本發明專利技術披露了一種農田環境小氣候的監測系統、裝置及方法，其中系統包括：立桿裝置根據數據采集裝置輸出的移動桿移動指令控制移動桿移動帶動承載相應要素傳感器群的移動臂柄上下移動；要素傳感器群安裝在立桿上相應移動壁柄上監測農田環境小氣候，并將監測到的要素參數輸出給數據采集裝置；圖像采集裝置的攝像頭將拍攝的農作物植株高度的圖像信息輸出給數據采集裝置；數據采集裝置根據植株高度的圖像信息計算出植株群體的冠層高度，并輸出移動桿移動指令；同時分析要素傳感器群輸出的各小氣候要素參數。本發明專利技術準確反映了農田小氣候實際狀況及作物受大氣環境影響程度。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及農田氣候實時監測技術，尤其涉及農田環境小氣候的監測系統、裝置及方法。
技術介紹
中國農業生產仍以開放式露天生產為主。獲取準確的農作物生長環境信息，是評估農作物生長環境狀況的重要依據，也是估算農作物因氣象災害造成損失的數據支撐與科學依據。它既可為生產部門組織、指導、開展農業生產活動和農業防災減災提供重要參考， 同時，對于各級政府制定農業政策也至關重要。目前的農田小氣侯的監測方法，主要有通過人工觀測、通過自動氣象臺站的自動觀測和基于物聯網的遠程監測等方法。其中,傳統的人工觀測方法耗費人力物力，時效性也差。二十世紀80年代從國外引進的自動氣象站改善了田間人工觀測的時效性，并降低了人力物力成本。隨著近年來計算機技術和通訊技術的發展，基于物聯網技術的農田小氣候監測設備和系統應運而生。這種新系統與自動氣象站比較起來，其時效性更強，并可實現遠程控制，且空間管理能力大大提高，同時可集成個性化的監測項目，尤其是集成視頻圖像監測，使得小氣候監測更加直觀。然而，無論是哪一種農田小氣候觀測或監測的設備和方法， 對農田小氣候信息監測的規范，特別是傳感器的空間垂直布置沒有統一的方法和標準。一般的人工氣象臺站和業務化的自動氣象站，其主要觀測項目溫濕度觀測傳感器的安裝高度為I. 5m，風速風向為10米。普通的氣象觀測是基于標準的地面氣象觀測場，觀測場地面種植草的高度一般為20cm。如果自動氣象站用于種植作物的農田的小氣候觀測，通常傳感器的安裝高度方案有2類。其一是在農田附近，不考慮作物植株高度，設立一個標準的地面氣象觀測場，溫濕度傳感器高度一般為I. 5m，風速風向傳感器為2m。其二是在作物生長的農田內安裝氣象站，溫濕度觀測采用梯度觀測，并無統一的觀測高度，一般會在作物冠層以上和地面與冠層高度之間安裝多層溫濕度和輻射傳感器，安裝的梯度和層數因觀測目的、研究目的的不同而不同。如果是針對農作物小氣候環境的觀測，比較合理的安裝高度是分為3層。第一層為距地面20cm處，第二層為株高2/3處，第三層為株高4/3處。由于農作物的株高會因作物的種類、品種和生長發育期而不同，因此如果采用上述方法設置傳感器高度，那么至少20cm 以上的傳感器高度應隨著株高的變化而動態變化。但是，目前的用于農田的小氣候觀測的自動氣象站卻無法實現傳感器高度隨著作物株高的變化而變化，因此很難達到農田小氣候觀測的要求。然而，現有的農田小氣候觀測出于簡單省力等因素的考慮，通常把傳感器高度及桅桿總體高度設為2m、3m、6m、10m等。這樣的農田小氣候觀測所獲取的數據，很難準確地反映農田小氣候環境的實際狀況以及農作物群體受大氣環境影響的程度
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是提供一種實現農作物在田環境小氣候監測的系統、裝置及方法，能夠準確地反映農田小氣候環境的實際狀況以及農作物群體受對大氣環境影響的程度。為了解決上述技術問題，本專利技術提供一種實現農作物在田環境小氣候監測的系統，包括立桿裝置、多個要素傳感器群、圖像采集裝置以及數據采集裝置，其中立桿裝置，用于通過固定桿裝配與固定桿同圓心的移動桿和垂直于該移動桿的多個移動壁柄，根據數據采集裝置輸出的移動桿移動指令控制移動桿移動帶動承載相應要素傳感器群的移動臂柄上下移動；多個要素傳感器群，用于安裝在立桿上相應高度位置的移動壁柄上監測農作物在田環境小氣候，并將監測到的小氣候要素參數輸出給數據采集裝置；圖像采集裝置，用于通過云臺控制攝像頭的運動，通過運動在不同的位置上的攝像頭將拍攝的農田中農作物植株高度的圖像信息輸出給數據采集裝置；數據采集裝置，用于根據攝像頭輸出的農作物植株高度的圖像信息計算出農作物植株的實際高度；通過計算出的植株群體的冠層高度向立桿裝置輸出移動桿移動指令；分析要素傳感器群輸出的各小氣候要素參數。