CN217136143U - 作物生长过程自动观测装置和系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型实施例的作物生长过程观察装置和系统，涉及农业研究技术领域，通过将支架固定在作物种植地域的底面上，并设置于该支架上的图像采集器对应于作物种植地域的作物，从而采集作物的图像数据，以此对图像数据进行分析达到对作物生长过程的自动观测效果，而在支架上设置的驱赶器则能够驱赶动物，从而防止野外动物对作物和设备干扰，甚至导致作物和设备损坏的后果，提升了设备的户外应用能力，减少了人为维护的过程，提高了设备的寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及农业研究技术领域，尤其是涉及一种作物生长过程自动观测装置和系统。
背景技术
作物生长过程近地监测技术是原位观测作物物候的重要手段，具有极高的时间分辨率优势，且空间分辨率适中；同时它是地面人工观测和低空无人机和高空卫星遥感的纽带，可以较好的补充人工观测和航空、航天遥感的数据源，是实现作物生长过程时空尺度推绎的有力工具。
现今，越来越多的地面观测试验都建立了塔基/支架的作物生长过程近地监测设备，通过安装数码相机来实现对作物生长过程的连续观测，从而可以更好的理解作物物候过程与光合作用等生长节律的关系，促进区域的粮食安全等。利用数码相机对作物的每日高频自动拍照，结合无线网络自动传输、服务器接收、数字化自动信息提取，可以确定动态作物生长过程信息。相比于人工采样，大大减少了人工成本，更重要的是其逐日连续的拍照，避免了作物生长过程关键生育期的数据缺失或遗漏。
然而，由于野外动物会影响对设备造成干扰，甚至造成作物和设备损坏。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种作物生长过程自动观测装置和系统，能够防止野外动物的干扰。
第一方面，本实用新型提供一种作物生长过程自动观测装置，包括支架、图像采集器和驱赶器；所述支架用于固定于作物种植地域的地面上，所述图像采集器设置于所述支架上，对应于所述作物种植地域的作物，用于采集所述作物的图像数据，所述驱赶器设置于所述支架，用于驱赶动物。
在可选的实施方式中，所述驱赶器包括氨水、爆闪灯、声波驱赶器、风力响铃器、烟雾弹和驱赶弹中的一种或几种。
在可选的实施方式中，所述支架的底部与地面之间通过水泥和钢丝绳加固。
在可选的实施方式中，所述图像采集器相对于所述支架能够转动。
在可选的实施方式中，所述支架上连接有角度调节器，所述图像采集器连接于所述角度调节器，所述角度调节器能够带动所述图像采集器相对于所述支架转动。
在可选的实施方式中，所述支架上设置有太阳能板，所述太阳能板与所述图像采集器和所述驱赶器电连接。
在可选的实施方式中，所述支架上设置有控制组件，所述图像采集器能够在所述控制组件的控制下采集所述图像数据，所述驱赶器能够在所述控制组件的控制下工作。
在可选的实施方式中，所述控制组件包括收发器、数据采集器、存储器和防护箱；所述防护箱设置于所述支架，所述收发器设置于所述防护箱外，并与所述图像采集器电连接，所述收发器能够接收所述图像数据并将所述图像数据发送至数据处理中心，所述数据采集器和所述存储器均设置所述防护箱内，所述数据采集器与所述图像采集器电连接，能够控制所述图像采集器工作，所述存储器与所述图像采集器电连接，能够存储未被所述收发器发送出去的图像数据。
在可选的实施方式中，所述收发器包括3G/4G/5G天线。
第二方面，本实用新型提供一种作物生长过程自动观测系统，包括数据处理中心以及如前述实施方式任一项所述的作物生长过程自动观测装置，其中，所述数据处理中心与所述图像采集器电连接，能够接收所述图像数据。
本实用新型实施例的作物生长过程观察装置和系统，通过将支架固定在作物种植地域的底面上，并设置于该支架上的图像采集器对应于作物种植地域的作物，从而采集作物的图像数据，以此对图像数据进行分析达到对作物生长过程的自动观测效果，而在支架上设置的驱赶器则能够驱赶动物，从而防止野外动物对作物和设备干扰，甚至导致作物和设备损坏的后果，提升了设备的户外应用能力，减少了人为维护的过程，提高了设备的寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例作物生长过程自动观测系统的示意图。
