CN218496153U - 一种粮棉作物长势动态监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及作物长势动态监测技术领域，具体涉及一种粮棉作物长势动态监测装置，包括观测立杆、扭力旋转臂、横臂以及作物长势观测仪，观测立杆竖直设置，扭力旋转臂设置于横臂的中部，横臂通过扭力旋转臂水平设置于观测立杆，且扭力旋转臂能够带动横臂在水平面内转动，作物长势观测仪固定于横臂的一端，横臂能够带动作物长势观测仪在水平面内转动。本实用新型提供的粮棉作物长势动态监测装置每天在一定时间内逐时开展图像采集和不定期视频采集，并将采集到的相关信息利用数据传输系统将图像或视频传输至数据中心站，增加了拍摄角度，提升了作物冠层长势图像拍摄针对性，进一步提高了作物观测的自动化水平，节约人工和经济成本。

Description

一种粮棉作物长势动态监测装置

技术领域

本实用新型涉及作物长势动态监测技术领域，具体涉及一种粮棉作物长势动态监测装置。

背景技术

目前，相关单位已组建由多套高杆/矮杆连作粮棉作物小气候观测站组成的农田小气候观测站网，并针对矮杆粮棉作物小麦、棉花，高杆粮棉作物玉米等的生长特点，在农田小气候观测站的横杆上加装了一种新型的作物长势观测仪，初步实现了小麦、玉米、棉花等粮棉作物长势的实时监测，并基于该种新型的作物长势观测仪拍摄的高清图像，在图像深度学习技术的支撑下，探索了小麦、玉米等作物发育期、生物量、株高等要素智能识别技术的研发，为当前农业气象基本观测提供有利补充，为农业气象自动观测提供数据支撑。

由于作物长势观测仪安装位置在较高的横杆上，且横臂与粮棉作物种植垄向平行，这导致摄像头拍摄角度、拍摄高度受到限制，同一时次仅能在较高高度上同一拍摄角度仅能拍摄近景、远景各一张图片，且无法拍摄摄像头正下方和其他角度下作物的生长状况，小麦抽穗、玉米抽雄、棉花开花结铃等粮棉作物冠层生长细节无法被精细捕捉，导致作物长势图像识别精度受限，对农业气象观测自动化和智慧农业气象服务产生造成较大影响。且小麦、玉米、棉花等作物最终高度各不相同，将作物长势观测仪安装于较高的高度，且持续在固定角度、固定高度下通过变焦来获取粮棉作物冠层生长状况极大的限制了作物冠层生长细节的捕捉，需开展定期或不定期的人工补充观测，增加了人工和经济成本的支出，同时也大大降低了观测的效率和自动化观测的水平。

发明内容

本实用新型针对目前现有的作物长势观测仪由于高度角度一定导致的作物长势图像识别精度受限等问题，提出了一种粮棉作物长势动态监测装置。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为，一种粮棉作物长势动态监测装置，包括观测立杆、扭力旋转臂、横臂以及作物长势观测仪，所述观测立杆竖直设置，所述扭力旋转臂设置于所述横臂的中部，所述横臂通过所述扭力旋转臂水平设置于所述观测立杆，且所述扭力旋转臂能够带动所述横臂在水平面内转动，所述作物长势观测仪固定于所述横臂的一端，所述横臂能够带动所述作物长势观测仪在水平面内转动。

优选的，所述横臂能够转动至与作物垄作方向垂直或平行的位置。

优选的，还包括智能控制设备，所述智能控制设备包括供电系统，所述供电系统连接有蓄电池，所述供电系统与所述扭力旋转臂连接并能够为所述扭力旋转臂供电，所述智能控制设备能够控制所述扭力旋转臂以带动所述横臂在水平面内转动。

优选的，所述智能控制设备还包括定时装置，所述定时装置能够控制所述作物长势观测仪对作物进行定时的信息采集。

优选的，所述扭力旋转臂包括扭力装置以及锁死装置，所述扭力装置能够给予所述横臂在水平面内转动的动力，所述锁死装置能够固定所述横臂与所述观测立杆的相对位置。

优选的，所述扭力旋转臂还包括电线和控制线，所述扭力旋转臂通过所述电线与所述供电系统连接，所述扭力旋转臂通过所述控制线与所述智能控制设备连接。

优选的，还包括数据传输系统和数据中心站，所述作物长势观测仪能够将采集的信息通过所述数据传输系统传输给所述数据中心站。

优选的，所述作物长势观测仪采集的信息包括图片形式和视频形式。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的粮棉作物长势动态监测装置每天在一定时间内逐时开展图像采集和不定期视频采集，并将采集到的相关信息利用数据传输系统将图像或视频传输至数据中心站，增加了拍摄角度，提升了作物冠层长势图像拍摄的针对性，进一步提高了作物观测的自动化水平，节约人工和经济成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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为本实用新型所述的粮棉作物长势动态监测装置的简单结构示意图。

