本發(fā)明涉及無(wú)人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無(wú)人機(jī)農(nóng)藥噴灑方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，發(fā)展高效、安全的現(xiàn)代化生態(tài)農(nóng)業(yè)是農(nóng)業(yè)可持續(xù)化發(fā)展和現(xiàn)代化建設(shè)的重要目標(biāo)。在當(dāng)前農(nóng)作物生產(chǎn)過(guò)程中，容易受到各種蟲害，嚴(yán)重影響了作物產(chǎn)量。為了有效控制病蟲災(zāi)害，保護(hù)農(nóng)作物的健康生長(zhǎng)，提高產(chǎn)量，需要對(duì)農(nóng)作物噴灑農(nóng)藥殺除害蟲等。傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)植保以手工、半機(jī)械化操作為主，操作人員憑借經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行噴灑，勞動(dòng)強(qiáng)度大，農(nóng)藥浪費(fèi)，并且直接接觸農(nóng)藥對(duì)作業(yè)人員身體傷害大，隨著無(wú)人機(jī)技術(shù)的發(fā)展，采用無(wú)人機(jī)進(jìn)行噴灑農(nóng)藥受到越來(lái)越多的關(guān)注，極大地推進(jìn)了中國(guó)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的進(jìn)程。

目前的無(wú)人機(jī)在進(jìn)行大面積噴灑農(nóng)藥時(shí)，無(wú)法準(zhǔn)確識(shí)別出不同區(qū)域不同農(nóng)作物蟲害種類和蟲害的嚴(yán)重程度，對(duì)所有農(nóng)作物噴灑農(nóng)藥種類和農(nóng)藥量相同，導(dǎo)致對(duì)于不同蟲害的農(nóng)作物噴灑同種農(nóng)藥，有些沒有被蟲害的農(nóng)作物被噴藥，有些蟲害較重的區(qū)域噴灑農(nóng)藥量不足，造成農(nóng)藥浪費(fèi)、噴灑農(nóng)藥效果差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種無(wú)人機(jī)農(nóng)藥噴灑方法及系統(tǒng)，旨在解決目前無(wú)人機(jī)只能使用一種農(nóng)藥一種配比進(jìn)行單一噴灑，不能針對(duì)農(nóng)作物種類和蟲害種類進(jìn)行針對(duì)性的噴灑施藥，農(nóng)藥種類不當(dāng)?shù)膯?wèn)題和無(wú)人機(jī)無(wú)法根據(jù)農(nóng)作物蟲害災(zāi)情嚴(yán)重程度酌情噴灑農(nóng)藥，農(nóng)藥濃度配比不當(dāng)、噴灑不足或者噴灑過(guò)量，無(wú)法達(dá)到施藥效果、污染環(huán)境的問(wèn)題。

為了達(dá)到本發(fā)明的目的，本發(fā)明一方面提供了一種無(wú)人機(jī)農(nóng)藥噴灑方法，包括如下步驟：

(1)采集作業(yè)區(qū)域的農(nóng)作物圖像，并與數(shù)據(jù)庫(kù)一中預(yù)存的農(nóng)作物圖像進(jìn)行比較確定農(nóng)作物種類；

(2)采集作業(yè)區(qū)域的農(nóng)作物圖像，并與數(shù)據(jù)庫(kù)二中預(yù)存的蟲害圖像進(jìn)行比較確定蟲害種類；

(3)根據(jù)農(nóng)作物種類和蟲害種類確定噴灑農(nóng)藥的種類；

(4)確定農(nóng)作物蟲害的嚴(yán)重程度，根據(jù)農(nóng)藥種類和農(nóng)作物蟲害嚴(yán)重程度配制合適濃度的農(nóng)藥進(jìn)行噴灑施藥。