图标：100-作物生长过程自动观测装置；110-支架；110-图像采集器；120-驱赶器；130-角度调节器；140-控制组件；141-防护箱；142-数据采集器；143-存储器；144-收发器；150-太阳能板；300-数据处理中心；310-信号塔；320-服务器。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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实用新型中的具体含义。
下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
请参考图1，本实用新型实施例提供了一种作物生长过程自动观测系统，该作物生长过程自动观测系统包括数据处理中心300以及作物生长过程自动观测装置100，作物生长过程自动观测装置100包括支架110、图像采集器和驱赶器120，支架110用于固定于作物种植地域的地面上，图像采集器设置于支架110上，对应于作物种植地域的作物，用于采集作物的图像数据，其中，图像采集器与数据处理中心300电连接，从而该图像数据能够传输至数据处理中心300，数据处理中心300则能够接收该图像数据，并对该图像数据进行处理，以分析出作物当前长势；驱赶器120设置于支架110，用于驱赶动物。
由此，通过将支架110固定在作物种植地域的底面上，并设置于该支架110上的图像采集器对应于作物种植地域的作物，从而采集作物的图像数据，以此对图像数据进行分析达到对作物生长过程的自动观测效果，而在支架110上设置的驱赶器120则能够驱赶动物，从而防止野外动物对作物和设备干扰，甚至导致作物和设备损坏的后果，提升了设备的户外应用能力，减少了人为维护的过程，提高了设备的寿命。
数据处理中心300通常包括信号塔310和服务器320，信号塔310同时与图像采集器和服务器320电连接，能够接收图像数据并将图像数据传输至服务器320，服务器320能够接收并处理图像数据，以得到作物长势。而对于数据处理中心300如何根据图像数据得到作物长势，则是本领域常用的技术，例如可以是按照如下方式实现：
在信号塔310接收到图像数据的情况下，信号塔310将接收到的图像数据发送至服务器320，服务器320则在接收到图像数据的情况下，将图像数据与预先存储的图像资料库中的图像进行比对，经过质量检验、标准化处理、进行图像特征提取。随后服务器320将提取出的图像特征与图像特征算法库的图像进行匹配，判断出数据营养生长阶段或生殖生长阶段，其中，在营养生长阶段主要表现为图像呈渐进性变化特征，即两个阶段从图像上看仅有量的变化，没有质的改变，而生殖生长阶段图像上表面出明显的突变型特征，会出现清晰的新结构。最后在作物发育期图像中渐进性无质变的营养生长阶段通过收集作物的几何、位置、顶点等统计特征，结合作物的高度、叶像素面积等信息进行综合判断；在图像突变型的具明显新结构体出现的出苗期与生殖生长阶段通过识别和检测作物的突变性特征或显著性特征来完成。
其中，可以将图像采集器的光轴设置为水平，同时在作物种植地域设立标杆。服务器320可以将图像数据提取出高度数据，然后将高度数据换算为标杆上的尺寸单位，以此得到作物的当前作物的实际高度。
在一些实施例中，驱赶器120设置于支架110的顶部，驱赶器120包括氨水、爆闪灯、声波驱赶器120、风力响铃器、烟雾弹和驱赶弹中的一种或几种，从而驱赶如鸟类等动物，驱赶范围广、灵活性强，驱赶效果好，其中，在本实施例中，驱赶器120可以采用声波驱赶器120，声波驱赶器120在鸟类等动物靠近时，皆可以释放变频超声波，以驱赶鸟类。
为了保证支架110在地面上更为稳定，防止被大风等环境因素影响，因此在支架110的底部与地面之间通过水泥和钢丝绳加固。而支架110的高度则取决于实际作物的高度，通常为6～10m。
图像采集器可以如数码相机、摄像机等能够采集图像的设备，其具体设置于支架110的顶部，且该图像采集器相对于支架110能够在转动，例如在竖直面转动或水平面转动，从而能够根据实际需要变更观测角度，提升图像数据的丰富度。
具体的，在支架110的顶部设置有角度调节器130，角度调节器130可以采用现有市场的成品构件，图像采集器连接于该角度调节器130，从而通过角度调节器130即可实现图像采集器相对于支架110的转动，其中，通过设置的角度调节器130可以进行例如0-60°观测角的自动变角过程。
