一种山地丘陵地施肥机器人

1.本发明涉及农业种植领域，具体涉及一种山地丘陵地施肥机器人。


背景技术：

2.目前，现有的山地丘陵地种植过程中，普遍采用统一施肥的方式进行植物肥料的供给，未考虑每一株植物自身的生长情况和肥料吸收情况，容易造成土壤中肥料不足或过剩等问题，同时还可能产生拮抗效应，降低肥料的吸收利用率。


技术实现要素：

3.为解决上述问题，本发明提供了一种山地丘陵地施肥机器人，可以根据每一株植物的生长情况实现肥料的按需供给，避免出现土壤中肥料不足或过剩的情况。
4.为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种山地丘陵地施肥机器人，包括用于采集植物高光谱图像并施肥的无人机、以及用于实现高光谱图像的处理、分析，获取到每一株植物的生长情况，并根据每一株植物的生长情况为每一株植物配置对应的营养元素供给方案，根据每一株植物配置的营养元素供给方案生成对应的无人机施肥任务的控制终端。
5.进一步地，所述无人机基于lora无线通讯模块与控制终端实现通讯，将采集到的植物高光谱图像实时反馈至控制终端。
6.进一步地，每一张植物高光谱图像均携带有pos数据，在进行无人机施肥任务规划时，可提取图像中的坐标信息，方便定位。
7.进一步地，所述控制终端通过将每一株植物的高光谱图像与其对应的标准高光谱图像进行对比，查找存在差异的点，然后进行存在差异的原因的分析，获取每一株植物营养元素的理论缺少情况。
8.进一步地，所述控制终端基于每一株植物品种、营养元素的理论缺少情况、所处的生长发育期情况为每一株植物配置对应的营养元素供给方案。
9.进一步地，所述无人机施肥任务包括施肥路线、施肥坐标、以及每一个施肥坐标的肥料施用量。
10.进一步地，所述控制终端还用于编制无人机的高光谱图像采集路线，编辑时，首先获取到当前种植地的卫星图像，然后根据种植株距、行距，生成高光谱图像的采集坐标，最后以实现每一株植物高光谱图像采集，且路线最短为目标实现高光谱图像采集路线的编制。
11.进一步地，所述空中终端还用于完成预设时期的两张高光谱图像的对比分析获取到植物对应期间的生长情况，并根据生长情况进行营养元素供给方案的微调。
12.上述方案中，可以及时的发现植物生长过程中存在的营养元素缺乏的情况，从而实现肥料的按需供给，避免出现土壤中肥料不足或过剩的情况。
13.上述方案中，采用无人机定点施肥的方式可以实现肥料的快速施用和精准供给，
大大减轻了人为工作量。
14.上述方案中，在考虑每一株植物的高光谱图像与其对应的标准高光谱图像之间的差距的同时，充分考虑了每一株植物的生长情况，从而可以尽可能的保证所有植株的生长均处于相同的水平。
附图说明
15.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本发明实施例中无人机的结构示意图；图2为本发明实施例一种山地丘陵地施肥机器人的系统框图。
具体实施方式
16.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
17.如图1所示，本发明实施例的一种山地丘陵地施肥机器人，包括：用于采集植物高光谱图像并施肥的无人机，无人机本体1上搭载有用于实现高光谱图像采集的高光谱图像采集装置2、用于存放肥料的肥料箱、用于施肥的施肥管路及施肥喷头3、以及用于实现避障和越障的双目视觉传感器4和mems组合惯导系统；控制终端，内载：高光谱图像分析模块，用于实现高光谱图像的处理、分析，获取到每一株植物的生长情况；营养元素供给方案编制模块，用于根据每一株植物的生长情况为每一株植物配置对应的营养元素供给方案；无人机施肥任务规划模块，用于根据每一株植物配置的营养元素供给方案生成对应的无人机施肥任务；所述无人机基于lora无线通讯模块与控制终端实现通讯，将采集到的植物高光谱图像实时反馈至控制终端，所述控制终端接收所述植物高光谱图像，通过将每一株植物的高光谱图像与其对应的标准高光谱图像进行对比，查找存在差异的点，然后进行存在差异的原因的分析，获取每一株植物营养元素的理论缺少情况，然后基于每一株植物品种、营养元素的理论缺少情况、所处的生长发育期情况为每一株植物配置对应的营养元素供给方案。其中，生长发育期是用来确定肥料品种以及追肥方案的，具体的，每一次施肥均在预设的追肥期进行，最终的营养元素供给方案是在原有的追肥方案上调整所得的。
18.本实施例中，每一张植物高光谱图像均携带有pos数据，pos数据包括gps数据和imu数据，因此，每张图像的exif中包含坐标信息，在进行无人机施肥任务规划时，可提取图像中的坐标信息，方便定位。
19.本实施例中，所述无人机施肥任务包括施肥路线、施肥坐标、以及每一个施肥坐标的肥料施用量。无人机到达施肥坐标后，施肥喷头启动进行肥料的喷施，而肥料的施用量通
过施用的时间来确定的，每一个无人机上的施肥喷头每一秒的喷施量是固定的，当达到预设的施肥时间后，施肥喷头停止工作，无人机按施肥路线达到下一个施肥坐标。
20.本实施例中，所述控制终端还用于编制无人机的高光谱图像采集路线，编辑时，首先获取到当前种植地的卫星图像，然后根据种植株距、行距，生成高光谱图像的采集坐标，最后以实现每一株植物高光谱图像采集，且路线最短为目标实现高光谱图像采集路线的编制，从而可以实现高光谱图像的自主采集；优选地，系统配置手动路线调整功能，主要用于调节无人机在每一个采集坐标的姿态，从而保证所采集到的高光谱图像可以覆盖整株植物，具体地，到达采集坐标时，控制终端会跳出对应的视频可视框，用户通过手动录入控制命令的方式实现无人机采集姿态的调整，达到目标采集姿态时，点击“确认”，系统将该姿态信息标记到对应的采集坐标上，完成高光谱图像采集路线的修订。
21.本实施例中，所述空中终端还用于完成预设时期的两张高光谱图像的对比分析获取到植物对应期间的生长情况，并根据生长情况进行营养元素供给方案的微调。具体的，如果生长情况未落入滞长阀值，则以每一株植物的高光谱图像与其对应的标准高光谱图像对比分析结果为标准进行营养元素供给方案的编制，如果生长情况落入滞长阀值，则需要计算从当前生长情况在一个月内追平正常生长情况所需的营养元素情况，然后将获取到的营养元素情况与每一株植物的高光谱图像与其对应的标准高光谱图像对比分析结果为标准规划的营养元素供给方案中内载的营养元素情况进行对比分析，重叠的营养元素选择用量多的，不重叠的营养元素直接选取。
22.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。


