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CN108713362A - 一种基于植被光谱分析的自动化农业机械 - Google Patents

一种基于植被光谱分析的自动化农业机械 Download PDF

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CN108713362A
CN108713362A CN201810519921.7A CN201810519921A CN108713362A CN 108713362 A CN108713362 A CN 108713362A CN 201810519921 A CN201810519921 A CN 201810519921A CN 108713362 A CN108713362 A CN 108713362A
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China
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vegetation
spectrum
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reflectivity
spectrometer
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顾健
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Suzhou Mesa Software Technology Co Ltd
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Suzhou Mesa Software Technology Co Ltd
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    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01B—SOIL WORKING IN AGRICULTURE OR FORESTRY; PARTS, DETAILS, OR ACCESSORIES OF AGRICULTURAL MACHINES OR IMPLEMENTS, IN GENERAL
    • A01B49/00—Combined machines
    • A01B49/04—Combinations of soil-working tools with non-soil-working tools, e.g. planting tools
    • A01B49/06—Combinations of soil-working tools with non-soil-working tools, e.g. planting tools for sowing or fertilising
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands

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Abstract

本发明涉及一种基于植被光谱分析的自动化农业机械，包括：发光装置、第一接收装置、第二接收装置、光谱仪、驱动电机，发光装置连接驱动电机，驱动电机连接光谱仪，第一接收装置以及第二接收装置分别连接光谱仪，还包括反应装置，反应装置与光谱仪连接，发光装置用于向植被照射白光，第一接收装置用于接收植被的反射光，第二接收装置用于接受植被的透射光，光谱仪用于根据第一接收装置接收的反射光以及第二接收装置接收的透射光进行光谱分析，反应装置用于根据光谱仪的分析进行植被的阶段性特殊处理。

