【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及果樹種植，具體為一種多傳感器融合的精準噴霧控制系統(tǒng)及方法。
技術(shù)介紹
1、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)是指以現(xiàn)代自然科學(xué)為基礎(chǔ)，應(yīng)用現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)及農(nóng)業(yè)機械，結(jié)合現(xiàn)代組織管理方式經(jīng)營的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)行為?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)以機械化、科學(xué)化、產(chǎn)業(yè)化、信息化和可持續(xù)化為特征，強調(diào)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的物質(zhì)條件和技術(shù)條件的現(xiàn)代化，以及農(nóng)業(yè)組織管理的現(xiàn)代化。相比傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，科技取代了經(jīng)驗成為生產(chǎn)的指導(dǎo)，機械作業(yè)取代了人畜作業(yè)提高了生產(chǎn)的效率?，F(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展使農(nóng)業(yè)逐步成為具有競爭力的現(xiàn)代經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)，在轉(zhuǎn)變我國農(nóng)業(yè)增長方式、促進農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、增加農(nóng)民收入、提高農(nóng)業(yè)從業(yè)者素質(zhì)的過程中，發(fā)揮著重要的作用。
2、隨著社會的進步，人們的環(huán)保觀念越來越強，為了更好的保護環(huán)境，有效提高農(nóng)藥的使用效率，減少農(nóng)藥過量施用造成的污染，降低作物農(nóng)藥殘留，果園中逐漸采用精準噴施的方式施加液體肥料和農(nóng)藥，實現(xiàn)的關(guān)鍵是對上述差異化信息進行處理并在作物的生長過程中按需變量噴施。
3、現(xiàn)有申請公布號為cn109984115b，名稱為果樹變量噴霧系統(tǒng)及噴霧量決策方法的專利技術(shù)專利中記載了包括移動車，以及安裝在移動車上的藥箱、若干組由上至下設(shè)置的噴頭組和雷達；噴頭組包括管路、電磁閥開關(guān)、比例電磁閥和若干個噴頭；管路的一端與藥箱相通；電磁閥開關(guān)和比例電磁閥設(shè)在管路上；若干個噴頭由上至下并聯(lián)設(shè)置在管路的另一端；全部噴頭位于同一豎直線上；雷達位于噴頭組的前方。本專利技術(shù)具有噴霧精準、有效等優(yōu)點。
4、然而，根據(jù)上述內(nèi)容結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)而言，上述專利記載的方案主要是對果
5、但是上述方案在實際使用時存在較大的缺陷，首先，采用上述描述的方式，每一顆的果樹在噴霧時均需要停止，進行全面的分析、掃描和計算，其需要的時間比較長，因此，效率比較低下，而且果樹在生長時，受到外界環(huán)境的影響，其冠層在不同方向上葉片的分布不同，果樹采用同樣的方案進行噴霧，必然會存在部分區(qū)域噴霧過多和部分區(qū)域噴霧不足的情況，同時，其應(yīng)用過于理想化，對于外界環(huán)境考慮較少，實際應(yīng)用的難以達到預(yù)想的效果，不滿足人們的使用要求，為此，我們研發(fā)了一種多傳感器融合的精準噴霧控制系統(tǒng)及方法。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、(一)解決的技術(shù)問題
2、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)提供了一種多傳感器融合的精準噴霧控制系統(tǒng)及方法，其在噴霧施肥的過程中對果樹上的葉片進行分析，計算健康葉片值，根據(jù)健康葉片值判斷果樹是否健康，并在果樹異常時分析出果樹治療方案，將噴霧施肥與噴藥相結(jié)合，使用效果好，具有良好的使用前景。
3、(二)技術(shù)方案
4、為實現(xiàn)以上目的，本專利技術(shù)通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：
5、一種多傳感器融合的精準噴霧控制系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集模塊、果樹分析模塊、葉片分析模塊、藥劑分析模塊和藥劑噴灑模塊：
