瓜长势信息采集与西瓜长势分析软件采用激光测距雷达设备与多光谱数据分析来实现西瓜长势测量，通过履带式巡检车将测量数据传输到西瓜长势分析系统从而实现对西瓜长势的分析，该系统功能全面，能够记录西瓜根系长度、直径、各种面积、体积、根尖系数等参数，添加数据方便，多种色彩分级，轻松掌握根系结构和生长情况。

一种基于履带式巡检车的西瓜长势采集与分析方法，包括以下步骤：

步骤一，获取履带式巡检车到达设定位置的RTK采点数据；

步骤二，获取履带式巡检车到达设定位置的西瓜长势图像；

步骤三，将获取的RTK采点数据以及西瓜长势图像实时回传到西瓜长势分析系统并存储；

步骤四，利用云计算对步骤三所得的西瓜长势图像逐帧与西瓜长势数据库图像进行比对，确定西瓜生长情况。

所述实现西瓜长势信息采集的履带式巡检车，包括：履带车本体1，所述履带车本体1的两侧均设有用于履带车本体1行走的履带，所述履带车本体1上部设有多关节机械臂2，所述多关节机械臂2的一端与履带车本体1连接，另一端连接工业摄像头3，通过多关节机械臂2扭转使得工业摄像头3能够根据秧苗生长状态实时调整工业摄像头3取像位置与角度，其特征在于：所述多关节机械臂2与所述工业摄像头3连接处设有转接板4，所述转接板4的一端连接多关节机械臂2，所述转接板4的另一端连接伸长板5的一端，所述伸长板5的另一端连接旋转板的一端，所述伸长板5用于延长臂展，所述旋转板的另一端与工业摄像头3转动连接，旋转板围绕伸长板5做一定的角度调节，更好适用于现场的实际作业情况。

进一步的,所述履带车本体1的前端和后端均设有激光雷达14，用于实时扫描巡检车运动路线上的障碍物，如有障碍物，车体自动绕行或者声光提醒避免巡检车碰撞到树木/人而造成的巡检事故,所述履带车本体1内还设有控制箱15，所述控制箱15内设有包括但不限于：RTK、工控机、端子排、充电器，所述控制箱15内置有控制系统，为巡检车作业提供智能指引,所述履带车本体1远离多关节机械臂2端设有天线18，用于接收北斗定位讯息，实时指引/反馈车辆运行轨迹，采用北斗微型定位，输入巡检路径可以实现自动化巡检，无需人工远程操作,所述履带车本体1的前端和后端均设有防护板19，用于拨开履带车在前进或者后退过程中履带前的瓜藤，避免车辆在行走过程中碾压瓜藤的作用。

在一些实施例中，在步骤一中，当获取履带式巡检车到达设定位置的RTK采点数据后，判断RTK信号的强弱，若RTK信号强，开启履带式巡检车自动运行模式，若RTK信号弱，控制履带式巡检车朝向正北方向并I MU校准，随后，开启履带式巡检车自动运行模式。

进一步的，履带式巡检车自动运行模式为：随着履带式巡检车自动运行，不断的获取RTK采点及该RTK采点的西瓜长势图像数据，并上传至西瓜长势分析系统进行比对、保存。

在一些实施例中，在步骤二中，西瓜长势包括但不限于西瓜叶片、西瓜根系长度、直径、各种面积、体积、根尖系数。

在一些实施例中，在步骤三中，利用5G移动无线网络，基于卷积神经网络CNN视频压缩方法，将采集的数据实时传输到远程云服务器。

在一些实施例中，还包括步骤五，西瓜病虫害预警，利用云计算对步骤三所得的西瓜长势图像逐帧与西瓜病虫害数据库图像进行比对，筛选出相似度达到70％以上的照片，列示具体区域，预警病虫害范围、种类、特征、危害程度和防治措施并提出相应病虫害预警。