優(yōu)選的，所述步驟(4)具體包括：

a.分別采集輕微蟲害、中等蟲害和嚴(yán)重蟲害的農(nóng)作物圖像，對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理，提取圖像特征值保存為圖像特征值數(shù)據(jù)庫(kù)，即數(shù)據(jù)庫(kù)三；

b.采集作業(yè)區(qū)域的農(nóng)作物圖像，對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理，提取圖像特征值并與預(yù)存數(shù)據(jù)庫(kù)中的圖像特征值比對(duì)；

c.判斷作業(yè)區(qū)域農(nóng)作物圖像特征值與數(shù)據(jù)庫(kù)中圖像特征值的相似度；

d.若圖像特征值相似度接近0，說(shuō)明無(wú)蟲害或者蟲害極少，則不對(duì)其進(jìn)行農(nóng)藥噴灑；若相似度未達(dá)到預(yù)定的第一閾值，說(shuō)明屬于輕微蟲害，則控制使用低濃度農(nóng)藥進(jìn)行噴灑；若相似度超過(guò)預(yù)定的第二閾值，說(shuō)明屬于嚴(yán)重蟲害，則控制使用高濃度農(nóng)藥進(jìn)行噴灑；若相似度介于第一閾值和第二閾值之間，說(shuō)明屬于中等蟲害，則控制使用中等濃度農(nóng)藥進(jìn)行噴灑。

優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)庫(kù)一、二分別用于存儲(chǔ)不同農(nóng)作物種類和不同蟲害種類的農(nóng)作物圖像。

優(yōu)選的，所述農(nóng)作物蟲害程度包括無(wú)蟲害，輕微蟲害，中等蟲害和嚴(yán)重蟲害。

優(yōu)選的，所述農(nóng)藥濃度配置比例包括低濃度、中等濃度和高濃度。

優(yōu)選的，所述第一閾值、第二閾值可預(yù)先設(shè)置保存在地面站控制中心。

優(yōu)選的，所述農(nóng)藥濃度配比方法為：將圖像特征值的相似度比對(duì)結(jié)果通過(guò)無(wú)線通訊模塊發(fā)送給地面站控制中心，顯示農(nóng)作物蟲害嚴(yán)重程度，指揮無(wú)人機(jī)進(jìn)行農(nóng)藥配比，通過(guò)重量傳感器檢測(cè)農(nóng)藥和水的剩余量，進(jìn)而控制農(nóng)藥和水的配比量。

本發(fā)明另一方面提供了一種無(wú)人機(jī)農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)，包括無(wú)人機(jī)本體和地面站，所述無(wú)人機(jī)本體包括農(nóng)藥噴灑器、1個(gè)水箱、1個(gè)配藥箱、農(nóng)藥箱、圖像采集模塊、處理器、重量傳感器、無(wú)線通訊模塊一、圖像數(shù)據(jù)收發(fā)器一，所述地面站包括圖像數(shù)據(jù)收發(fā)器二、圖像識(shí)別模塊、3個(gè)圖像數(shù)據(jù)庫(kù)、控制器、告警模塊和無(wú)線通訊模塊二，所述無(wú)人機(jī)與地面站之間通過(guò)無(wú)線通訊模塊無(wú)線連接。

優(yōu)選的，所述圖像采集模塊與圖像數(shù)據(jù)收發(fā)器一連接，用于采集農(nóng)作物圖像；

優(yōu)選的，所述水箱與農(nóng)藥箱分別與配藥箱連接，所述水箱與農(nóng)藥箱分別連接有重力傳感器，用于檢測(cè)農(nóng)藥和水的剩余量，配藥箱的高度要低于水箱和農(nóng)藥箱，水箱和農(nóng)藥箱與配藥箱的連接管上設(shè)置有電磁閥，電磁閥與無(wú)人機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的處理器連接，用于控制流量，配藥箱內(nèi)設(shè)置有攪拌裝置，具體包括電機(jī)和攪拌桿，電機(jī)分別與處理器和攪拌桿連接，在配好農(nóng)藥后進(jìn)行攪拌混合，農(nóng)藥噴灑器連接至配藥箱；

優(yōu)選的，所述農(nóng)藥箱至少包括2個(gè)，用于存放不同種類的農(nóng)藥；

優(yōu)選的，所述圖像識(shí)別模塊分別與圖像數(shù)據(jù)收發(fā)器二和告警模塊連接，用于對(duì)采集的農(nóng)作物圖像進(jìn)行識(shí)別；

