一种基于多源信息融合监测的智慧农业无人机系统

    技术2026-09-04  10


    本发明涉及农业无人机及监测,尤其是提供了一种基于多源信息融合监测的智慧农业无人机系统。


    背景技术:

    1、农业装备智能化升级改造是推进农业现代化、实现乡村振兴的有利手段,在智慧农业无人机系统的研发与设计中,多源信息融合监测是智慧农业发展的关键。现有技术中,农户智能监测作物生长环境、作物长势等信息,但是无法实现多源信息融合,从而不能根据系统反馈数据,提前采取相应保护措施。智慧农业无人机系统的出发点是监测小麦、玉米、水稻等作物高度、叶面积指数、虫害数量与种类、活动区域等多源信息,现有无人机在无人机层式机体部分搭载包括虫鸣监测器在内的多种检测器、传感器,实现对作物倒伏、病虫害等问题的实时在线监测方面,并不能满足生产监测需要,为了进一步提升在线监测的应用效果,提高作物产量,实现农业现代化发展,需要对现有的无人机系统做进一步的改进。


    技术实现思路

    1、为了提高农田灾害信息监测的全面性、准确性、及时性和监测效率,同时有效降低人工成本,本发明提供了一种基于多源信息融合监测的智慧农业无人机系统,具体技术方案如下。

    2、一种基于多源信息融合监测的智慧农业无人机系统,包括无人机、自检停机舱和远程地面监测站,所述无人机上安装有摄像头、虫鸣监测器、信息采集卡、激光雷达、高光谱监测器、烟雾监测器、热红外监测器、温湿度监测器和模块化吊舱,所述无人机机的旋翼通过旋翼电机驱动,摄像头配置在无人机顶板上,模块化吊舱配置在底板下方,虫鸣监测器、信息采集卡、激光雷达、高光谱监测器、烟雾监测器、热红外监测器和温湿度监测器配置在模块化吊舱内;所述自检停机舱上配置有光伏蓄电板、视觉自检器、雷达自检器、温度自检器、烟雾自检器和巡航定位器,自检停机舱的底座上设置有光伏蓄电板,保护罩通过保护罩摇臂驱动,视觉自检器、雷达自检器、温度自检器、烟雾自检器和巡航定位器配置在保护罩内;所述远程地面监测站对无人机进行操作控制、功能设定、自动航线规划,远程地面监测站与无人机以及自检停机舱之间交互传输信号,远程地面监测站根据无人机检测信息实现运行画面可视化、数据可视化、信息处理及储存和及时报警。

    3、无人机设置有顶板、中板和底板通过支撑柱依次连接形成层状结构,吊舱连接柱连接模块化吊舱与无人机机身;所述无人机机身配置有上支撑柱和下支撑柱,上支撑柱和下支撑柱配合贯穿无人机机身。

    4、摄像头与信号天线相连,信号天线配置在摄像头顶板上,信号天线将摄像头的视频信息传输至远程地面监测站。

    5、无人机通过飞控调整飞行姿态,进行导航和定位自主飞行,执行监测任务。

    6、虫鸣监测器收集并分析鸟类及昆虫的声音,所述激光雷达测量作物高度、叶面积指数、虫害数量,所述高光谱监测器分析植物的反射光谱特征,所述烟雾监测器监测农业火灾烟雾、二氧化碳浓度;所述热红外监测器监测农作物的表面温度、热成像目标识别监测鸟类昆虫类;所述温湿度监测器监测环境的温度和湿度。

    7、信息采集卡收集并存储虫鸣监测器、激光雷达、高光谱监测器、烟雾监测器、热红外监测器、温湿度监测器的监测数据。

    8、保护罩摇臂与摇臂电机相连,保护罩安装在保护罩摇臂上,保护罩转动后扣设在底座上,所述底座下方配置有蓄电池。

    9、视觉自检器检查机身的损坏情况,所述温度自检器检查机身温度,雷达自检器检查机身表面的缠绕物,所述烟雾自检器预警无人机的自燃,所述巡航定位器定位导航无人机降落。

    10、远程地面监测站包括计算机、信息处理及储存设备、通信设备、多功能警报器、应急控制器和vr操控眼镜,计算机显示无人机的飞行状态、视频图像、传感器监测数据,信息处理及储存设备对监测数据进行存储并处理,计算机控制无人机的飞行,通讯设备接收监测数据并建立通讯,多功能报警器发出声光、振动警报,应急控制器和vr操控眼镜配合以第一视角控制无人机飞行。

    11、本发明提供的一种基于多源信息融合监测的智慧农业无人机系统的有益效果包括:该系统功能多样,可以充分实现田间作物种植环境及生长状况的信息监测,对作物环境中的虫害信息、温湿度情况、作物高度、叶面积指数等信息有效监测,方便农户结合监测到的可视化信息对作物提前采取防护措施,更好地助农增产;结合多源信息融合处理技术,可以实现对农作物生长态势、鸟虫灾害情况、旱涝灾害、高温低温灾害等的智能自动化监测工作。辅以自检停机舱完成自动化设备检查、自动能源补充、恶劣天气保护和收纳工作,实现对农业监测无人机的操作控制、功能设定、自动航线规划、画面可视化、数据可视化、信息处理及储存和及时报警等功能,提高农田灾害信息监测的全面性、准确性、及时性和监测效率。