进一步的，西瓜长势分析系统包括西瓜病虫害数据库，建立西瓜病虫害数据库包括以下步骤：

拍摄西瓜各生长期不同病虫害的特异照片及具有显著特征的局部照片，连同各病害、虫害的样本照片和防治措施分类存储在病虫害数据库中，作为云计算的比较依据；所述特异照片是西瓜在特定生长期受到特定的病害、虫害或者不良管理影响正常生长发育时区别于其他病虫害或者正常生长发育表现的统一格式的特征照片；所述局部照片是西瓜受到病虫害的局部、有限株数或者单株的区别于其他病虫害表现的统一格式的特征照片。

在一些实施例中，采用激光测距雷达设备与多光谱数据分析来实现西瓜长势测量。

在一些实施例中，采集结束后回到起始位置后，将履带式巡检车行驶至起始位置后，点击履带式巡检车的触摸屏上的巡检按钮，履带式巡检车自动运行。

一种基于履带式巡检车的西瓜长势采集与分析系统，包括以下模块：

第一获取模块，用于获取履带式巡检车到达设定位置的RTK采点数据；

第二获取模块，用于获取履带式巡检车到达设定位置的西瓜长势图像；

传输模块，用于将获取的RTK采点数据以及西瓜长势图像实时回传到西瓜长势分析系统并存储；

计算分析模块，用于利用云计算对步骤三所得的西瓜长势图像逐帧与西瓜长势数据库图像进行比对，确定西瓜生长情况。

在一些实施例中，在第一获取模块，当获取履带式巡检车到达设定位置的RTK采点数据后，判断RTK信号的强弱，若RTK信号强，开启履带式巡检车自动运行模式，若RTK信号弱，控制履带式巡检车朝向正北方向并I MU校准，随后，开启履带式巡检车自动运行模式。

进一步的，履带式巡检车自动运行模式为：随着履带式巡检车自动运行，不断的获取RTK采点及该RTK采点的西瓜长势图像数据，并上传至西瓜长势分析系统进行比对、保存。

在一些实施例中，在第二获取模块中，西瓜长势包括但不限于西瓜叶片、西瓜根系长度、直径、各种面积、体积、根尖系数。

在一些实施例中，在传输模块中，利用5G移动无线网络，基于卷积神经网络CNN视频压缩方法，将采集的数据实时传输到远程云服务器。

在一些实施例中，还包括西瓜病虫害预警模块，用于利用云计算对步骤三所得的西瓜长势图像逐帧与西瓜病虫害数据库图像进行比对，筛选出相似度达到70％以上的照片，列示具体区域，预警病虫害范围、种类、特征、危害程度和防治措施并提出相应病虫害预警。

在一些实施例中，采用激光测距雷达设备与多光谱数据分析来实现西瓜长势测量。

本发明的有益效果：提供一种基于履带式巡检车的西瓜长势采集与分析方法及系统，西瓜长势信息采集与西瓜长势分析软件采用激光测距雷达设备与多光谱数据分析来实现西瓜长势测量，通过履带式巡检车将测量数据传输到西瓜长势分析系统从而实现对西瓜长势的分析，该系统功能全面，能够记录西瓜根系长度、直径、各种面积、体积、根尖系数等参数，添加数据方便，多种色彩分级，轻松掌握根系结构和生长情况。

附图说明

结合以下附图一起阅读时，将会更加充分地描述本申请内容的上述和其他特征。可以理解，这些附图仅描绘了本申请内容的若干实施方式，因此不应认为是对本申请内容范围的限定。通过采用附图，本申请内容将会得到更加明确和详细地说明。

图1为本申请第1实施例所述的基于履带式巡检车的西瓜长势采集与分析方法的整体流程示意图。

图2为本申请第2实施例所述的基于履带式巡检车的西瓜长势采集与分析系统的示意图。

图3为本申请的履带式巡检车的结构示意图。

主要元件符号说明：

履带车本体1、多关节机械臂2、工业摄像头3、转接板4、伸长板5、激光雷达14、控制箱15、天线18、防护板19。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。

