一种基于新兴技术的茶树病虫害识别监测设备

1.本发明涉及电能校验技术领域，具体为一种基于新兴技术的茶树病虫害识别监测设备。


背景技术：

2.截止2018年底，我省茶区茶园面积752万亩，地域辽阔，气候适宜，环境多样，呈现“低纬度、高海拔、寡日照、无污染”的地理气候特征。也造就了贵州茶区病虫区域复杂，种类繁多。通过各地调查，已知的茶树害虫达400多种，造成经济损失的害虫有50～60种。已知的茶树病害100多种，其中常见的有30余种。在茶树的生长发育过程中，茶树的各个部位无不受到病虫的危害，尤其是芽、叶病虫害种类多、发生严重；
3.据估计，常年因病虫害造成的茶叶产量直接损失一般为15％～20％，局部地区和个别年份损失更大，有的茶园甚至枝枯树死，无茶可采。随着茶叶贸易形势的变化对茶叶的内含物及农残含量提出了更高的要求。
4.现有的都是对茶树病虫害识别监测都是通过人工，而对于有些较小的茶树病虫害如黑刺粉虱，由于黑刺粉虱前期较小，因此往往无法及时观察到，以及没有及时预防时，导致其对下面的叶片进行叮咬，并进行产卵，则会引起叶片的茶煤病，而茶煤病长时间则会附着在叶片表面，影响叶片的光合作用；
5.虽然现有的茶树种植区域采用远近摄像头进行监测，但是针对于茶叶背面且较小的黑刺粉虱，在摄像头进行监测时，一方面茶叶相互堆叠，导致其在使用摄像头检测时，其视野交暗，影响其检测效果，同时对于茶叶背面的黑刺粉虱，更加增加其监测难度以及监测误差。为此，我们提出一种基于新兴技术的茶树病虫害识别监测设备。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种基于新兴技术的茶树病虫害识别监测设备，以解决上述背景技术中提出的问题。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于新兴技术的茶树病虫害识别监测设备，包括用于对病虫害进行识别监测的摄像头，所述摄像头设有多个，多个所述摄像头呈环形状分布，所述摄像头上设有用于对其进行支撑的支撑件，多个所述支撑件之间设有对其进行同步驱动的连接件，所述连接件通过支撑件使摄像头对茶树叶片进行拨开翻转检测；
8.所述连接件上设有移动杆，所述移动杆外侧滑动套接有移动块，所述移动块上设有使移动杆在竖直平面上进行上下移动的升降件；
9.所述移动杆底部设有用于使连接件角度进行调节的角度调节件；
10.所述移动块上设有行走机构，所述行走机构调使摄像头沿着茶树进行行走，同时调节多个摄像头的水平位置。
11.在进行使用时，在对茶树上多种害虫在行走机构的调节下，能够对培养的茶树样
品上的病虫害进行移动性监测的作用，且在移动的同时，在连接件、升降件以及角度调节件的配合下，使摄像头能够实现对茶树叶片进行拨开监测的作用，同时相对移动至茶树叶片的下方进行精准监测；
12.通过设有的拨开板，且拨开板上设有用于对害虫进行收集的粘虫板且该拨开板上设有粘虫板，从而不仅实现对茶树叶片进行拨开的同时，实现对害虫进行收集的作用
13.优选的，所述行走机构包括贯穿设置在移动块两端的两个驱动丝杆，两个所述驱动丝杆与移动块螺纹连接；
14.两个所述驱动丝杆的两端分别转动连接有侧板，其中一个所述侧板上设有对两个驱动丝杆同步驱动的传动件；
15.所述侧板底部固定安装有呈u形状的支撑腿，所述支撑腿底部的两端均设有万向轮。
16.优选的，所述升降件包括固定连接在移动块上的升降电机，所述升降电机输出端固定连接有升降齿轮；
17.所述移动杆上设有凹槽，且凹槽处等距离安装有多个齿块，所述升降齿轮与齿块啮合连接，通过设有的升降件，从而实现对移动杆进行上下移动的作用。
