基于無人機的植物生長狀況監測裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于無人機的植物生長狀況監測裝置，其中，本實用新型在圖像監測模塊中采用藍色LED陣列來替代激光，作為熒光激發光源，使激發光源的體積和重量大大減小，適合在低負荷的無人機上使用，而且采用電子倍增CCD單元來在夜間采集植物的熒光動力學圖像，不但可以獲得整個拍攝區域的熒光二維分布信息，還可獲得全面的熒光動力學衰減信息。本實用新型中，無人機按預先規劃的路線飛行，并在指定的拍攝點懸停，同時進行熒光動力學圖像的拍攝，飛行完預先規劃的路線后，自動返航，本實用新型無需對葉片進行暗適應，節省了測量時間，而且實現了植物的原位測量，能更準確的反映植物的生理生長狀態。
【專利說明】
基于無人機的植物生長狀況監測裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及植物監測技術領域，特別涉及一種基于無人機的植物生長狀況監測裝置。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著現代科學技術與工業化的加速發展，農業生產取得了前所未有的成就，但是，傳統農業的高產是以犧牲大量資源和環境利益為代價的。面對著環境惡化，資源短缺，人口日益增長等諸多問題，必須全面實現農業現代化、數字化、精細化。
[0003]植物葉綠體吸收的光能用于三個部分，一部分進行光合作用，一部分轉化為熱能耗散掉，其余部分大約2%的能量吸收后發射出葉綠素熒光。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熒光信號來獲知植物的光合作用狀況，進而評估植物的生理生長狀況，且利用熒光信號能夠在肉眼觀察到之前捕捉到植物的生理狀態變化，預測植物生長變化，提前做出應對措施。目前，葉綠素熒光探測技術主要集中在三個方向:葉綠素熒光誘導動力學分析法，葉綠素熒光光譜分析法，葉綠素熒光圖像分析法。動力學分析法應用廣泛，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單點測量，不能說明整個田間甚至整個植株的生產狀態。熒光圖像分析法以其大面積，非接觸等優點，是今后的研究趨勢。
[0004]植物遙感監測技術是國際環境與農業研究領域近幾年發展起來的熱點技術，利用遙感技術實時大面積監測植物生理狀況，可以有效防治作物遭受病蟲害、干旱、營養缺失等脅迫，促進農作物的生產管理，提高生產效率。人類可以通過衛星或機載設備來觀測地球植物的“綠色”指標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，數據傳回周期長，成本高，隨著無人機的發展，其機動靈活、操縱簡單、成本低廉、安全可靠等優點，使得利用無人機作為遙感平臺對農田進行低空遙感成為一種合理的設想。
[0005]結合無人機和反映植物內部機制的葉綠素熒光將成為植物低空遙感的發展方向，所以，目前，亟需研制一種能夠實現利用無人機遙測的葉綠素熒光圖像實時監測系統和裝置。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型的目的在于:克服現有技術中通過衛星或機載設備來監測植物生長狀況，存在受天氣影響大，數據傳回周期長，成本高的不足。
[0007]為了實現上述實用新型目的，本實用新型提供一種基于無人機的植物生長狀況監測裝置，其技術方案為:
[0008]—種基于無人機的植物生長狀況監測裝置，包括無人機和設置在所述無人機上的圖像監測模塊和控制模塊，所述控制模塊根據預先規劃的路線，控制所述無人機飛行，并且，所述圖像監測模塊包括藍光LED陣列、電子倍增CCD單元;其中，所述藍光LED陣列，用于作為熒光激發光源;所述電子倍增CCD單元，用于在夜間采集植物的熒光動力學圖像；
[0009]所述無人機按預先規劃的路線飛行，并在路線上的若干指定拍攝點保持懸停，所述無人機懸停時，所述控制模塊控制所述藍光LED陣列開啟和所述電子倍增CCD單元拍攝其視場區域的植物；當所述無人機飛行完預先規劃的路線，所述控制模塊控制所述無人機返航。