图中：1、观测立杆，2、扭力旋转臂，3、横臂，4、作物长势观测仪，5、智能控制设备。

具体实施方式

为使得本实用新型的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本具体实施例中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。

如图1所示，在本实施例中，本实用新型提出的粮棉作物长势动态监测装置包括观测立杆1、扭力旋转臂2、横臂3以及作物长势观测仪4，观测立杆1竖直设置，扭力旋转臂2设置于横臂3的中部，横臂3通过扭力旋转臂2水平设置于观测立杆1，且扭力旋转臂2能够带动横臂3在水平面内转动，作物长势观测仪4固定于横臂3的一端，横臂3能够带动作物长势观测仪4在水平面内转动。具体的，扭力旋转臂2可设置为电机加齿轮啮合的结构来带动横臂3在水平面内转动，即电机驱动齿轮转动，从而带动与齿轮固定的横臂3转动，也可采用电机加转动臂的结构形式来实现，转动臂一端与电机驱动轴固定，电机驱动轴转动时带动转动臂转动，转动臂带动横臂3转动，因此，扭力旋转臂2的实现方式较多样，在此不做过多的赘述。为进一步提高该粮棉作物长势动态监测装置的自动化程度，还包括智能控制设备5，智能控制设备5包括供电系统，供电系统连接有蓄电池，供电系统与扭力旋转臂2连接并能够为扭力旋转臂2供电，智能控制设备5能够控制扭力旋转臂2以带动横臂3在水平面内转动，具体的，智能控制设备5可采用PLC控制系统来对努力旋转臂2进行启停的控制，也可采用其他的控制系统，例如DCS控制系统等。智能控制设备5还包括定时装置，定时装置能够控制作物长势观测仪4对作物进行定时的信息采集，定时装置的实现同样可通过PLC控制系统来进行定时。具体的，作物长势观测仪4可选择ZQZ-TIM型作物长势观测仪，也可根据实际需要选择其他型号的观测仪。

在扭力旋转臂2的作用下，横臂3能够转动至与作物垄作方向垂直或平行的位置。具体的，扭力旋转臂2包括扭力装置以及锁死装置，扭力装置能够给予横臂3在水平面内转动的动力，如前述，扭力装置可以是电机等动力部件，锁死装置能够固定横臂3与观测立杆1的相对位置，具体的，锁死装置可以由某种止挡部件来实现，例如可通过在横臂3的下端面开设通孔，在观测立杆1上设置多个电控可上下伸缩的止挡杆，当横臂3转动到相应角度停止转动后，止挡杆往上运动插入通孔内，从而锁死横臂3的位置；当然，除以上结构形式外，锁死装置也可选择其他结构形式，例如可通过设置传感器来实现扭力装置的启停等等，本申请对此不作赘述。扭力旋转臂还包括电线和控制线，扭力旋转臂2通过电线与供电系统连接，扭力旋转臂2通过控制线与智能控制设备4连接。

作物长势观测仪4在采集到相关的信息后，例如图片或是视频等，可通过数据传输系统直接传送给数据中心站，方便工作人员及时的对采集的数据进行处理。其中，作物长势观测仪4采集的信息包括图片形式和视频形式。

如图1所示，该粮棉作物长势动态监测装置的工作原理和工作过程是：

(1)首先安装好粮棉作物长势动态监测装置。不观测时横臂3平行于作物垄作方向，开展动态观测时通过智能控制设备5，将扭力旋转臂2向左旋转90°，使得横臂3垂直于作物垄作方向，使得作物长势观测仪4位于作物正上方。要说明的是，其中小麦最大株高一般不超过100cm，棉花最大株高一般不超过150cm，玉米最大株高一般不超过250cm。

