TW202244655A

TW202244655A - 農田監控系統

Info

Publication number: TW202244655A
Application number: TW110116167A
Authority: TW
Inventors: 鄭育欣; 翁立昌
Original assignee: 嶺東科技大學
Priority date: 2021-05-05
Filing date: 2021-05-05
Publication date: 2022-11-16
Also published as: TWI799850B

Abstract

本發明係揭露一種農田監控系統。農田監控系統將農田劃分區域。控制裝置傳輸控制訊號至無人機，使無人機移動至指定的位置，並依據預定路徑在農田上移動。當無人機進行巡視時，同時偵測模組偵測農田的相關數據，並拍攝農田上的農作物。偵測模組傳輸偵測訊號給伺服器與控制裝置。當伺服器依據偵測訊號判斷存在有異常狀態時，傳輸警示訊號給控制裝置。本發明可根據各個區域的實際情況進行相關作業，實現農場高效率的自動監控。

Description

農田監控系統

本發明是有關於一種農田監控或巡視的技術領域，特別是關於一種利用無人機監控農作物生長環境資訊的農田監控系統。

由於經濟的發展，國民生活水準提高以及消費習慣改變，蔬果需求大幅增加。此外，一些高經濟價值的觀賞用花卉的需求也隨之增加。但人工種植農作物之成本較高且費時，尤其是大面積的農地，無法隨時且即時地因應農作物的需求而改善，這情形一直是農夫常年來所欲改善的情形。因此，自動化栽種農作物將成為農業改革的趨勢。

隨著科技發展，無人飛行器逐漸被運用於農業中，例如利用無人飛行器進行農田農藥或肥料的噴灑，然而無人飛行器的仍未能補足所欲達成的自動化栽種農作物。

綜合上述問題，本發明之發明人設計了一種農田監控系統，以針對習知技術之缺失加以改善，進而增進產業上之實施利用。

有鑑於上述習知之問題，本發明之目的在於，提供一種農田監控系統，以解決上述習知技術的問題，進而改善農作物產量。

基於上述目的，本發明係提供一種農田監控系統，其應用於一農田。該農田監控系統包含無人機、偵測模組以及控制裝置。無人機係依據控制訊號以移動至該農田，且該無人機根據該控制訊號以預定路徑於該農田的至少一區域移動，且該預定路徑係遍歷該農田的至少一區域，且無人機之飛行高度係取決於農田之農作物之種類。偵測模組係設置於該無人機，且該偵測模組係偵測該農田的該區域以產生偵測訊號。控制裝置係電性連接該無人機及該偵測模組，該控制裝置係傳送該控制訊號至該無人機，且該控制裝置係接收該偵測訊號。該控制裝置係傳送該偵測訊號至伺服器。其中，當該伺服器依據該偵測訊號判斷該農田存在一異常狀況時，該伺服器係傳送警示訊號至該控制裝置。

較佳地，該控制裝置包含劃分模組，該劃分模組係依據該農田的農田資訊，將該農田劃分為複數個該區域，且產生對應於各該區域的輪廓資訊及座標資訊。

較佳地，該控制裝置包含路徑規劃模組，該路徑規劃模組依據該輪廓資訊及該座標資訊產生對應於各該區域的該控制訊號，且該控制訊號包含該預定路徑。

較佳地，該偵測模組係包含偵測單元，該偵測單元係偵測該農田的PH值、土壤溫度、土壤濕度、土壤肥力及對應於該農田的空氣溫度、空氣濕度、風速、風向，以產生該偵測訊號，該伺服器判斷該偵測訊號不在預定數值範圍內時，該伺服器判斷該農田存在該異常狀況。

較佳地，該偵測模組係包含攝像單元，該攝像單元係拍攝該農田的農作物的影像，以產生該偵測訊號，該伺服器判斷該偵測訊號中出現預定特徵時，該伺服器判斷該農田存在該異常狀況。