[0010]根據一種具體的實施方式，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，用于實時獲取所述無人機的位置信息；
[0012]所述高度傳感器，用于實時獲取所述無人機的高度信息；
[0013]所述主控單元，用于接收路線信息，并根據所述路線信息，控制所述無人機飛行，同時在飛行過程中，結合所述位置信息和所述高度信息，控制所述無人機飛行至路線上指定的拍攝點時懸停在設定高度，以及用于接收拍攝參數信息，并根據所述拍攝參數信息，控制所述電子倍增CCD單元拍攝其視場區域的植物。
[0014]根據一種具體的實施方式，所述主控單元包括存儲子單元，其中，所述存儲子單元，用于保存所述路線信息、所述拍攝參數信息以及所述電子倍增CCD單元拍攝的熒光動力學圖像。
[0015]根據一種具體的實施方式，所述主控單元具有數據接口，并且所述數據接口與所述存儲子單元連接，用于與外部設備連接，接收所述路線信息和所述拍攝參數信息，或者輸出所述電子倍增CCD單元拍攝的熒光動力學圖像。
[0016]根據一種具體的實施方式，所述電子倍增CCD單元上還裝設有濾光片，用于篩選植物焚光波段的光。
[0017]與現有技術相比，本實用新型的有益效果:本實用新型通過將圖像監測模塊設置在無人機上，在圖像監測模塊中采用藍色LED陣列來替代激光，作為熒光激發光源，使激發光源的體積和重量大大減小，適合在低負荷的無人機上使用，而且采用電子倍增CCD單元來在夜間采集植物的熒光動力學圖像，不但可以獲得整個拍攝區域的熒光二維分布信息，還可獲得全面的熒光動力學衰減信息。本實用新型中無人機在控制模塊的控制下，按預先規劃的路線飛行，并在指定的拍攝點懸停，同時進行熒光動力學圖像的拍攝，飛行完預先規劃的路線后，自動返航，因此，本實用新型無需對葉片進行暗適應，節省了測量時間，且實現了植物的原位測量，能更準確的反映植物的生理生長狀態。
【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型基于無人機的植物生長狀況監測裝置的工作示意圖；
[0019]圖2是本實用新型裝置的結構示意圖；
[0020]圖3是本實用新型控制模塊的結構示意圖。
[0021]附圖標記列表
[0022]1-無人機2-控制模塊3-圖像監測模塊
【具體實施方式】
[0023]下面結合【具體實施方式】對本實用新型作進一步的詳細描述。但不應將此理解為本實用新型上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本【實用新型內容】所實現的技術均屬于本實用新型的范圍。
[0024]結合圖1所示的本實用新型基于無人機的植物生長狀況監測裝置的工作示意圖；其中，本實用新型基于無人機的植物生長狀況監測裝置包括無人機I和設置在無人機上的圖像監測模塊3和控制模塊2，控制模塊2根據預先規劃的路線，控制無人機I飛行。
[0025]結合圖2所示的本實用新型裝置的結構示意圖；其中，圖像監測模塊3包括藍光LED陣列和電子倍增CCD單兀。
[0026]其中，藍光LED陣列用于作為熒光激發光源；電子倍增CCD單元用于在夜間采集植物的熒光動力學圖像。
[0027]本實用新型基于無人機的植物生長狀況監測裝置工作時，無人機I按預先規劃的路線飛行，并在路線上的若干指定拍攝點保持懸停，無人機懸停時，控制模塊2控制藍光LED陣列開啟和電子倍增CCD單元拍攝其視場區域的植物；當無人機I飛行完預先規劃的路線，控制模塊2控制無人機I返航。
[0028]本實用新型通過將圖像監測模塊設置在無人機上，在圖像監測模塊中采用藍色LED陣列來替代激光，作為熒光激發光源，使激發光源的體積和重量大大減小，適合在低負荷的無人機上使用，而且采用電子倍增CCD單元來在夜間采集植物的熒光動力學圖像，不但可以獲得整個拍攝區域的熒光二維分布信息，還可獲得全面的熒光動力學衰減信息。本實用新型中無人機在控制模塊的控制下，按預先規劃的路線飛行，并在指定的拍攝點懸停，同時進行熒光動力學圖像的拍攝，飛行完預先規劃的路線后，自動返航，因此，本實用新型無需對葉片進行暗適應，節省了測量時間，且實現了植物的原位測量，能更準確的反映植物的生理生長狀態。