6、數(shù)據(jù)采集模塊，用于采集環(huán)境因素、果樹數(shù)據(jù)以及噴施設(shè)備數(shù)據(jù)，環(huán)境因素包括噴藥時的風(fēng)力數(shù)據(jù)和光線數(shù)據(jù)，果樹數(shù)據(jù)包括果樹樹葉的分布數(shù)據(jù)和果樹葉片圖像數(shù)據(jù)，噴施設(shè)備數(shù)據(jù)包括設(shè)備傾斜角度和設(shè)備與果樹之間的距離；
7、果樹分析模塊，用于對果樹葉片圖像數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，然后基于處理后的果樹葉片圖像數(shù)據(jù)計算出健康葉片值，并且將健康葉片值與標準區(qū)間進行比對，若健康葉片值位于標準區(qū)間內(nèi)，則無需添加治療藥物，若健康葉片值位于標準區(qū)間外，則發(fā)出葉片異常分析信號；
8、葉片分析模塊，用于在接收到葉片異常分析信號時啟動，對異常的果樹葉片圖像數(shù)據(jù)進行背景分割，然后將獲取的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫中記載的病蟲害數(shù)據(jù)進行對比，并且獲得對比結(jié)果和對應(yīng)的治療藥劑名稱和藥劑添加比例；
9、藥劑分析模塊，用于根據(jù)果樹樹葉的分布數(shù)據(jù)計算出藥劑流量，并且基于風(fēng)力數(shù)據(jù)、設(shè)備傾斜角度和設(shè)備與果樹之間的距離計算出噴施速度，并結(jié)合治療藥劑名稱和比例生成噴施方案；
10、藥劑噴灑模塊，用于按照噴施方案對果樹進行預(yù)噴施，并且獲取果樹噴施后的反饋數(shù)據(jù)，并基于反饋數(shù)據(jù)計算噴施值，并將噴施值與預(yù)設(shè)的標準范圍進行比對，當(dāng)噴施值位于標準范圍內(nèi)時，按照噴施方案噴施果樹，當(dāng)噴施值位于標準范圍外時，基于噴施值調(diào)整噴施方案中的藥劑流量，生成新的噴施方案，并且按照新的噴施方案噴施果樹。
11、進一步的，所述風(fēng)力數(shù)據(jù)和光線數(shù)據(jù)通過安裝在噴施設(shè)備上的風(fēng)速風(fēng)向檢測儀和光照強度檢測儀采集，所述果樹葉片圖像數(shù)據(jù)通過噴施設(shè)備上的照相組件放大拍攝而成，所述設(shè)備與果樹之間的距離通過激光測距儀器檢測，所述設(shè)備傾斜角度通過噴施設(shè)備上自帶的傾角傳感器檢測。
12、進一步的，獲得果樹樹葉的分布數(shù)據(jù)的步驟如下；
13、獲取傾角傳感器檢測的設(shè)備傾斜角度和激光測距儀器測量與果樹底部之間的距離，并基于此計算出激光測距儀器距離果樹的距離l，l＝lj×cos(β-α)，式中，lj為激光測距儀器測量的其與果樹底部之間的距離，α為傾角傳感器檢測的設(shè)備傾斜角度，β為激光測距儀器測量與果樹底部之間距離時轉(zhuǎn)動的角度；
14、調(diào)整激光測距儀器角度，監(jiān)測出樹冠最高高度hg和樹冠最低高度hd，其中，hg＝hy×cosα+l×tanα1，hy為噴施設(shè)備不傾斜時激光測距儀器的高度，α1為激光測距儀器監(jiān)測樹冠最高高度hg時激光測距儀器向上轉(zhuǎn)動的角度，hd＝hy×cosα-l×tanα2，α2為激光測距儀器監(jiān)測樹冠最低高度hd時激光測距儀器向下轉(zhuǎn)動的角度；
15、計算出樹冠高度h，h＝hg-hd，計算出所需噴施噴頭的數(shù)量n，并且按照噴施噴頭的噴施高度對樹冠劃分噴施空間，依次隨機選取單個噴施空間內(nèi)部k個點位，并檢測激光測距儀器距離k個點位之間的距離；
16、獲取激光測距儀器距離k個點位之間的距離數(shù)據(jù)，并且計算出k個距離數(shù)據(jù)的平均值μj，其中，ldi為激光測距儀器距離第i個點位之間的距離數(shù)據(jù)，將k個距離數(shù)據(jù)分別與平均值μj進行比對，統(tǒng)計出小于平均值的距離數(shù)據(jù)數(shù)量m，再計算出噴施空間的樹葉分布數(shù)據(jù)sf，
17、進一步的，健康葉片值的計算公式如下：
18、
19、式中，jz為健康葉片值，d為獲取的果樹葉片圖像數(shù)量，ri為第i張?zhí)幚砗蟮墓麡淙~片圖像中的紅色數(shù)值，gi為第i張?zhí)幚砗蟮墓麡淙~片圖像中的綠色數(shù)值，bi為第i張?zhí)幚砗蟮墓麡淙~片圖像中的藍色數(shù)值，a、b、c為常數(shù)系數(shù)，且0＜b＜c＜a＜1，lx為拍攝時外界的光線強度，lb為最佳拍攝光線強度；
20、標準區(qū)間為(jzmin，jzmax)若計算出的jz＜jzmin，則發(fā)出葉片異常分析信號；
21、若jzmin≤jz≤jzmax，則無需添加治療藥物。