同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

如图1所示，一种基于履带式巡检车的西瓜长势采集与分析方法，包括以下步骤：

步骤一，获取履带式巡检车到达设定位置的RTK采点数据，当获取履带式巡检车到达设定位置的RTK采点数据后，判断RTK信号的强弱，若RTK信号强，开启履带式巡检车自动运行模式，若RTK信号弱，控制履带式巡检车朝向正北方向并I MU校准，随后，开启履带式巡检车自动运行模式，履带式巡检车自动运行模式为：随着履带式巡检车自动运行，不断的获取RTK采点及该RTK采点的西瓜长势图像数据，并上传至西瓜长势分析系统进行比对、保存。

步骤二，获取履带式巡检车到达设定位置的西瓜长势图像；西瓜长势包括但不限于西瓜叶片、西瓜根系长度、直径、各种面积、体积、根尖系数。

步骤三，将获取的RTK采点数据以及西瓜长势图像实时回传到西瓜长势分析系统并存储；利用5G移动无线网络，基于卷积神经网络CNN视频压缩方法，将采集的数据实时传输到远程云服务器。

步骤四，利用云计算对步骤三所得的西瓜长势图像逐帧与西瓜长势数据库图像进行比对，确定西瓜生长情况。

步骤五，西瓜病虫害预警，利用云计算对步骤三所得的西瓜长势图像逐帧与西瓜病虫害数据库图像进行比对，筛选出相似度达到70％以上的照片，列示具体区域，预警病虫害范围、种类、特征、危害程度和防治措施并提出相应病虫害预警，西瓜长势分析系统包括西瓜病虫害数据库，建立西瓜病虫害数据库包括以下步骤：拍摄西瓜各生长期不同病虫害的特异照片及具有显著特征的局部照片，连同各病害、虫害的样本照片和防治措施分类存储在病虫害数据库中，作为云计算的比较依据；所述特异照片是西瓜在特定生长期受到特定的病害、虫害或者不良管理影响正常生长发育时区别于其他病虫害或者正常生长发育表现的统一格式的特征照片；所述局部照片是西瓜受到病虫害的局部、有限株数或者单株的区别于其他病虫害表现的统一格式的特征照片。

如图3所示，所述实现西瓜长势信息采集的履带式巡检车，包括：履带车本体1，所述履带车本体1的两侧均设有用于履带车本体1行走的履带，所述履带车本体1上部设有多关节机械臂2，所述多关节机械臂2的一端与履带车本体1连接，另一端连接工业摄像头3，通过多关节机械臂2扭转使得工业摄像头3能够根据秧苗生长状态实时调整工业摄像头3取像位置与角度，其特征在于：所述多关节机械臂2与所述工业摄像头3连接处设有转接板4，所述转接板4的一端连接多关节机械臂2，所述转接板4的另一端连接伸长板5的一端，所述伸长板5的另一端连接旋转板的一端，所述伸长板5用于延长臂展，所述旋转板的另一端与工业摄像头3转动连接，旋转板围绕伸长板5做一定的角度调节，更好适用于现场的实际作业情况。

进一步的,所述履带车本体1的前端和后端均设有激光雷达14，用于实时扫描巡检车运动路线上的障碍物，如有障碍物，车体自动绕行或者声光提醒避免巡检车碰撞到树木/人而造成的巡检事故,所述履带车本体1内还设有控制箱15，所述控制箱15内设有包括但不限于：RTK、工控机、端子排、充电器，所述控制箱15内置有控制系统，为巡检车作业提供智能指引,所述履带车本体1远离多关节机械臂2端设有天线18，用于接收北斗定位讯息，实时指引/反馈车辆运行轨迹，采用北斗微型定位，输入巡检路径可以实现自动化巡检，无需人工远程操作,所述履带车本体1的前端和后端均设有防护板19，用于拨开履带车在前进或者后退过程中履带前的瓜藤，避免车辆在行走过程中碾压瓜藤的作用。

采用激光测距雷达设备与多光谱数据分析来实现西瓜长势测量，采集结束后回到起始位置后，将履带式巡检车行驶至起始位置后，点击履带式巡检车的触摸屏上的巡检按钮，履带式巡检车自动运行。