[0029]結合圖3所示的本實用新型控制模塊的結構示意圖；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，定位單元用于實時獲取無人機的位置信息；高度傳感器用于實時獲取無人機的高度信息;主控單元用于接收路線信息，并根據路線信息，控制無人機I飛行，同時在飛行過程中，結合位置信息和高度信息，控制無人機I飛行至路線上指定的拍攝點時懸停在設定高度，以及用于接收拍攝參數信息，并根據拍攝參數信息，控制電子倍增CCD單元拍攝其視場區域的植物。
[0031]具體的，主控單元包括存儲子單元，其中，存儲子單元，用于保存路線信息、拍攝參數信息以及電子倍增CCD單元拍攝的熒光動力學圖像。
[0032]在實施時，主控單元具有數據接口，并且數據接口與存儲子單元連接，用于與外部設備連接，接收路線信息和拍攝參數信息，或者輸出電子倍增CCD單元拍攝的熒光動力學圖像。本實用新型中的數據接口可采用USB接口或者RJ45接口。本實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]本實用新型中，電子倍增CCD單元上還裝設有濾光片，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]上面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進行了詳細說明，但本實用新型并不限制于上述實施方式，在不脫離本申請的權利要求的精神和范圍情況下，本領域的技術人員可以作出各種修改或改型。
【主權項】
1.一種基于無人機的植物生長狀況監測裝置，包括無人機和設置在所述無人機上的圖像監測模塊和控制模塊，所述控制模塊根據預先規劃的路線，控制所述無人機飛行，其特征在于，所述圖像監測模塊包括藍光LED陣列、電子倍增CCD單元;其中，所述藍光LED陣列，用于作為熒光激發光源;所述電子倍增CCD單元，用于在夜間采集植物的熒光動力學圖像； 所述無人機按預先規劃的路線飛行，并在路線上的若干指定拍攝點保持懸停，所述無人機懸停時，所述控制模塊控制所述藍光LED陣列開啟和控制所述電子倍增CCD單元拍攝其視場區域的植物；當所述無人機飛行完預先規劃的路線，所述控制模塊控制所述無人機返航。2.如權利要求1所述的基于無人機的植物生長狀況監測裝置，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，用于實時獲取所述無人機的位置信息； 所述高度傳感器，用于實時獲取所述無人機的高度信息； 所述主控單元，用于接收路線信息，并根據所述路線信息，控制所述無人機飛行，同時在飛行過程中，結合所述位置信息和所述高度信息，控制所述無人機飛行至路線上指定的拍攝點時懸停在設定高度，以及用于接收拍攝參數信息，并根據所述拍攝參數信息，控制所述電子倍增CCD單元拍攝其視場區域的植物。3.如權利要求2所述的基于無人機的植物生長狀況監測裝置，其特征在于，所述主控單元包括存儲子單元，其中，所述存儲子單元，用于保存所述路線信息、所述拍攝參數信息以及所述電子倍增CCD單元拍攝的熒光動力學圖像。4.如權利要求3所述的基于無人機的植物生長狀況監測裝置，其特征在于，所述主控單元具有數據接口，并且所述數據接口與所述存儲子單元連接，用于與外部設備連接，接收所述路線信息和所述拍攝參數信息，或者輸出所述電子倍增CCD單元拍攝的熒光動力學圖像。5.如權利要求1所述的基于無人機的植物生長狀況監測裝置，其特征在于，所述電子倍增CCD單元上還裝設有濾光片，用于篩選植物熒光波段的光。
【文檔編號】G05D1/10GK205594457SQ201620425931
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月11日
【發明人】周春艷, 張白
【申請人】北方民族大學