基于無人機(jī)的植物生長狀況監(jiān)測(cè)裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于無人機(jī)的植物生長狀況監(jiān)測(cè)裝置，其中，本實(shí)用新型在圖像監(jiān)測(cè)模塊中采用藍(lán)色LED陣列來替代激光，作為熒光激發(fā)光源，使激發(fā)光源的體積和重量大大減小，適合在低負(fù)荷的無人機(jī)上使用，而且采用電子倍增CCD單元來在夜間采集植物的熒光動(dòng)力學(xué)圖像，不但可以獲得整個(gè)拍攝區(qū)域的熒光二維分布信息，還可獲得全面的熒光動(dòng)力學(xué)衰減信息。本實(shí)用新型中，無人機(jī)按預(yù)先規(guī)劃的路線飛行，并在指定的拍攝點(diǎn)懸停，同時(shí)進(jìn)行熒光動(dòng)力學(xué)圖像的拍攝，飛行完預(yù)先規(guī)劃的路線后，自動(dòng)返航，本實(shí)用新型無需對(duì)葉片進(jìn)行暗適應(yīng)，節(jié)省了測(cè)量時(shí)間，而且實(shí)現(xiàn)了植物的原位測(cè)量，能更準(zhǔn)確的反映植物的生理生長狀態(tài)。
【專利說明】
基于無人機(jī)的植物生長狀況監(jiān)測(cè)裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及植物監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于無人機(jī)的植物生長狀況監(jiān)測(cè)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與工業(yè)化的加速發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)取得了前所未有的成就，但是，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的高產(chǎn)是以犧牲大量資源和環(huán)境利益為代價(jià)的。面對(duì)著環(huán)境惡化，資源短缺，人口日益增長等諸多問題，必須全面實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化、數(shù)字化、精細(xì)化。
[0003]植物葉綠體吸收的光能用于三個(gè)部分，一部分進(jìn)行光合作用，一部分轉(zhuǎn)化為熱能耗散掉，其余部分大約2%的能量吸收后發(fā)射出葉綠素?zé)晒?。研究表明，這三部分能量的分配此消彼長，因此，可以通過分析葉綠素?zé)晒庑盘?hào)來獲知植物的光合作用狀況，進(jìn)而評(píng)估植物的生理生長狀況，且利用熒光信號(hào)能夠在肉眼觀察到之前捕捉到植物的生理狀態(tài)變化，預(yù)測(cè)植物生長變化，提前做出應(yīng)對(duì)措施。目前，葉綠素?zé)晒馓綔y(cè)技術(shù)主要集中在三個(gè)方向:葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)動(dòng)力學(xué)分析法，葉綠素?zé)晒夤庾V分析法，葉綠素?zé)晒鈭D像分析法。動(dòng)力學(xué)分析法應(yīng)用廣泛，各種熒光儀大多基于此原理，但該方法和熒光光譜分析法僅對(duì)單點(diǎn)測(cè)量，不能說明整個(gè)田間甚至整個(gè)植株的生產(chǎn)狀態(tài)。熒光圖像分析法以其大面積，非接觸等優(yōu)點(diǎn)，是今后的研究趨勢(shì)。
[0004]植物遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)是國際環(huán)境與農(nóng)業(yè)研究領(lǐng)域近幾年發(fā)展起來的熱點(diǎn)技術(shù)，利用遙感技術(shù)實(shí)時(shí)大面積監(jiān)測(cè)植物生理狀況，可以有效防治作物遭受病蟲害、干旱、營養(yǎng)缺失等脅迫，促進(jìn)農(nóng)作物的生產(chǎn)管理，提高生產(chǎn)效率。人類可以通過衛(wèi)星或機(jī)載設(shè)備來觀測(cè)地球植物的“綠色”指標(biāo)來獲取地球上植物的生長信息，然而這兩種方法受天氣影響大，數(shù)據(jù)傳回周期長，成本高，隨著無人機(jī)的發(fā)展，其機(jī)動(dòng)靈活、操縱簡單、成本低廉、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，使得利用無人機(jī)作為遙感平臺(tái)對(duì)農(nóng)田進(jìn)行低空遙感成為一種合理的設(shè)想。