技术特征：
1.一种山地丘陵地施肥机器人，其特征在于：包括用于采集植物高光谱图像并施肥的无人机、以及用于实现高光谱图像的处理、分析，获取到每一株植物的生长情况，并根据每一株植物的生长情况为每一株植物配置对应的营养元素供给方案，根据每一株植物配置的营养元素供给方案生成对应的无人机施肥任务的控制终端。2.如权利要求1所述的一种山地丘陵地施肥机器人，其特征在于：所述无人机基于lora无线通讯模块与控制终端实现通讯，将采集到的植物高光谱图像实时反馈至控制终端。3.如权利要求1所述的一种山地丘陵地施肥机器人，其特征在于：每一张植物高光谱图像均携带有pos数据，在进行无人机施肥任务规划时，可提取图像中的坐标信息，方便定位。4.如权利要求1所述的一种山地丘陵地施肥机器人，其特征在于：所述控制终端通过将每一株植物的高光谱图像与其对应的标准高光谱图像进行对比，查找存在差异的点，然后进行存在差异的原因的分析，获取每一株植物营养元素的理论缺少情况。5.如权利要求1所述的一种山地丘陵地施肥机器人，其特征在于：所述控制终端基于每一株植物品种、营养元素的理论缺少情况、所处的生长发育期情况为每一株植物配置对应的营养元素供给方案。6.如权利要求1所述的一种山地丘陵地施肥机器人，其特征在于：所述无人机施肥任务包括施肥路线、施肥坐标、以及每一个施肥坐标的肥料施用量。7.如权利要求1所述的一种山地丘陵地施肥机器人，其特征在于：所述控制终端还用于编制无人机的高光谱图像采集路线，编辑时，首先获取到当前种植地的卫星图像，然后根据种植株距、行距，生成高光谱图像的采集坐标，最后以实现每一株植物高光谱图像采集，且路线最短为目标实现高光谱图像采集路线的编制。8.如权利要求1所述的一种山地丘陵地施肥机器人，其特征在于：所述空中终端还用于完成预设时期的两张高光谱图像的对比分析获取到植物对应期间的生长情况，并根据生长情况进行营养元素供给方案的微调。

技术总结
本发明涉及农业种植领域，具体涉及一种山地丘陵地施肥机器人，包括用于采集植物高光谱图像并施肥的无人机、以及用于实现高光谱图像的处理、分析，获取到每一株植物的生长情况，并根据每一株植物的生长情况为每一株植物配置对应的营养元素供给方案，根据每一株植物配置的营养元素供给方案生成对应的无人机施肥任务的控制终端。本发明可以及时的发现植物生长过程中存在的营养元素缺乏的情况，从而实现肥料的按需供给，避免出现土壤中肥料不足或过剩的情况；采用无人机定点施肥的方式可以实现肥料的快速施用和精准供给，大大减轻了人为工作量。量。量。


技术研发人员：张绪成 侯慧芝 刘微容 雷康宁 王星琨 马明生 柳燕兰 姚小凤 尹嘉德 魏子丰 方彦杰
受保护的技术使用者：兰州理工大学 灵台县农业技术推广中心
技术研发日：2022.04.14
技术公布日：2022/5/30