18.优选的，所述连接件包括固定连接在移动杆底部的连接壳，所述连接壳内部固定安装有连接电机，所述连接电机输出端穿过连接壳固定连接有旋转轴，且旋转轴底部固定安装有第一距离传感器；
19.所述连接电机输出端与连接壳转动连接；
20.所述旋转轴外侧通过轴承转动连接有旋转壳，所述旋转壳内部设有固定壳，且固定壳固定套接在旋转轴外侧；
21.所述旋转轴上设有使旋转壳相对于固定壳进行转动的转动件；
22.所述旋转壳边缘处等距离设有多个支撑轴，且支撑轴贯穿旋转壳，所述支撑轴通过轴承与旋转壳转动连接；
23.所述固定壳上设有用于对多个支撑轴进行导向限位的导向件，且支撑轴内侧设有限位件，所述支撑轴位于旋转壳外侧的一端与支撑件固定连接，通过设有的连接件，实现实现对多个支撑件进行连接的作用。
24.优选的，所述转动件包括固定套接在旋转轴上的固定板，所述固定板上固定安装有转动电机，所述转动电机输出端固定连接有第一转动齿轮，且第一转动齿轮外侧转动连接有第二转动齿轮，所述第二转动齿轮内侧固定连接有旋转套，所述旋转套滑动套接在旋转轴外侧，且旋转套顶部与旋转壳固定连接，通过设有的转动件，从而使旋转壳相对于固定壳进行转动的作用。
25.优选的，所述导向件包括设置在固定壳边缘处的两个导向块，且导向块呈三角形状设置，所述导向块顶端高于固定壳顶部，且导向块外侧设有对其进行支撑的导向架，所述导向架固定安装在固定壳内部；
26.所述固定壳对应导向块的位置设有呈三角形状的导向槽，通过设有的导向件，从而实现对支撑轴进行导向的作用。
27.优选的，所述限位件包括固定连接在支撑轴位于旋转壳与固定壳之间的限位板，且限位板位于旋转壳与固定壳之间的缝隙处；
28.所述限位板内侧固定安装有两个滚动轴，且两个滚动轴沿着固定壳边缘处滚动，通过设有的限位件，从而实现对支撑轴进行导向限位的作用。
29.优选的，所述支撑件包括固定安装在支撑轴外侧一端的支撑壳，所述支撑壳外侧设有凹槽，且凹槽处滑动贯穿有支撑板，所述支撑板位于支撑壳外侧的一端固定连接有拨开板，且拨开板上设有用于对害虫进行收集的粘虫板，所述凹槽处设有用于对支撑板的支撑高度进行调节的高度调节件；
30.所述摄像头安装在拨开板底部，所述摄像头外侧且位于拨开板底部安装有第二距离传感器和照明灯，通过设有的支撑件，从而实现对摄像头进行支撑的作用。
31.优选的，所述高度调节件包括转动连接在支撑槽处的转动丝杆，所述转动丝杆位于支撑板顶部的一端固定连接有第一旋转齿轮，所述第一旋转齿轮外侧啮合连接有第二旋转齿轮，且支撑板上固定安装有对第二旋转齿轮进行驱动的旋转电机，通过设有的高度调节件，从而实现对支撑板的支撑高度进行调节的作用。
32.优选的，所述支撑板两端分别固定连接有导向板，且导向板呈弧形状设计，从而实现对支撑板在转动时，对叶片的防护作用。
33.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
34.1、本发明基于人工智能技术的茶树病虫害识别防治系统，将通过人工智能图像识别、光谱分析等技术识别茶树的叶部病害、枝部病害、根部病害和茶树的食叶性害虫、刺吸式害虫、钻蛀性害虫和地下害虫，借助病虫害测报仪和手机app的方式进行病虫害信息的采集，农户可根据病害名称、图片智能识别查看图谱，同时可根据虫害名称和图片智能识别查看图谱。根据图谱确定病虫害名称后可进入详细查询。可查询的内容为病害的病症、病原菌、发生规律和防治方法以及虫害的形态特征、生活习性、防治方法。
35.2、本发明在进行使用时，在对茶树上多种害虫在行走机构的调节下，能够对培养的茶树样品上的病虫害进行移动性监测的作用，且在移动的同时，在连接件、升降件以及角度调节件的配合下，使摄像头能够实现对茶树叶片进行拨开监测的作用，同时相对移动至茶树叶片的下方进行精准监测。