較佳地，該路徑規劃模組更依據該攝像單元的視角角度、該輪廓資訊及該座標資訊產生對應於各該區域的該控制訊號。

較佳地，該無人機係利用該路徑規劃模組以避開一障礙物，且該偵測單元係用以接觸該農田之土壤或水流以進行偵測。

較佳地，該控制裝置依據排程，以在不同時間點分別傳送對應於不同該區域的該控制訊號至該無人機。

較佳地，該控制裝置接收該警示訊號後，該控制裝置傳送該警示訊號至外部電子裝置。

較佳地，該伺服器係傳送該警示訊號至外部電子裝置。

為了讓上述目的、技術特徵及實際實施後之增益性更為明顯易懂，於下文中將係以較佳之實施範例輔佐對應相關之圖式來進行更詳細之說明。

1:農田監控系統

10:無人機

20:偵測模組

201:偵測訊號

21:偵測單元

22:攝像單元

221:視角角度

30:控制裝置

301:控制訊號

31:劃分模組

311:輪廓資訊

312:座標資訊

32:路徑規劃模組

321:預定路徑

33:排程

40:伺服器

401:警示訊號

50:外部電子裝置

90:農田

901:農田資訊

91:區域

本發明上述及其他特徵將藉由參照附圖詳細說明。

第1圖係為本發明的農田監控系統的第一實施例的方塊示意圖。

第2圖係為本發明的農田監控系統的第一實施例的運用示意圖。

第3圖係為本發明的農田監控系統的第一實施例的第一分析示意圖。

第4圖係為本發明的農田監控系統的第一實施例的第二分析示意圖。

第5圖係為本發明的農田監控系統的第二實施例的方塊示意圖。

在本發明的描述中，需要說明的是，若使用術語「第一」、「第二」、「第三」、「第四」及「第五」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「連接」、「判斷」、「運作」及「提示」應做廣義理解。對於所屬技術領域的通常知識者而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

以下將參照相關圖式，說明依本發明之農田監控系統之實施例，為使便於理解，下述實施例中之相同元件係以相同之符號標示來說明。

請一併參閱第1至4圖。第1圖係為本發明的農田監控系統的第一實施例的方塊示意圖。第2圖係為本發明的農田監控系統的第一實施例的運用示意圖。第3圖係為本發明的農田監控系統的第一實施例的第一分析示意圖。第4圖係為本發明的農田監控系統的第一實施例的第二分析示意圖。

如圖所示，本發明的農田監控系統1，其係應用一農田90，而農田90上種植有一或多種的農作物。該農田監控系統1，包含無人機10、偵測模組20、控制裝置30及伺服器40。無人機10可為無人飛行器或自走車，該無人機10係依據控制訊號301以移動至該農田90，且該無人機10根據該控制訊號301，從而以預定路徑321於該農田90的至少一區域91移動，且該預定路徑321係遍歷該農田90的至少一區域91。偵測模組20係設置於該無人機10，且該偵測模組20係偵測該農田90的區域91以產生偵測訊號201。控制裝置30係電性連接該無人機10及該偵測模組20。該控制裝置30係傳送該控制訊號301至該無人機10，且該控制裝置30係接收該偵測訊號201。此外，該控制裝置30係傳送該偵測訊號201至伺服器40。其中，當該伺服器40依據該偵測訊號201判斷該農田90存在一異常狀況時，該伺服器40係傳送警示訊號401至該控制裝置30。

進一步來說，該控制裝置30包含一劃分模組31及一路徑規劃模組32，以藉由該劃分模組31及該路徑規劃模組32產生該控制訊號。

其中，該劃分模組31係依據該農田90的一農田資訊901，將該農田90劃分為複數個區域91。其中，農田資訊901係包含該農田90的輪廓資訊及GPS等的座標資訊，從而該劃分模組31能依據農田資訊901產生對應於各該區域91的一輪廓資訊311及一座標資訊312。

順帶一提的是，該劃分模組31能依據面積等分配置的方式區分該農田90劃分為複數個區域91；或者是，該劃分模組31能依據預先設定的輪廓外形的方式區分該農田90劃分為複數個區域91。

其中，該路徑規劃模組32依據該輪廓資訊311及該座標資訊312產生對應於各該區域91的該控制訊號301，且該控制訊號301包含該預定路徑321。

順帶一提的是，該路徑規劃模組32規劃路徑的方式，其可例如掃地機器人的規劃方式，從而不重複地完全遍歷於區域91，即如第2圖所示。其中，所謂遍歷性是指運動軌跡需要最大程度的遍布所有空間。所謂不重複是指行走路徑應盡量避免重複。藉由，無人機10能在高工作質量及高工作效率下巡視區域91。

其中，如何結合該輪廓資訊311以獲得最好的遍歷性及不重複性的最佳路資訊，其係為所屬技術領域具有通常知識者所慣用的技術手段，例如，模糊邏輯、人工神經網路、遺傳算法等方式。

另一方面，該偵測模組20係包含一偵測單元21及一攝像單元22，以藉由該偵測單元21及該攝像單元22產生該偵測訊號201，從而有適當的數據可供伺服器40分析。

其中，該偵測單元21係偵測該農田90的PH值、土壤溫度、土壤濕度、土壤肥力，以產生該偵測訊號201。更佳地，該偵測單元21亦能對應於該農田90的空氣溫度、空氣濕度、風速、風向，以產生該偵測訊號201，較佳的情況是，此偵測單元21可直接接觸此農田90之土壤或水流以進行相關之偵測。其中，偵測單元21可為土壤檢測器、溫濕度計、風速計等裝置，或前述裝置之結合，其係為所屬技術領域具有通常知識者所慣用的技術手段，於此便不再加以贅述。