[0005]結(jié)合無人機(jī)和反映植物內(nèi)部機(jī)制的葉綠素?zé)晒鈱⒊蔀橹参锏涂者b感的發(fā)展方向，所以，目前，亟需研制一種能夠?qū)崿F(xiàn)利用無人機(jī)遙測(cè)的葉綠素?zé)晒鈭D像實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和裝置。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的在于:克服現(xiàn)有技術(shù)中通過衛(wèi)星或機(jī)載設(shè)備來監(jiān)測(cè)植物生長狀況，存在受天氣影響大，數(shù)據(jù)傳回周期長，成本高的不足。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述實(shí)用新型目的，本實(shí)用新型提供一種基于無人機(jī)的植物生長狀況監(jiān)測(cè)裝置，其技術(shù)方案為:
[0008]—種基于無人機(jī)的植物生長狀況監(jiān)測(cè)裝置，包括無人機(jī)和設(shè)置在所述無人機(jī)上的圖像監(jiān)測(cè)模塊和控制模塊，所述控制模塊根據(jù)預(yù)先規(guī)劃的路線，控制所述無人機(jī)飛行，并且，所述圖像監(jiān)測(cè)模塊包括藍(lán)光LED陣列、電子倍增CCD單元;其中，所述藍(lán)光LED陣列，用于作為熒光激發(fā)光源;所述電子倍增CCD單元，用于在夜間采集植物的熒光動(dòng)力學(xué)圖像；
[0009]所述無人機(jī)按預(yù)先規(guī)劃的路線飛行，并在路線上的若干指定拍攝點(diǎn)保持懸停，所述無人機(jī)懸停時(shí)，所述控制模塊控制所述藍(lán)光LED陣列開啟和所述電子倍增CCD單元拍攝其視場(chǎng)區(qū)域的植物；當(dāng)所述無人機(jī)飛行完預(yù)先規(guī)劃的路線，所述控制模塊控制所述無人機(jī)返航。
[0010]根據(jù)一種具體的實(shí)施方式，所述控制模塊包括主控單元、定位單元和高度傳感器；其中，
[0011 ]所述定位單元，用于實(shí)時(shí)獲取所述無人機(jī)的位置信息；
[0012]所述高度傳感器，用于實(shí)時(shí)獲取所述無人機(jī)的高度信息；
[0013]所述主控單元，用于接收路線信息，并根據(jù)所述路線信息，控制所述無人機(jī)飛行，同時(shí)在飛行過程中，結(jié)合所述位置信息和所述高度信息，控制所述無人機(jī)飛行至路線上指定的拍攝點(diǎn)時(shí)懸停在設(shè)定高度，以及用于接收拍攝參數(shù)信息，并根據(jù)所述拍攝參數(shù)信息，控制所述電子倍增CCD單元拍攝其視場(chǎng)區(qū)域的植物。
[0014]根據(jù)一種具體的實(shí)施方式，所述主控單元包括存儲(chǔ)子單元，其中，所述存儲(chǔ)子單元，用于保存所述路線信息、所述拍攝參數(shù)信息以及所述電子倍增CCD單元拍攝的熒光動(dòng)力學(xué)圖像。
[0015]根據(jù)一種具體的實(shí)施方式，所述主控單元具有數(shù)據(jù)接口，并且所述數(shù)據(jù)接口與所述存儲(chǔ)子單元連接，用于與外部設(shè)備連接，接收所述路線信息和所述拍攝參數(shù)信息，或者輸出所述電子倍增CCD單元拍攝的熒光動(dòng)力學(xué)圖像。
[0016]根據(jù)一種具體的實(shí)施方式，所述電子倍增CCD單元上還裝設(shè)有濾光片，用于篩選植物焚光波段的光。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果:本實(shí)用新型通過將圖像監(jiān)測(cè)模塊設(shè)置在無人機(jī)上，在圖像監(jiān)測(cè)模塊中采用藍(lán)色LED陣列來替代激光，作為熒光激發(fā)光源，使激發(fā)光源的體積和重量大大減小，適合在低負(fù)荷的無人機(jī)上使用，而且采用電子倍增CCD單元來在夜間采集植物的熒光動(dòng)力學(xué)圖像，不但可以獲得整個(gè)拍攝區(qū)域的熒光二維分布信息，還可獲得全面的熒光動(dòng)力學(xué)衰減信息。本實(shí)用新型中無人機(jī)在控制模塊的控制下，按預(yù)先規(guī)劃的路線飛行，并在指定的拍攝點(diǎn)懸停，同時(shí)進(jìn)行熒光動(dòng)力學(xué)圖像的拍攝，飛行完預(yù)先規(guī)劃的路線后，自動(dòng)返航，因此，本實(shí)用新型無需對(duì)葉片進(jìn)行暗適應(yīng)，節(jié)省了測(cè)量時(shí)間，且實(shí)現(xiàn)了植物的原位測(cè)量，能更準(zhǔn)確的反映植物的生理生長狀態(tài)。