優選地，數據采集裝置根據多點農作物植株高度的圖像像素，并根據標準參照物的實際測量高度和其拍攝高度的圖像像素的比例關系，計算出多點植株的實際高度；根據對多點植株的實際高度進行平均計算確定植株群體的冠層高度；向立桿裝置輸出分別將移動桿向上移動第一比例冠層高度和第二比例冠層高度的移動桿移動指令；立桿裝置根據輸入的所述移動桿移動指令將移動桿向上移動，分別帶動第一移動壁柄定位到第一比例冠層高度上，并帶動第二移動壁柄定位到第二比例冠層高度上；第一要素傳感器群通過第一移動壁柄在第一比例冠層高度上將監測的相應小氣候要素參數輸出給所述數據采集裝置；第二要素傳感器群通過第二移動壁柄在第二比例冠層高度上將監測的相應小氣候要素參數輸出給數據采集裝置；第三要素傳感器群在一固定高度位置上將監測的相應小氣候要素參數輸出給數據采集裝置。優選地，數據采集裝置輸出的移動桿移動指令，其中第一比例冠層高度為2/3冠層高度， 第二比例冠層高度為4/3冠層高度；第三要素傳感器群在固定高度位置為20厘米將監測的小氣候要素參數輸出給數據采集裝置。優選地，數據采集裝置根據用戶的監測對象和監測目的來設定第一移動壁柄、第一移動壁柄的移動定位頻率；當監測對象為小麥時，移動定位頻率在小麥出苗后到越冬期設定每兩天移動定位一次；在返青期到拔節期設定每兩天移動定位一次；從拔節期到抽穗楊花期設定每天移動定位一次；進入開花期到乳熟期設定每五天移動定位一次。為了解決上述技術問題，本專利技術提供了一種實現農作物在田環境小氣候監測的裝置，包括依次連接的圖像信息接收模塊、作物植株高度計算模塊、桿移動指令輸出模塊，還包括相互連接的小氣候要素參數接收模塊以及小氣候要素參數分析模塊，其中圖像信息接收模塊，用于接收圖像采集模塊輸出的農作物植株高度的圖像信息， 并輸出給作物植株高度計算模塊；作物植株高度計算模塊，用于根據輸入的農作物植株高度的圖像信息計算出農作物植株的實際高度，并將計算出的植株群體的冠層高度向桿移動指令輸出模塊輸出；桿移動指令輸出模塊，用于根據輸入的植株群體的冠層高度向立桿裝置輸出移動桿移動指令；小氣候要素參數接收模塊，用于接收要素傳感器群輸出的各小氣候要素參數，并輸出給小氣候要素參數分析模塊；小氣候要素參數分析模塊，用于對輸入的各小氣候要素參數進行分析，并存儲記錄及顯示分析結果。優選地，作物植株高度計算模塊根據多點農作物植株高度的圖像像素，并根據標準參照物的實際測量高度和其拍攝高度的圖像像素的比例關系，計算出多點植株的實際高度；根據對多點植株的實際高度進行平均計算確定植株群體的冠層高度，并輸出給桿移動指令輸出模塊；桿移動指令輸出模塊根據輸入的植株群體的冠層聞度，向立桿裝置輸出分別將移動桿向上移動第一比例冠層高度和第二比例冠層高度的所述移動桿移動指令。優選地，桿移動指令輸出模塊根據用戶的監測對象和監測目的來設定第一移動壁柄、第二移動壁柄的移動定位頻率；輸出的所述移動桿移動指令，其中第一比例冠層高度為2/3冠層高度，第二比例冠層高度為4/3冠層高度。為了解決上述技術問題，本專利技術提供了一種實現農田環境小氣候監測的方法，涉及在農田安裝的圖像采集裝置、數據采集裝置、立桿裝置以及多個要素傳感器群，該方法包括圖像采集裝置中的攝像頭將拍攝的農作物植株高度的圖像信息輸出給數據采集裝置；數據采集裝置根據輸入的農作物植株高度的圖像信息計算出植株的實際高度；通過計算出的植株群體的冠層高度向立桿裝置輸出本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉布春，李志海，武永峰，
申請(專利權)人：中國農業科學院農業環境與可持續發展研究所，北京上智恒達科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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