图像采集器可以是以有线或无线的方式与数据处理中心300电连接，而在本实施例中，支架110上设置有控制组件140，图像采集器能够在控制组件140的控制下采集图像数据，驱赶器120能够在控制组件140的控制下工作，例如可以控制图像采集器在每天的8点至18点之间，每一小时拍照一次，获取一次图像数据，由此，图像采集器通过控制组件140间接性地与数据处理中心300电连接。
控制组件140包括收发器144、数据采集器142、存储器143和防护箱141；防护箱141设置于支架110，收发器144设置于防护箱141外，并与图像采集器电连接，收发器144能够接收图像数据并将图像数据发送至数据处理中心300，数据采集器142和存储器143均设置防护箱141内，数据采集器142与图像采集器电连接，能够控制图像采集器工作，存储器143与图像采集器电连接，能够存储未被收发器144发送出去的图像数据。其中，防护箱141具有防水、防潮、防尘等工业级防护效果，从而保护设置在其内部的数据采集器142，收发器144包括3G/4G/5G天线，从而通过3G/4G/5G网络将图像采集器采集到的图像数据传输至信号塔310，信号传输更为稳定，另外存储器143可以是SD卡，从而在收发器144信号较弱导致图像数据发送失败时，能够将数据直接存储在存储器143中，由此保障了作物生长过程图像采集的稳定性。
支架110的顶部设置有太阳能板150，太阳能板150与图像采集器和驱赶器120电连接，同时该太阳能板150与控制组件140电连接，从而起到为图像采集器、驱赶器120以及控制组件140的数据采集器142、收发器144等电性元件供电的作用。
综上，本实用新型实施例的作物生长过程观察装置和系统，通过将支架110固定在作物种植地域的底面上，并设置于该支架110上的图像采集器对应于作物种植地域的作物，从而采集作物的图像数据，以此对图像数据进行分析达到对作物生长过程的自动观测效果，而在支架110上设置的驱赶器120则能够驱赶动物，从而防止野外动物对作物和设备干扰，甚至导致作物和设备损坏的后果，提升了设备的户外应用能力，减少了人为维护的过程，提高了设备的寿命。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种作物生长过程自动观测装置，其特征在于，包括支架、图像采集器和驱赶器；所述支架用于固定于作物种植地域的地面上，所述图像采集器设置于所述支架上，对应于所述作物种植地域的作物，用于采集所述作物的图像数据，所述驱赶器设置于所述支架，用于驱赶动物。
2.根据权利要求1所述的作物生长过程自动观测装置，其特征在于，所述驱赶器包括氨水、爆闪灯、声波驱赶器、风力响铃器、烟雾弹和驱赶弹中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的作物生长过程自动观测装置，其特征在于，所述支架的底部与地面之间通过水泥和钢丝绳加固。
4.根据权利要求1所述的作物生长过程自动观测装置，其特征在于，所述图像采集器相对于所述支架能够转动。
5.根据权利要求4所述的作物生长过程自动观测装置，其特征在于，所述支架上连接有角度调节器，所述图像采集器连接于所述角度调节器，所述角度调节器能够带动所述图像采集器相对于所述支架转动。
6.根据权利要求1所述的作物生长过程自动观测装置，其特征在于，所述支架上设置有太阳能板，所述太阳能板与所述图像采集器和所述驱赶器电连接。
7.根据权利要求1所述的作物生长过程自动观测装置，其特征在于，所述支架上设置有控制组件，所述图像采集器能够在所述控制组件的控制下采集所述图像数据，所述驱赶器能够在所述控制组件的控制下工作。
8.根据权利要求7所述的作物生长过程自动观测装置，其特征在于，所述控制组件包括收发器、数据采集器、存储器和防护箱；所述防护箱设置于所述支架，所述收发器设置于所述防护箱外，并与所述图像采集器电连接，所述收发器能够接收所述图像数据并将所述图像数据发送至数据处理中心，所述数据采集器和所述存储器均设置所述防护箱内，所述数据采集器与所述图像采集器电连接，能够控制所述图像采集器工作，所述存储器与所述图像采集器电连接，能够存储未被所述收发器发送出去的图像数据。
9.根据权利要求8所述的作物生长过程自动观测装置，其特征在于，所述收发器包括3G/4G/5G天线。
10.一种作物生长过程自动观测系统，其特征在于，包括数据处理中心以及如权利要求1-9任一项所述的作物生长过程自动观测装置，其中，所述数据处理中心与所述图像采集器电连接，能够接收所述图像数据。
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