【附圖說明】
[0018]圖1是本實(shí)用新型基于無人機(jī)的植物生長狀況監(jiān)測(cè)裝置的工作示意圖；
[0019]圖2是本實(shí)用新型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3是本實(shí)用新型控制模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]附圖標(biāo)記列表
[0022]1-無人機(jī)2-控制模塊3-圖像監(jiān)測(cè)模塊
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本實(shí)用新型上述主題的范圍僅限于以下的實(shí)施例，凡基于本【實(shí)用新型內(nèi)容】所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本實(shí)用新型的范圍。
[0024]結(jié)合圖1所示的本實(shí)用新型基于無人機(jī)的植物生長狀況監(jiān)測(cè)裝置的工作示意圖；其中，本實(shí)用新型基于無人機(jī)的植物生長狀況監(jiān)測(cè)裝置包括無人機(jī)I和設(shè)置在無人機(jī)上的圖像監(jiān)測(cè)模塊3和控制模塊2，控制模塊2根據(jù)預(yù)先規(guī)劃的路線，控制無人機(jī)I飛行。
[0025]結(jié)合圖2所示的本實(shí)用新型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，圖像監(jiān)測(cè)模塊3包括藍(lán)光LED陣列和電子倍增CCD單兀。
[0026]其中，藍(lán)光LED陣列用于作為熒光激發(fā)光源；電子倍增CCD單元用于在夜間采集植物的熒光動(dòng)力學(xué)圖像。
[0027]本實(shí)用新型基于無人機(jī)的植物生長狀況監(jiān)測(cè)裝置工作時(shí)，無人機(jī)I按預(yù)先規(guī)劃的路線飛行，并在路線上的若干指定拍攝點(diǎn)保持懸停，無人機(jī)懸停時(shí)，控制模塊2控制藍(lán)光LED陣列開啟和電子倍增CCD單元拍攝其視場(chǎng)區(qū)域的植物；當(dāng)無人機(jī)I飛行完預(yù)先規(guī)劃的路線，控制模塊2控制無人機(jī)I返航。
[0028]本實(shí)用新型通過將圖像監(jiān)測(cè)模塊設(shè)置在無人機(jī)上，在圖像監(jiān)測(cè)模塊中采用藍(lán)色LED陣列來替代激光，作為熒光激發(fā)光源，使激發(fā)光源的體積和重量大大減小，適合在低負(fù)荷的無人機(jī)上使用，而且采用電子倍增CCD單元來在夜間采集植物的熒光動(dòng)力學(xué)圖像，不但可以獲得整個(gè)拍攝區(qū)域的熒光二維分布信息，還可獲得全面的熒光動(dòng)力學(xué)衰減信息。本實(shí)用新型中無人機(jī)在控制模塊的控制下，按預(yù)先規(guī)劃的路線飛行，并在指定的拍攝點(diǎn)懸停，同時(shí)進(jìn)行熒光動(dòng)力學(xué)圖像的拍攝，飛行完預(yù)先規(guī)劃的路線后，自動(dòng)返航，因此，本實(shí)用新型無需對(duì)葉片進(jìn)行暗適應(yīng)，節(jié)省了測(cè)量時(shí)間，且實(shí)現(xiàn)了植物的原位測(cè)量，能更準(zhǔn)確的反映植物的生理生長狀態(tài)。
[0029]結(jié)合圖3所示的本實(shí)用新型控制模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，控制模塊2包括主控單元、定位單元和高度傳感器。
[0030]其中，定位單元用于實(shí)時(shí)獲取無人機(jī)的位置信息；高度傳感器用于實(shí)時(shí)獲取無人機(jī)的高度信息;主控單元用于接收路線信息，并根據(jù)路線信息，控制無人機(jī)I飛行，同時(shí)在飛行過程中，結(jié)合位置信息和高度信息，控制無人機(jī)I飛行至路線上指定的拍攝點(diǎn)時(shí)懸停在設(shè)定高度，以及用于接收拍攝參數(shù)信息，并根據(jù)拍攝參數(shù)信息，控制電子倍增CCD單元拍攝其視場(chǎng)區(qū)域的植物。
[0031]具體的，主控單元包括存儲(chǔ)子單元，其中，存儲(chǔ)子單元，用于保存路線信息、拍攝參數(shù)信息以及電子倍增CCD單元拍攝的熒光動(dòng)力學(xué)圖像。