实施例2：

如图2所示，一种基于履带式巡检车的西瓜长势采集与分析系统，包括以下模块：

第一获取模块，用于获取履带式巡检车到达设定位置的RTK采点数据；在第一获取模块，当获取履带式巡检车到达设定位置的RTK采点数据后，判断RTK信号的强弱，若RTK信号强，开启履带式巡检车自动运行模式，若RTK信号弱，控制履带式巡检车朝向正北方向并IMU校准，随后，开启履带式巡检车自动运行模式；履带式巡检车自动运行模式为：随着履带式巡检车自动运行，不断的获取RTK采点及该RTK采点的西瓜长势图像数据，并上传至西瓜长势分析系统进行比对、保存。

第二获取模块，用于获取履带式巡检车到达设定位置的西瓜长势图像；在第二获取模块中，西瓜长势包括但不限于西瓜叶片、西瓜根系长度、直径、各种面积、体积、根尖系数。

传输模块，用于将获取的RTK采点数据以及西瓜长势图像实时回传到西瓜长势分析系统并存储；在传输模块中，利用5G移动无线网络，基于卷积神经网络CNN视频压缩方法，将采集的数据实时传输到远程云服务器。

计算分析模块，用于利用云计算对步骤三所得的西瓜长势图像逐帧与西瓜长势数据库图像进行比对，确定西瓜生长情况。

西瓜病虫害预警模块，用于利用云计算对步骤三所得的西瓜长势图像逐帧与西瓜病虫害数据库图像进行比对，筛选出相似度达到70％以上的照片，列示具体区域，预警病虫害范围、种类、特征、危害程度和防治措施并提出相应病虫害预警。

采用激光测距雷达设备与多光谱数据分析来实现西瓜长势测量。

本发明的有益效果：提供一种基于履带式巡检车的西瓜长势采集与分析方法及系统，西瓜长势信息采集与西瓜长势分析软件采用激光测距雷达设备与多光谱数据分析来实现西瓜长势测量，通过履带式巡检车将测量数据传输到西瓜长势分析系统从而实现对西瓜长势的分析，该系统功能全面，能够记录西瓜根系长度、直径、各种面积、体积、根尖系数等参数，添加数据方便，多种色彩分级，轻松掌握根系结构和生长情况。

尽管本申请已公开了多个方面和实施方式，但是其它方面和实施方式对本领域技术人员而言将是显而易见的，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。本申请公开的多个方面和实施方式仅用于举例说明，其并非旨在限制本申请，本申请的实际保护范围以权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于履带式巡检车的西瓜长势采集与分析方法，包括以下步骤：

步骤一，获取履带式巡检车到达设定位置的RTK采点数据；

步骤二，获取履带式巡检车到达设定位置的西瓜长势图像；

步骤三，将获取的RTK采点数据以及西瓜长势图像实时回传到西瓜长势分析系统并存储；

步骤四，利用云计算对步骤三所得的西瓜长势图像逐帧与西瓜长势数据库图像进行比对，确定西瓜生长情况。

2.如权利要求1所述的基于履带式巡检车的西瓜长势采集与分析方法，其特征在于，在步骤一中，当获取履带式巡检车到达设定位置的RTK采点数据后，判断RTK信号的强弱，若RTK信号强，开启履带式巡检车自动运行模式，若RTK信号弱，控制履带式巡检车朝向正北方向并IMU校准，随后，开启履带式巡检车自动运行模式。

3.如权利要求1所述的基于履带式巡检车的西瓜长势采集与分析方法，其特征在于，履带式巡检车自动运行模式为：随着履带式巡检车自动运行，不断的获取RTK采点及该RTK采点的西瓜长势图像数据，并上传至西瓜长势分析系统进行比对、保存。

4.如权利要求1所述的基于履带式巡检车的西瓜长势采集与分析方法，其特征在于，在步骤二中，西瓜长势包括但不限于西瓜叶片、西瓜根系长度、直径、各种面积、体积、根尖系数。