優(yōu)選的，所述圖像識(shí)別模塊包括：

預(yù)處理子模塊，用于對(duì)采集的農(nóng)作物圖像進(jìn)行預(yù)處理；

提取子模塊，用于提取農(nóng)作物圖像的特征值；

判斷子模塊，用于判斷農(nóng)作物圖像和特征值與數(shù)據(jù)庫(kù)中圖像的相似度是否滿足預(yù)設(shè)的閾值條件。

優(yōu)選的，所述告警模塊與控制器連接，用于對(duì)無(wú)人機(jī)飛行姿態(tài)異常情況進(jìn)行告警，也用于對(duì)所述水箱和農(nóng)藥箱的剩余量達(dá)到預(yù)設(shè)較低值時(shí)進(jìn)行提示告警。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：改變了傳統(tǒng)無(wú)人機(jī)的單一農(nóng)藥噴灑方法和系統(tǒng)，針對(duì)農(nóng)作物種類和蟲害種類進(jìn)行針對(duì)性的自動(dòng)噴灑農(nóng)藥，可提高農(nóng)作物農(nóng)藥噴灑效果和農(nóng)藥的利用率，避免農(nóng)藥浪費(fèi)，節(jié)約成本，提高了農(nóng)藥噴灑過(guò)程的智能化和自動(dòng)化水平。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種無(wú)人機(jī)農(nóng)藥噴灑方法的流程圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種無(wú)人機(jī)農(nóng)藥噴灑方法的流程圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例三提供的一種無(wú)人機(jī)農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施方式，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實(shí)施例一：

圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種無(wú)人機(jī)農(nóng)藥噴灑方法的流程圖，包括如下步驟：

s1、采集作業(yè)區(qū)域的農(nóng)作物圖像，并與數(shù)據(jù)庫(kù)一中預(yù)存的農(nóng)作物圖像進(jìn)行比較確定農(nóng)作物種類。

具體地，通過(guò)無(wú)人機(jī)圖像采集模塊采集作業(yè)區(qū)域的農(nóng)作物圖像。

s2、采集作業(yè)區(qū)域的農(nóng)作物圖像，并與數(shù)據(jù)庫(kù)二中預(yù)存的蟲害圖像進(jìn)行比較確定蟲害種類。

具體地，所述數(shù)據(jù)庫(kù)一、二分別用于存儲(chǔ)不同農(nóng)作物種類和不同蟲害種類的農(nóng)作物圖像。

s3、根據(jù)農(nóng)作物種類和蟲害種類確定噴灑農(nóng)藥的種類。

具體地，所述農(nóng)作物種類包括水稻、小麥、玉米、棉花、油菜等所有農(nóng)作物，所述蟲害種類包括稻飛虱、白粉病、玉米螟、棉鈴蟲、小麥銹病、棉蚜、稻紋枯病、稻瘟病、麥蚜、麥紅蜘蛛、蝗蟲、麥類赤霉病等。

需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例的農(nóng)作物種類和蟲害種類可以是任何農(nóng)作物和病蟲害，此處不做限制。

s4、確定農(nóng)作物蟲害的嚴(yán)重程度，根據(jù)農(nóng)藥種類和農(nóng)作物蟲害嚴(yán)重程度配制合適濃度的農(nóng)藥進(jìn)行噴灑施藥。

實(shí)施例二：

圖2是本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種無(wú)人機(jī)農(nóng)藥噴灑方法的流程圖，包括如下步驟：

s401、分別采集輕微蟲害、中等蟲害和嚴(yán)重蟲害的農(nóng)作物圖像，對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理，提取圖像特征值保存為圖像特征值數(shù)據(jù)庫(kù)，即數(shù)據(jù)庫(kù)三；

s402、采集作業(yè)區(qū)域的農(nóng)作物圖像，對(duì)圖像進(jìn)行預(yù)處理，提取圖像特征值并與預(yù)存數(shù)據(jù)庫(kù)中的圖像特征值比對(duì)；

s403、判斷作業(yè)區(qū)域農(nóng)作物圖像特征值與數(shù)據(jù)庫(kù)中圖像特征值的相似度；

s404、若圖像特征值相似度接近0，說(shuō)明無(wú)蟲害或者蟲害極少，則不對(duì)其進(jìn)行農(nóng)藥噴灑；若相似度未達(dá)到預(yù)定的第一閾值，說(shuō)明屬于輕微蟲害，則控制使用低濃度農(nóng)藥進(jìn)行噴灑；若相似度超過(guò)預(yù)定的第二閾值，說(shuō)明屬于嚴(yán)重蟲害，則控制使用高濃度農(nóng)藥進(jìn)行噴灑；若相似度介于第一閾值和第二閾值之間，說(shuō)明屬于中等蟲害，則控制使用中等濃度農(nóng)藥進(jìn)行噴灑。