36.3、本发明通过设有的拨开板，且拨开板上设有用于对害虫进行收集的粘虫板且该拨开板上设有粘虫板，从而不仅实现对茶树叶片进行拨开的同时，实现对害虫进行收集的作用。
附图说明
37.图1为本发明人工智能技术的茶树病虫害识别防治系统结构示意图；
38.图2为本发明整体结构示意图；
39.图3为本发明整体结构侧视图；
40.图4为本发明图3中a区域放大图；
41.图5为本发明旋转壳结构示意图；
42.图6为本发明第一距离传感器结构示意图；
43.图7为本发明旋转壳内部结构示意图；
44.图8为本发明旋转轴结构示意图；
45.图9为本发明固定壳结构示意图；
46.图10为本发明拨开板结构示意图；
47.图11为本发明限位板结构示意图；
48.图12为本发明实施例二结构示意图。
49.图中：1-摄像头；2-支撑件；21-支撑壳；22-支撑板；23-拨开板；231-调节槽；232-双向螺纹杆；233-把手；234-夹持板；24-支撑槽；25-第二距离传感器；26-照明灯；3-连接件；31-连接壳；32-连接电机；33-旋转轴；34-第一距离传感器；35-旋转壳；36-固定壳；37-转动件；371-固定板；372-转动电机；373-第一转动齿轮；374-第二转动齿轮；375-旋转套；38-支撑轴；4-移动杆；41-移动块；5-行走机构；51-驱动丝杆；52-侧板；53-传动件；54-支撑腿；55-万向轮；6-升降件；61-升降电机；62-升降齿轮；63-齿块；7-导向件；71-导向块；72-导向架；8-限位件；81-限位板；82-滚动轴；9-高度调节件；91-第一旋转齿轮；92-第二旋转齿轮；93-旋转电机；94-转动丝杆；10-导向板。
具体实施方式
50.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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
51.请参阅图1-11，实施例一
52.一种基于新兴技术的茶树病虫害识别监测设备，本技术基于人工智能技术的茶树病虫害识别防治系统，将通过人工智能图像识别、光谱分析等技术识别茶树的叶部病害、枝部病害、根部病害和茶树的食叶性害虫、刺吸式害虫、钻蛀性害虫和地下害虫，借助病虫害测报仪和手机app的方式进行病虫害信息的采集，农户可根据病害名称、图片智能识别查看图谱，同时可根据虫害名称和图片智能识别查看图谱。根据图谱确定病虫害名称后可进入详细查询。可查询的内容为病害的病症、病原菌、发生规律和防治方法以及虫害的形态特征、生活习性、防治方法，如说明书附图1，同时主要包括以下方法；
53.1.样品采集法。首先培养模型样品，对茶树进行培养以及病菌接种，设计手机app，实现对病虫害作物拍照、位置标注、图像的上传与分析结果反馈等功能，建设病虫害监测站，用于捕捉害虫、对茶园进行图像采集、获取田间气象数据，建设数据中心，用于收集各终端仪器上传的数据，并进行统计分析。
54.2.信息采集和建立数据库法。对标准病虫害模型样品进行图像与光谱采集，常规图像通过传统相机拍摄，光谱图像利用高光谱相机进行全谱段扫描成像，获得光谱数据立方体，提取代表性光谱波段，并以此为参考选取多光谱相机的光谱通道，最后利用多光谱相机进行大量图像采集，建立作物和害虫数据库。
55.3.人工智能识别法。拟将可变形卷积引入目标检测网络，提升模型对外形变化丰富的病虫害感染区域的识别能力。根据病虫害图像区域不大、密集、需求高精度网络的特点，拟采用faster r-cnn作为基础识别网络，进而形成df r-cnn网络。实际实施时，以茶树枝/叶图像为输入数据，实现对多种类病虫害的准确高效识别。