Description

一种基于植被光谱分析的自动化农业机械
技术领域
本发明涉及农业领域，尤其涉及一种基于植被光谱分析的自动化农业机械。
背景技术
农业机械是指在作物种植业和畜牧业生产过程中，以及农、畜产品初加工和处理过程中所使用的各种机械。农业机械包括农用动力机械、农田建设机械、土壤耕作机械、种植和施肥机械、植物保护机械、农田排灌机械、作物收获机械、农产品加工机械、畜牧业机械和农业运输机械等。广义的农业机械还包括林业机械、渔业机械和蚕桑、养蜂、食用菌类培植等农村副业机械。农业机械属于相对概念，指用于农业、畜牧业、林业和渔业所有机械的总称，农业机械属于农机具的范畴。推广使用农业机械称为农业机械化。
目前，现有技术的农业机械在施肥的过程中只能将大部分的植被进行统一的施肥，无法针对不同肥料需求的植被进行肥料的区别采样以及播撒。
发明内容
发明目的：
针对现有技术的农业机械在施肥的过程中只能将大部分的植被进行统一的施肥，无法针对不同肥料需求的植被进行肥料的区别采样以及播撒的问题，本发明提供一种基于植被光谱分析的自动化农业机械。
技术方案：
一种基于植被光谱分析的自动化农业机械，包括：发光装置、第一接收装置、第二接收装置、光谱仪、驱动电机，所述发光装置连接所述驱动电机，所述驱动电机连接所述光谱仪，所述第一接收装置以及第二接收装置分别连接所述光谱仪，还包括反应装置，所述反应装置与所述光谱仪连接，所述发光装置用于向植被照射白光，所述第一接收装置用于接收植被的反射光，所述第二接收装置用于接受植被的透射光，所述光谱仪用于根据所述第一接收装置接收的反射光以及第二接收装置接收的透射光进行光谱分析，所述反应装置用于根据光谱仪的分析进行植被的阶段性特殊处理。
作为本发明的一种优选方式，所述反应装置包括松土装置、施肥装置以及供水装置，所述松土装置与所述施肥装置同时运作，所述松土装置与所述施肥装置用于进行植被的施肥工作，所述供水装置用于进行植被的浇水工作。
作为本发明的一种优选方式，还包括处理装置，所述处理装置分别与所述光谱仪以及反应装置连接，所述处理装置中设置有植被标准光谱图，所述处理装置根据所述植被标准光谱与当前光谱进行光谱对照，并进行光谱分析。
作为本发明的一种优选方式，还包括图像识别装置，所述图像识别装置与所述处理装置连接，所述图像识别装置用于根据植被影像识别植被分类，所述处理装置根据植被分类选择相应的植被标准光谱。
作为本发明的一种优选方式，所述处理装置对所述透射光光谱以及反射光光谱进行各个波长下反射率与标准光谱上对应波长的反射率的对比，若透射光光谱以及反射光光谱的各个波长的反射率大于等于标准光谱上相应的波长对应的反射率，则判断植被生长正常；若透射光光谱或反射光光谱的任意波长的反射率小于标准光谱上相应的波长对应的反射率，则判断植被生长不正常。
作为本发明的一种优选方式，所述处理装置判断所述透射光光谱或反射光光谱上反射率小于标准光谱上的反射率对应的波长所对应的颜色，并分析该种颜色代表的缺乏物质。
作为本发明的一种优选方式，所述处理装置控制所述施肥装置转换至缺乏物质相应的肥料仓进行施肥。
作为本发明的一种优选方式，所述处理装置监测施肥过程中透射光光谱以及反射光光谱在肥料对应的物质的波长对应的反射率的改变，并根据反射率的改变幅度、改变效率以及其余波长对应的反射率的改变幅度、改变效率进行肥料效果以及肥料功能的评判。
本发明实现以下有益效果：
针对在同一区域内土壤条件的差别以及施肥情况的差别进行针对性的植被缺失元素的肥料的播撒。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并于说明书一起用于解释本公开的原理。
图1为系统框架图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例一：
参考图为图1。一种基于植被光谱分析的自动化农业机械，包括：发光装置1、第一接收装置2、第二接收装置3、光谱仪4、驱动电机5，所述发光装置1连接所述驱动电机5，所述驱动电机5连接所述光谱仪4，所述第一接收装置2以及第二接收装置3分别连接所述光谱仪4，还包括反应装置6，所述反应装置6与所述光谱仪4连接，所述发光装置1用于向植被照射白光，所述第一接收装置2用于接收植被的反射光，所述第二接收装置3用于接受植被的透射光，所述光谱仪4用于根据所述第一接收装置2接收的反射光以及第二接收装置3接收的透射光进行光谱分析，所述反应装置6用于根据光谱仪4的分析进行植被的阶段性特殊处理。
作为本发明的一种优选方式，所述反应装置6包括松土装置61、施肥装置62以及供水装置63，所述松土装置61与所述施肥装置62同时运作，所述松土装置61与所述施肥装置62用于进行植被的施肥工作，所述供水装置63用于进行植被的浇水工作。
作为本发明的一种优选方式，还包括处理装置7，所述处理装置7分别与所述光谱仪4以及反应装置6连接，所述处理装置7中设置有植被标准光谱图，所述处理装置7根据所述植被标准光谱与当前光谱进行光谱对照，并进行光谱分析。
作为本发明的一种优选方式，还包括图像识别装置8，所述图像识别装置8与所述处理装置7连接，所述图像识别装置8用于根据植被影像识别植被分类，所述处理装置7根据植被分类选择相应的植被标准光谱。