由於偵測單元21可產生數值形式的偵測訊號201，從而該伺服器40可明確地判斷該偵測訊號201是否位於一預定數值範圍內。並且，該伺服器40在該偵測訊號201不在該預定數值範圍內時，該伺服器40判斷該農田90存在該異常狀況。其中，預定數值範圍可依實際運用，例如農田所在地區、農田的農作物等因素加以調整設置，於此便不再加贅述。

其中，該攝像單元22可為能拍攝可見光影像的攝影機或為能拍攝紅外線光影像的攝影機。該攝像單元22係拍攝該農田90的農作物的影像，以產生該偵測訊號201。該伺服器40判斷該偵測訊號201中出現一預定特徵時，該伺服器40判斷該農田90存在該異常狀況。

由於攝像單元22須拍攝該農田90的農作物的影像，以產生該偵測訊號201，從而無人機10較佳地可為無人飛行器，且其可在與地面距離一預定高度下進行飛行，而其中預定高度則可視農作物的種類等加以調整。

值得一提的是，預定特徵可為農作物的顏色分布或農作物上是否存在預定形狀。舉例來說，假設農作物應為綠色(如第3圖之(a)所示)時，可依據農作物的顏色分布是否偏黃或偏褐色(如第3圖之(b)所示)超過預定值或偏黃或偏褐色的部分是否超過預定範圍。又，假設預定形狀例如農作物的葉部被啃食後的空缺形狀(如第4圖之(a)所示)或蟲的形狀(如第4圖之(b)所示)等。

另外，由於利用攝像單元22進行偵測，從而該路徑規劃模組32更依據該攝像單元22的一視角角度221、該輪廓資訊311及該座標資訊312產生對應於各該區域91的該控制訊號301。藉此，無人機10能在更高工作質量及更高工作效率下遍歷整個待巡視的區域91，在一較佳之實施例中，此無人機10更可利用此路徑規劃模組32來避開飛行時之一障礙物，如房子、車子等，其實施方式可以搭配攝像單元22來即時傳送整個待巡視的地形，並由路徑規劃模組32判斷是否需進行升起或降落之飛行作動。

此外，警示訊號401可包含區域91的相關資訊，從而該伺服器40傳送警示訊號401至該控制裝置30後，控制裝置30可根據警示訊號401控制可進行農藥噴灑或肥料噴灑的無人機，以對具有異常狀況的區域91進行改善。

或者是，該控制裝置30接收該警示訊號401後，該控制裝置30傳送該警示訊號401至一外部電子裝置50；或該伺服器40傳送該警示訊號401至一外部電子裝置50。其中，外部電子裝置50可為農田管理者的便攜式電子裝置，例如智慧型手機、平板電腦等。藉此，農田管理者便能得知農田90的狀況。

順帶一提的是，其中無人機10、偵測模組20與控制裝置30的電性連接方式，其可利用4G、5G或WIFI等方式達成無線地電性連接方式，而控制裝置30與伺服器40之間的電性連接方式，其可利用上述無線地電性連接方式，亦可利用實體線的連接來達成。而控制裝置30、伺服器40與外部電子裝置50的電性連接方式，其可利用上述無線地電性連接方式。

此外，伺服器40可以將每一筆偵測訊號201儲存在資料庫中，以便於追蹤或作後續的學習分析。

請參閱第5圖。第5圖係為本發明的農田監控系統的第二實施例的方塊示意圖。

如圖所示，該控制裝置30依據一排程33，以在不同時間點分別傳送對應於不同該區域91的該控制訊號301至該無人機10。其中，不同時間點可為不同日期或不同時段；舉例來說，在同一天中的上午控制無人機10巡視編號為A的區域91，而在下午控制無人機10巡視編號為B的區域91；或者是，在今天控制無人機10巡視編號為A的區域91，而在明天控制無人機10巡視編號為B的區域91。

其中，排程33可為使用者自行設定的排程，其亦可依照使用者設定的各區域91的權重不同進行排程。舉例來說，在今天的上午控制無人機10巡視編號為A的區域91，而今天在下午控制無人機10巡視編號為B的區域91，接著，在明天的上午控制無人機10巡視編號為C的區域91，而在明天的下午控制無人機10巡視編號為A的區域91等。

綜上所述，本發明的農田監控系統，其可根據各個區域的實際情況進行相關偵測作業，實現農田高效率的自動監控管理。

以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神及範疇，而對其進行之等校修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。