56.4.软硬件集成与户外实测法。将训练后的人工智能病虫害识别算法与数据中心、手机app、病虫害监测站等系统整合联调，将其投放至茶园进行真实环境下的农情监测，测
试及完善系统功能。
57.且茶树样品即为在茶树种植区种植多排茶树，且当茶树成长到一定高度后，对茶树进行监测，且在监测时，则用于对病虫害进行识别监测的摄像头1，摄像头1设有多个，多个摄像头1呈环形状分布，摄像头1上设有用于对其进行支撑的支撑件2，多个支撑件2之间设有对其进行同步驱动的连接件3，连接件3通过支撑件2使摄像头1对茶树叶片进行拨开翻转检测，支撑件2包括固定安装在支撑轴38外侧一端的支撑壳21，支撑壳21外侧设有支撑槽24，且支撑槽24处滑动贯穿有支撑板22，支撑板22位于支撑壳21外侧的一端固定连接有拨开板23，且拨开板23上设有用于对害虫进行收集的粘虫板，支撑槽24处设有用于对支撑板22的支撑高度进行调节的高度调节件9；
58.摄像头1安装在拨开板23底部，摄像头1外侧且位于拨开板23底部安装有第二距离传感器25和照明灯26。
59.高度调节件9包括转动连接在支撑槽24处的转动丝杆94，转动丝杆94位于支撑板22顶部的一端固定连接有第一旋转齿轮91，第一旋转齿轮91外侧啮合连接有第二旋转齿轮92，且支撑板22上固定安装有对第二旋转齿轮92进行驱动的旋转电机93。
60.支撑板22两端分别固定连接有导向板10，且导向板10呈弧形状设计；
61.连接件3上设有移动杆4，移动杆4外侧滑动套接有移动块41，移动块41上设有使移动杆4在竖直平面上进行上下移动的升降件6，升降件6包括固定连接在移动块41上的升降电机61，升降电机61输出端固定连接有升降齿轮62；
62.移动杆4上设有凹槽，且凹槽处等距离安装有多个齿块63，升降齿轮62与齿块63啮合连接，且通过升降电机61运行，进一步的使升降齿轮62与多个齿块63啮合，进一步的使杆相对于移动块41进行上下移动；
63.移动杆4底部设有用于使连接件3角度进行调节的角度调节件；
64.移动块41上设有行走机构5，行走机构5调使摄像头1沿着茶树进行行走，同时调节多个摄像头1的水平位置，行走机构5包括贯穿设置在移动块41两端的两个驱动丝杆51，两个驱动丝杆51与移动块41螺纹连接；
65.两个驱动丝杆51的两端分别转动连接有侧板52，其中一个侧板52上设有对两个驱动丝杆51同步驱动的传动件53，传动件53分别固定安装在两个驱动丝杆51一端的传动齿轮，两个传动齿轮之间传动连接有传动链，侧板52上安装有用于对传动齿轮进行驱动的传动电机，从而通过传动电机驱动，进一步的使两个驱动丝杆51在传动齿轮与传动链的作用下进行同步转动，并同步提供移动块41同步驱动力，进一步的使移动块41沿着两个传动丝杆之间进行移动；
66.侧板52底部固定安装有呈u形状的支撑腿54，支撑腿54底部的两端均设有万向轮55，万向轮55为自刹车式万向轮55，同时本技术中，由于为样品种植区域，因此在每排茶树的两侧可设置水泥地面，从而便于万向轮55进行稳定行走，且本技术中在天晴的条件下进行使用。
67.连接件3包括固定连接在移动杆4底部的连接壳31，连接壳31内部固定安装有连接电机32，连接电机32输出端穿过连接壳31固定连接有旋转轴33，且旋转轴33底部固定安装有第一距离传感器34；
68.连接电机32输出端与连接壳31转动连接；
69.旋转轴33外侧通过轴承转动连接有旋转壳35，旋转壳35内部设有固定壳36，且固定壳36固定套接在旋转轴33外侧；