5.如权利要求1所述的基于履带式巡检车的西瓜长势采集与分析方法，其特征在于，在步骤三中，利用5G移动无线网络，基于卷积神经网络CNN视频压缩方法，将采集的数据实时传输到远程云服务器。

6.如权利要求1所述的基于履带式巡检车的西瓜长势采集与分析方法，其特征在于，还包括步骤五，西瓜病虫害预警，利用云计算对步骤三所得的西瓜长势图像逐帧与西瓜病虫害数据库图像进行比对，筛选出相似度达到70％以上的照片，列示具体区域，预警病虫害范围、种类、特征、危害程度和防治措施并提出相应病虫害预警。

7.如权利要求1所述的基于履带式巡检车的西瓜长势采集与分析方法，其特征在于，西瓜长势分析系统包括西瓜病虫害数据库，建立西瓜病虫害数据库包括以下步骤：

拍摄西瓜各生长期不同病虫害的特异照片及具有显著特征的局部照片，连同各病害、虫害的样本照片和防治措施分类存储在病虫害数据库中，作为云计算的比较依据；所述特异照片是西瓜在特定生长期受到特定的病害、虫害或者不良管理影响正常生长发育时区别于其他病虫害或者正常生长发育表现的统一格式的特征照片；所述局部照片是西瓜受到病虫害的局部、有限株数或者单株的区别于其他病虫害表现的统一格式的特征照片。

8.如权利要求1所述的基于履带式巡检车的西瓜长势采集与分析方法，其特征在于，所述实现西瓜长势信息采集的履带式巡检车，包括：履带车本体(1)，所述履带车本体(1)的两侧均设有用于履带车本体(1)行走的履带，所述履带车本体(1)上部设有多关节机械臂(2)，所述多关节机械臂(2)的一端与履带车本体(1)连接，另一端连接工业摄像头(3)，通过多关节机械臂(2)扭转使得工业摄像头(3)能够根据秧苗生长状态实时调整工业摄像头(3)取像位置与角度，其特征在于：所述多关节机械臂(2)与所述工业摄像头(3)连接处设有转接板(4)，所述转接板(4)的一端连接多关节机械臂(2)，所述转接板(4)的另一端连接伸长板(5)的一端，所述伸长板(5)的另一端连接旋转板的一端，所述伸长板(5)用于延长臂展，所述旋转板的另一端与工业摄像头(3)转动连接，旋转板围绕伸长板(5)做一定的角度调节，更好适用于现场的实际作业情况。

9.如权利要求8所述的基于履带式巡检车的西瓜长势采集与分析方法，其特征在于，所述履带车本体(1)的前端和后端均设有激光雷达(14)，用于实时扫描巡检车运动路线上的障碍物，如有障碍物，车体自动绕行或者声光提醒避免巡检车碰撞到树木/人而造成的巡检事故,所述履带车本体(1)内还设有控制箱(15)，所述控制箱(15)内设有包括但不限于：RTK、工控机、端子排、充电器，所述控制箱(15)内置有控制系统，为巡检车作业提供智能指引,所述履带车本体(1)远离多关节机械臂(2)端设有天线(18)，用于接收北斗定位讯息，实时指引/反馈车辆运行轨迹，采用北斗微型定位，输入巡检路径可以实现自动化巡检，无需人工远程操作,所述履带车本体(1)的前端和后端均设有防护板(19)，用于拨开履带车在前进或者后退过程中履带前的瓜藤，避免车辆在行走过程中碾压瓜藤的作用。

10.一种基于履带式巡检车的西瓜长势采集与分析系统，包括以下模块：

第一获取模块，用于获取履带式巡检车到达设定位置的RTK采点数据；

第二获取模块，用于获取履带式巡检车到达设定位置的西瓜长势图像；

传输模块，用于将获取的RTK采点数据以及西瓜长势图像实时回传到西瓜长势分析系统并存储；

计算分析模块，用于利用云计算对步骤三所得的西瓜长势图像逐帧与西瓜长势数据库图像进行比对，确定西瓜生长情况。