(2)当矮杆粮棉作物小麦、棉花播种(移栽)后，利用智能控制设备5控制扭力旋转臂2将横臂3向左旋转90°，使得作物长势观测仪4位于作物正上方，并利用定时装置对作物冠层进行定时(08～16时，每小时5张图片)拍照或不定期摄像，5张图片拍摄角度及焦距设置见表1，并通过数据传输系统传输至数据中心站。

表1作物长势观测仪拍摄角度设置

角度设置	角度1	角度2	角度3	角度4	角度5
						方位角	120.0°	211.4°	300.0°	300.0°	300.0°
俯角	90.0°	48.0°	66.0°	66.8°	79.6°
						焦距倍数	1倍	3倍	4倍	1倍	3倍

(3)当矮杆粮棉作物小麦、棉花收获后，利用智能控制设备5控制扭力旋转臂2将横臂3向右旋转90°，使得横臂3平行于作物垄作方向。

(4)当高杆粮食作物玉米播种后，利用智能控制设备5控制扭力旋转臂2将横臂3向左旋转90°，使得作物长势观测仪4位于作物正上方，并利用定时装置对作物冠层进行定时(08～16时，每小时5张图片)拍照或不定期摄像，5张图片拍摄角度及焦距设置见表2，并通过数据传输系统传输至数据中心站。

表2作物长势观测仪拍摄角度设置

角度设置	角度1	角度2	角度3	角度4	角度5
						方位角	120.0°	211.4°	300.0°	300.0°	300.0°
俯角	90.0°	48.0°	66.0°	66.8°	79.6°
						焦距倍数	1倍	2倍	3倍	1倍	2倍

(5)当高杆粮食作物玉米收获后，利用智能控制设备5控制扭力旋转臂2将横臂3向右旋转90°，使得横臂3平行于作物垄作方向。

(6)当矮杆粮棉作物小麦、棉花播种(移栽)后，重复步骤(2)操作。不观测时，使得横臂3平行于作物垄作方向。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的粮棉作物长势动态监测装置每天在一定时间内逐时开展图像采集和不定期视频采集，并将采集到的相关信息利用数据传输系统将图像或视频传输至数据中心站，增加3个拍摄角度，由每个时次拍摄2张图片增加至每个时次5张，提升作物冠层长势图像拍摄针对性，进一步提高了作物观测的自动化水平，节约人工和经济成本。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种粮棉作物长势动态监测装置，其特征在于，包括观测立杆、扭力旋转臂、横臂以及作物长势观测仪，所述观测立杆竖直设置，所述扭力旋转臂设置于所述横臂的中部，所述横臂通过所述扭力旋转臂水平设置于所述观测立杆，且所述扭力旋转臂能够带动所述横臂在水平面内转动，所述作物长势观测仪固定于所述横臂的一端，所述横臂能够带动所述作物长势观测仪在水平面内转动。

2.根据权利要求1所述的粮棉作物长势动态监测装置，其特征在于，所述横臂能够转动至与作物垄作方向垂直或平行的位置。

3.根据权利要求1所述的粮棉作物长势动态监测装置，其特征在于，还包括智能控制设备，所述智能控制设备包括供电系统，所述供电系统连接有蓄电池，所述供电系统与所述扭力旋转臂连接并能够为所述扭力旋转臂供电，所述智能控制设备能够控制所述扭力旋转臂以带动所述横臂在水平面内转动。

4.根据权利要求3所述的粮棉作物长势动态监测装置，其特征在于，所述智能控制设备还包括定时装置，所述定时装置能够控制所述作物长势观测仪对作物进行定时的信息采集。

5.根据权利要求3所述的粮棉作物长势动态监测装置，其特征在于，所述扭力旋转臂包括扭力装置以及锁死装置，所述扭力装置能够给予所述横臂在水平面内转动的动力，所述锁死装置能够固定所述横臂与所述观测立杆的相对位置。

6.根据权利要求5所述的粮棉作物长势动态监测装置，其特征在于，所述扭力旋转臂还包括电线和控制线，所述扭力旋转臂通过所述电线与所述供电系统连接，所述扭力旋转臂通过所述控制线与所述智能控制设备连接。

7.根据权利要求1所述的粮棉作物长势动态监测装置，其特征在于，还包括数据传输系统和数据中心站，所述作物长势观测仪能够将采集的信息通过所述数据传输系统传输给所述数据中心站。

8.根据权利要求1所述的粮棉作物长势动态监测装置，其特征在于，所述作物长势观测仪采集的信息包括图片形式和视频形式。

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