22、進一步的，對異常的果樹葉片圖像數(shù)據(jù)進行背景分割時采用歸一化超綠超紅算子對異常的果樹葉片圖像數(shù)據(jù)進行分割處理，然后采用基于深度學(xué)習(xí)的果樹樹葉病害圖像識別模型將分割處理的圖片與數(shù)據(jù)庫中記載的病蟲害圖文數(shù)據(jù)進行對比，識別出病害原因以及對應(yīng)的治本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種多傳感器融合的精準噴霧控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多傳感器融合的精準噴霧控制系統(tǒng)，其特征在于：所述風(fēng)力數(shù)據(jù)和光線數(shù)據(jù)通過安裝在噴施設(shè)備上的風(fēng)速風(fēng)向檢測儀和光照強度檢測儀采集，所述果樹葉片圖像數(shù)據(jù)通過噴施設(shè)備上的照相組件放大拍攝而成，所述設(shè)備與果樹之間的距離通過激光測距儀器檢測，所述設(shè)備傾斜角度通過噴施設(shè)備上自帶的傾角傳感器檢測。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多傳感器融合的精準噴霧控制系統(tǒng)，其特征在于：獲得果樹樹葉的分布數(shù)據(jù)的步驟如下；
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種多傳感器融合的精準噴霧控制系統(tǒng)，其特征在于：健康葉片值的計算公式如下：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種多傳感器融合的精準噴霧控制系統(tǒng)，其特征在于：對異常的果樹葉片圖像數(shù)據(jù)進行背景分割時采用歸一化超綠超紅算子對異常的果樹葉片圖像數(shù)據(jù)進行分割處理，然后采用基于深度學(xué)習(xí)的果樹樹葉病害圖像識別模型將分割處理的圖片與數(shù)據(jù)庫中記載的病蟲害圖文數(shù)據(jù)進行對比，識別出病害原因以及對應(yīng)的治療藥劑名稱和藥劑添加比例。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種多
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種多傳感器融合的精準噴霧控制系統(tǒng)，其特征在于：基于風(fēng)力數(shù)據(jù)、設(shè)備傾斜角度和設(shè)備與果樹之間的距離計算出噴施速度的計算公式如下：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種多傳感器融合的精準噴霧控制系統(tǒng)，其特征在于：反饋數(shù)據(jù)為工作人員通過設(shè)置在果樹上水敏紙反饋的x個位置的霧滴覆蓋率，通過霧滴覆蓋率計算出噴施值的公式如下：
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種多傳感器融合的精準噴霧控制系統(tǒng)，其特征在于：標準范圍為7-10％，若計算出的噴施值位于7％≤PSz≤10％，則按照噴施方案噴施果樹，當(dāng)噴施值小于4％＜PSz＜7％或者10％＜PSz＜13％，調(diào)整噴施方案中藥劑流量Dose，調(diào)整后噴施方案中的藥劑流量式中，λ為調(diào)整系數(shù)，若PSz≤4％或者PSz≥13％，校驗并維護噴施設(shè)備，然后重新進行預(yù)噴施。
10.一種多傳感器融合的精準噴霧控制方法，使用權(quán)利要求1至9中的任一種所述系統(tǒng)，其特征在于：包括如下步驟：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種多傳感器融合的精準噴霧控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多傳感器融合的精準噴霧控制系統(tǒng)，其特征在于：所述風(fēng)力數(shù)據(jù)和光線數(shù)據(jù)通過安裝在噴施設(shè)備上的風(fēng)速風(fēng)向檢測儀和光照強度檢測儀采集，所述果樹葉片圖像數(shù)據(jù)通過噴施設(shè)備上的照相組件放大拍攝而成，所述設(shè)備與果樹之間的距離通過激光測距儀器檢測，所述設(shè)備傾斜角度通過噴施設(shè)備上自帶的傾角傳感器檢測。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種多傳感器融合的精準噴霧控制系統(tǒng)，其特征在于：獲得果樹樹葉的分布數(shù)據(jù)的步驟如下；
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種多傳感器融合的精準噴霧控制系統(tǒng)，其特征在于：健康葉片值的計算公式如下：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種多傳感器融合的精準噴霧控制系統(tǒng)，其特征在于：對異常的果樹葉片圖像數(shù)據(jù)進行背景分割時采用歸一化超綠超紅算子對異常的果樹葉片圖像數(shù)據(jù)進行分割處理，然后采用基于深度學(xué)習(xí)的果樹樹葉病害圖像識別模型將分割處理的圖片與數(shù)據(jù)庫中記載的病蟲害圖文數(shù)據(jù)進行對比，識別出病害原因以及對應(yīng)的治療藥劑名稱和藥劑添加比例。
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張洪菠，
申請(專利權(quán))人：江蘇嵐江智能科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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