    技术特征:

    1.一种基于多源信息融合监测的智慧农业无人机系统,其特征在于,包括无人机、自检停机舱和远程地面监测站,所述无人机上安装有摄像头、虫鸣监测器、信息采集卡、激光雷达、高光谱监测器、烟雾监测器、热红外监测器、温湿度监测器和模块化吊舱,所述无人机机的旋翼通过旋翼电机驱动,摄像头配置在无人机顶板上,模块化吊舱配置在底板下方,虫鸣监测器、信息采集卡、激光雷达、高光谱监测器、烟雾监测器、热红外监测器和温湿度监测器配置在模块化吊舱内;所述自检停机舱上配置有光伏蓄电板、视觉自检器、雷达自检器、温度自检器、烟雾自检器和巡航定位器,自检停机舱的底座上设置有光伏蓄电板,保护罩通过保护罩摇臂驱动,视觉自检器、雷达自检器、温度自检器、烟雾自检器和巡航定位器配置在保护罩内;所述远程地面监测站对无人机进行操作控制、功能设定、自动航线规划,远程地面监测站与无人机以及自检停机舱之间交互传输信号,远程地面监测站根据无人机检测信息实现运行画面可视化、数据可视化、信息处理及储存和及时报警。

    2.根据权利要求1所述的一种基于多源信息融合监测的智慧农业无人机系统,其特征在于,所述无人机设置有顶板、中板和底板通过支撑柱依次连接形成层状结构,吊舱连接柱连接模块化吊舱与无人机机身;所述无人机机身配置有上支撑柱和下支撑柱,上支撑柱和下支撑柱配合贯穿无人机机身。

    3.根据权利要求1所述的一种基于多源信息融合监测的智慧农业无人机系统,其特征在于,所述摄像头与信号天线相连,信号天线配置在摄像头顶板上,信号天线将摄像头的视频信息传输至远程地面监测站。

    4.根据权利要求1所述的一种基于多源信息融合监测的智慧农业无人机系统,其特征在于,所述无人机通过飞控调整飞行姿态,进行导航和定位自主飞行,执行监测任务。

    5.根据权利要求1所述的一种基于多源信息融合监测的智慧农业无人机系统,其特征在于,所述虫鸣监测器收集并分析鸟类及昆虫的声音,所述激光雷达测量作物高度、叶面积指数、虫害数量,所述高光谱监测器分析植物的反射光谱特征,所述烟雾监测器监测农业火灾烟雾、二氧化碳浓度;所述热红外监测器监测农作物的表面温度、热成像目标识别监测鸟类昆虫类;所述温湿度监测器监测环境的温度和湿度。

    6.根据权利要求5所述的一种基于多源信息融合监测的智慧农业无人机系统,其特征在于,所述信息采集卡收集并存储虫鸣监测器、激光雷达、高光谱监测器、烟雾监测器、热红外监测器、温湿度监测器的监测数据。

    7.根据权利要求1所述的一种基于多源信息融合监测的智慧农业无人机系统,其特征在于,所述保护罩摇臂与摇臂电机相连,保护罩安装在保护罩摇臂上,保护罩转动后扣设在底座上,所述底座下方配置有蓄电池。

    8.根据权利要求7所述的一种基于多源信息融合监测的智慧农业无人机系统,其特征在于,所述视觉自检器检查机身的损坏情况,所述温度自检器检查机身温度,所述雷达自检器检查机身表面的缠绕物,所述烟雾自检器预警无人机的自燃,所述巡航定位器定位导航无人机降落。

    9.根据权利要求1所述的一种基于多源信息融合监测的智慧农业无人机系统,其特征在于,所述远程地面监测站包括计算机、信息处理及储存设备、通信设备、多功能警报器、应急控制器和vr操控眼镜,计算机显示无人机的飞行状态、视频图像、传感器监测数据,信息处理及储存设备对监测数据进行存储并处理,计算机控制无人机的飞行,通讯设备接收监测数据并建立通讯,多功能报警器发出声光、振动警报,应急控制器和vr操控眼镜配合以第一视角控制无人机飞行。


    技术总结
    本发明提供了一种基于多源信息融合监测的智慧农业无人机系统,涉及农业无人机及监测技术领域。该系统包括无人机、自检停机舱和远程地面监测站,无人机上安装有摄像头、虫鸣监测器、信息采集卡、激光雷达、高光谱监测器、烟雾监测器、热红外监测器、温湿度监测器和模块化吊舱,自检停机舱上配置有光伏蓄电板、视觉自检器、雷达自检器、温度自检器、烟雾自检器和巡航定位器,远程地面监测站对无人机进行操作控制、功能设定、自动航线规划,并实现画面可视化、数据可视化、信息处理及储存和及时报警。该系统利用多源传感监测技术提高了农田灾害信息监测的全面性、准确性、及时性和监测效率,同时有效降低人工成本。

    技术研发人员:祝衍鹏,曾庆良,赵铭征,田振霖,杨晶涛
    受保护的技术使用者:山东科技大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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