在具体实施过程中，白光照射到植被表面时，植被的表面会对光造成三种影响，一种为将部分光线反射，一种为将部分光线投射，还有一种为将光吸收，健康的绿色植物的光谱特征为反射率高、透射率高、吸收率低，第一接收装置2接收反射光并交由光谱仪4进行反射光光谱分析，第二接收装置3接收透射光并交由光谱仪4进行透射光光谱分析。光谱仪4将反射光光谱以及透射光光谱分别传输至处理装置7。在处理装置7进行光谱的对照分析前，图像识别装置8通过摄像头拍摄植被影像并将影像传输至处理装置7，处理装置7根据植被影像对当前光谱分析的对象植被进行识别，并在识别出对象植被后进行对象植被的标准光谱的提取。处理装置7将反射光光谱以及透射光光谱与标准光谱进行比较，标准光谱为各个波长下反射率的最佳值整合成的光谱线，处理装置7根据反射光光谱以及透射光光谱与标准光谱的对照情况进行松土装置61、施肥装置62以及供水装置63的控制。
实施例二：
参考图为图1。针对实施例一，本实施例的不同点在于：
作为本发明的一种优选方式，所述处理装置7对所述透射光光谱以及反射光光谱进行各个波长下反射率与标准光谱上对应波长的反射率的对比，若透射光光谱以及反射光光谱的各个波长的反射率大于等于标准光谱上相应的波长对应的反射率，则判断植被生长正常；若透射光光谱或反射光光谱的任意波长的反射率小于标准光谱上相应的波长对应的反射率，则判断植被生长不正常。
作为本发明的一种优选方式，所述处理装置7判断所述透射光光谱或反射光光谱上反射率小于标准光谱上的反射率对应的波长所对应的颜色，并分析该种颜色代表的缺乏物质。
作为本发明的一种优选方式，所述处理装置7控制所述施肥装置62转换至缺乏物质相应的肥料仓进行施肥。
作为本发明的一种优选方式，所述处理装置7监测施肥过程中透射光光谱以及反射光光谱在肥料对应的物质的波长对应的反射率的改变，并根据反射率的改变幅度、改变效率以及其余波长对应的反射率的改变幅度、改变效率进行肥料效果以及肥料功能的评判。
在具体实施过程中，当处理装置7判断反射光光谱或透射光光谱有任意一个波长点对应的反射率值低于标准光谱在该波长下的反射率值，则处理装置7获取该波长，并对该波长对应的光谱谱线的颜色进行识别，对于识别过后光谱谱线的颜色，处理装置7判断出该种颜色对应的物质、原子，根据该种颜色对应的物质、原子判断出当前植被对象缺乏的实体物质，即针对生长缓慢需要进行调整的当前植被对象需要使用的肥料等物质。在完成判断后，处理装置7控制反应装置6进行肥料仓的旋转以及肥料的配比，并利用松土装置61将土壤翻松，利用施肥装置62进行施肥。
值得一提的是，对于施肥后的成长过程，处理装置7不断进行实时光谱的分析，并着重于肥料对应增加的植被生长所需物质对应元素的反射率的变化，主要针对不同肥料对应的反射率升高速率以及幅度，对不同的肥料进行使用效果的评判，同时，为了不对其他波长对应的反射率造成大的影响，处理装置7监测其余波长对应的反射率是否受到影响以及受影响的程度，并对不同肥料的情况分别记录，以便在出现类似情况时能够迅速的找出适当的肥料。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作出的等同变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于植被光谱分析的自动化农业机械，包括：发光装置、第一接收装置、第二接收装置、光谱仪、驱动电机，所述发光装置连接所述驱动电机，所述驱动电机连接所述光谱仪，所述第一接收装置以及第二接收装置分别连接所述光谱仪，其特征在于：还包括反应装置，所述反应装置与所述光谱仪连接，所述发光装置用于向植被照射白光，所述第一接收装置用于接收植被的反射光，所述第二接收装置用于接受植被的透射光，所述光谱仪用于根据所述第一接收装置接收的反射光以及第二接收装置接收的透射光进行光谱分析，所述反应装置用于根据光谱仪的分析进行植被的阶段性特殊处理。
2.根据权利要求1所述的一种基于植被光谱分析的自动化农业机械，其特征在于：所述反应装置包括松土装置、施肥装置以及供水装置，所述松土装置与所述施肥装置同时运作，所述松土装置与所述施肥装置用于进行植被的施肥工作，所述供水装置用于进行植被的浇水工作。
3.根据权利要求1所述的一种基于植被光谱分析的自动化农业机械，其特征在于：还包括处理装置，所述处理装置分别与所述光谱仪以及反应装置连接，所述处理装置中设置有植被标准光谱图，所述处理装置根据所述植被标准光谱与当前光谱进行光谱对照，并进行光谱分析。
4.根据权利要求3所述的一种基于植被光谱分析的自动化农业机械，其特征在于：还包括图像识别装置，所述图像识别装置与所述处理装置连接，所述图像识别装置用于根据植被影像识别植被分类，所述处理装置根据植被分类选择相应的植被标准光谱。
5.根据权利要求1～4所述的一种基于植被光谱分析的自动化农业机械，其特征在于：所述处理装置对所述透射光光谱以及反射光光谱进行各个波长下反射率与标准光谱上对应波长的反射率的对比，若透射光光谱以及反射光光谱的各个波长的反射率大于等于标准光谱上相应的波长对应的反射率，则判断植被生长正常；若透射光光谱或反射光光谱的任意波长的反射率小于标准光谱上相应的波长对应的反射率，则判断植被生长不正常。
6.根据权利要求5所述的一种基于植被光谱分析的自动化农业机械，其特征在于：所述处理装置判断所述透射光光谱或反射光光谱上反射率小于标准光谱上的反射率对应的波长所对应的颜色，并分析该种颜色代表的缺乏物质。
7.根据权利要求6所述的一种基于植被光谱分析的自动化农业机械，其特征在于：所述处理装置控制所述施肥装置转换至缺乏物质相应的肥料仓进行施肥。
8.根据权利要求7所述的一种基于植被光谱分析的自动化农业机械，其特征在于：所述处理装置监测施肥过程中透射光光谱以及反射光光谱在肥料对应的物质的波长对应的反射率的改变，并根据反射率的改变幅度、改变效率以及其余波长对应的反射率的改变幅度、改变效率进行肥料效果以及肥料功能的评判。
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