70.旋转轴33上设有使旋转壳35相对于固定壳36进行转动的转动件37，转动件37包括固定套接在旋转轴33上的固定板371，固定板371上固定安装有转动电机372，转动电机372输出端固定连接有第一转动齿轮373，且第一转动齿轮373外侧转动连接有第二转动齿轮374，第二转动齿轮374内侧固定连接有旋转套375，旋转套375滑动套接在旋转轴33外侧，且旋转套375顶部与旋转壳35固定连接，即当需要对旋转壳35进行驱动时，则转动电机372运行，进一步的使第一转动齿轮373带动第二转动齿轮374进行转动，进一步的使旋转套375带动旋转壳35相对于固定壳36进行转动；
71.旋转壳35边缘处等距离设有多个支撑轴38，且支撑轴38贯穿旋转壳35，支撑轴38通过轴承与旋转壳35转动连接；
72.固定壳36上设有用于对多个支撑轴38进行导向限位的导向件7，导向件7包括设置在固定壳36边缘处的两个导向块71，且导向块71呈三角形状设置，导向块71顶端高于固定壳36顶部，且导向块71外侧设有对其进行支撑的导向架72，导向架72固定安装在固定壳36内部；
73.固定壳36对应导向块71的位置设有呈三角形状的导向槽，且导向槽可以根据实际使用设置多个。
74.且支撑轴38内侧设有限位件8，支撑轴38位于旋转壳35外侧的一端与支撑件2固定连接，限位件8包括固定连接在支撑轴38位于旋转壳35与固定壳36之间的限位板81，且限位板81位于旋转壳35与固定壳36之间的缝隙处；
75.限位板81内侧固定安装有两个滚动轴82，且两个滚动轴82沿着固定壳36边缘处滚动。
76.工作原理：在进行使用时，多个摄像头1位于茶树的顶部，即两个支撑腿54分别位于茶树的两侧，从而使摄像头1沿着茶树上进行相对移动，同时本技术中，多个万向轮55行走的路径可通过遥控器进行远程遥控，也可以通过编程提前预设其行走路径，实现其自动检测；
77.且在多个摄像头1移动至茶树顶部时，则通过第一传感器检测多个摄像头1距离茶叶的检测距离，从而使移动杆4调节至距离茶叶设定高度后，多个摄像头1对茶叶进行监测；
78.且在检测的同时，多个摄像头1位于对应点的茶叶上方，同时对应的支撑板22处的摄像头1可以根据第二距离传感器25，调节其对应检测点摄像头1与茶叶的相对距离，实现对茶叶进行精准检测；
79.随后，通过转动电机372运行，进一步的使旋转壳35相对于固定壳36进行转动，当旋转壳35转动的同时，进一步的带动多个支撑轴38进行同步环绕固定壳36进行转动，而直到两个支撑轴38移动至三角形状的导向槽处，该支撑轴38处的两个滚动轴82沿着固定壳36边缘处转动，并当转动至两个导向槽位置处时，两个滚动轴82相互限位，从而使转动至该处的支撑轴38进行转动180
°
，且在转动的同时，由于拨开板23的作用下，实现对该处的茶叶进行拨开的作用，且在拨开的同时由于拨开板23相对于茶叶处进行转动，从而实现对其上的粘虫板对害虫进行收集的作用，此时，摄像头1为向上角度照射，同时在拨开板23的第二距离传感器25作用下，调节摄像头1与茶叶之间的拍摄距离，进一步的使摄像头1对茶叶进行
精准检测的作用，同时，通过连接电机32的作用下，使旋转壳35与固定壳36上的位置均可以相对转动调节，进一步的使多个摄像头1进行精准检测的作用。
80.请参阅图12，实施例二
81.与实施例一相区别的是：拨开板23上设有调节槽231，且调节槽231处转动连接有双向螺纹杆232，双向螺纹杆232位于拨开板23外侧的一端固定连接有把手233，双向螺纹杆232外侧转动套接有两个夹持板234，调节槽231底部设有调节口，且夹持板234贯穿调节口，摄像头1位于两个夹持板234之间。
82.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
83.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。