具體地，所述農(nóng)作物蟲害程度包括無(wú)蟲害，輕微蟲害，中等蟲害和嚴(yán)重蟲害。所述農(nóng)藥濃度配置比例包括低濃度、中等濃度和高濃度。

具體地，所述第一閾值、第二閾值可預(yù)先設(shè)置保存在地面站控制中心。

具體地，所述農(nóng)藥濃度配比方法為：將圖像特征值的相似度比對(duì)結(jié)果通過(guò)無(wú)線通訊模塊發(fā)送給地面站控制中心，顯示農(nóng)作物蟲害嚴(yán)重程度，指揮無(wú)人機(jī)進(jìn)行農(nóng)藥配比，通過(guò)重量傳感器檢測(cè)農(nóng)藥和水的剩余量，進(jìn)而控制農(nóng)藥和水的配比量。

實(shí)施例三：

圖3是本發(fā)明實(shí)施例三提供的一種無(wú)人機(jī)農(nóng)藥噴灑系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。所述系統(tǒng)包括無(wú)人機(jī)和地面站，所述無(wú)人機(jī)包括農(nóng)藥噴灑器、1個(gè)水箱、1個(gè)配藥箱、農(nóng)藥箱、圖像采集模塊、處理器、重量傳感器、無(wú)線通訊模塊一、圖像數(shù)據(jù)收發(fā)器一，所述地面站包括圖像數(shù)據(jù)收發(fā)器二、圖像識(shí)別模塊、3個(gè)圖像數(shù)據(jù)庫(kù)、控制器、告警模塊和無(wú)線通訊模塊二，所述無(wú)人機(jī)與地面站之間通過(guò)無(wú)線通訊模塊無(wú)線連接。

在本實(shí)施例中，所述圖像采集模塊與圖像數(shù)據(jù)收發(fā)器一連接，用于采集農(nóng)作物圖像；

在本實(shí)施例中，所述水箱與農(nóng)藥箱分別與配藥箱連接，所述水箱與農(nóng)藥箱分別連接有重力傳感器，用于檢測(cè)農(nóng)藥和水的剩余量，配藥箱的高度要低于水箱和農(nóng)藥箱，水箱和農(nóng)藥箱與配藥箱的連接管上設(shè)置有電磁閥，電磁閥與無(wú)人機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的處理器連接，用于控制流量，配藥箱內(nèi)設(shè)置有攪拌裝置，具體包括電機(jī)和攪拌桿，電機(jī)分別與處理器和攪拌桿連接，在配好農(nóng)藥后進(jìn)行攪拌混合，農(nóng)藥噴灑器連接至配藥箱；

具體地，所述農(nóng)藥箱至少包括2個(gè)，用于存放不同種類的農(nóng)藥；

具體地，所述圖像識(shí)別模塊分別與圖像數(shù)據(jù)收發(fā)器二和告警模塊連接，用于對(duì)采集的農(nóng)作物圖像進(jìn)行識(shí)別；

具體地，所述圖像識(shí)別模塊包括：

預(yù)處理子模塊，用于對(duì)采集的農(nóng)作物圖像進(jìn)行預(yù)處理；

提取子模塊，用于提取農(nóng)作物圖像的特征值；

判斷子模塊，用于判斷農(nóng)作物圖像和特征值與數(shù)據(jù)庫(kù)中圖像的相似度是否滿足預(yù)設(shè)的閾值條件。

具體地，所述告警模塊與控制器連接，用于對(duì)無(wú)人機(jī)飛行姿態(tài)異常情況進(jìn)行告警，也用于對(duì)所述水箱和農(nóng)藥箱的剩余量達(dá)到預(yù)設(shè)較低值時(shí)進(jìn)行提示告警。

由技術(shù)常識(shí)可知，本發(fā)明可以通過(guò)其它的不脫離其精神實(shí)質(zhì)或必要特征的實(shí)施方案來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，上述公開的實(shí)施方案，就各方面而言，都只是舉例說(shuō)明，并不是僅有的。所有在本發(fā)明范圍內(nèi)或在等同于本發(fā)明的范圍內(nèi)的改變均被本發(fā)明包含。