[0032]在實(shí)施時(shí)，主控單元具有數(shù)據(jù)接口，并且數(shù)據(jù)接口與存儲(chǔ)子單元連接，用于與外部設(shè)備連接，接收路線信息和拍攝參數(shù)信息，或者輸出電子倍增CCD單元拍攝的熒光動(dòng)力學(xué)圖像。本實(shí)用新型中的數(shù)據(jù)接口可采用USB接口或者RJ45接口。本實(shí)用新型中的定位單元可采用北斗定位芯片或GPS定位芯片。
[0033]本實(shí)用新型中，電子倍增CCD單元上還裝設(shè)有濾光片，用于篩選植物熒光波段的光。通過加裝篩選植物熒光波段的濾光片，能夠有效地降低電子倍增CCD單元的噪聲干擾。
[0034]上面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了詳細(xì)說明，但本實(shí)用新型并不限制于上述實(shí)施方式，在不脫離本申請(qǐng)的權(quán)利要求的精神和范圍情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以作出各種修改或改型。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于無人機(jī)的植物生長狀況監(jiān)測(cè)裝置，包括無人機(jī)和設(shè)置在所述無人機(jī)上的圖像監(jiān)測(cè)模塊和控制模塊，所述控制模塊根據(jù)預(yù)先規(guī)劃的路線，控制所述無人機(jī)飛行，其特征在于，所述圖像監(jiān)測(cè)模塊包括藍(lán)光LED陣列、電子倍增CCD單元;其中，所述藍(lán)光LED陣列，用于作為熒光激發(fā)光源;所述電子倍增CCD單元，用于在夜間采集植物的熒光動(dòng)力學(xué)圖像； 所述無人機(jī)按預(yù)先規(guī)劃的路線飛行，并在路線上的若干指定拍攝點(diǎn)保持懸停，所述無人機(jī)懸停時(shí)，所述控制模塊控制所述藍(lán)光LED陣列開啟和控制所述電子倍增CCD單元拍攝其視場(chǎng)區(qū)域的植物；當(dāng)所述無人機(jī)飛行完預(yù)先規(guī)劃的路線，所述控制模塊控制所述無人機(jī)返航。2.如權(quán)利要求1所述的基于無人機(jī)的植物生長狀況監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述控制模塊包括主控單元、定位單元和高度傳感器;其中， 所述定位單元，用于實(shí)時(shí)獲取所述無人機(jī)的位置信息； 所述高度傳感器，用于實(shí)時(shí)獲取所述無人機(jī)的高度信息； 所述主控單元，用于接收路線信息，并根據(jù)所述路線信息，控制所述無人機(jī)飛行，同時(shí)在飛行過程中，結(jié)合所述位置信息和所述高度信息，控制所述無人機(jī)飛行至路線上指定的拍攝點(diǎn)時(shí)懸停在設(shè)定高度，以及用于接收拍攝參數(shù)信息，并根據(jù)所述拍攝參數(shù)信息，控制所述電子倍增CCD單元拍攝其視場(chǎng)區(qū)域的植物。3.如權(quán)利要求2所述的基于無人機(jī)的植物生長狀況監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述主控單元包括存儲(chǔ)子單元，其中，所述存儲(chǔ)子單元，用于保存所述路線信息、所述拍攝參數(shù)信息以及所述電子倍增CCD單元拍攝的熒光動(dòng)力學(xué)圖像。4.如權(quán)利要求3所述的基于無人機(jī)的植物生長狀況監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述主控單元具有數(shù)據(jù)接口，并且所述數(shù)據(jù)接口與所述存儲(chǔ)子單元連接，用于與外部設(shè)備連接，接收所述路線信息和所述拍攝參數(shù)信息，或者輸出所述電子倍增CCD單元拍攝的熒光動(dòng)力學(xué)圖像。5.如權(quán)利要求1所述的基于無人機(jī)的植物生長狀況監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于，所述電子倍增CCD單元上還裝設(shè)有濾光片，用于篩選植物熒光波段的光。
【文檔編號(hào)】G05D1/10GK205594457SQ201620425931
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年5月11日
【發(fā)明人】周春艷, 張白
【申請(qǐng)人】北方民族大學(xué)