一种农田冠层温度分布监测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种农田冠层温度分布监测装置，包括安装塔、支撑架、球面镜、红外摄像头、数据传输模块和图像处理模块。其中，安装塔固定于田间；支撑架固定于安装塔的顶部；球面镜固定于支撑架上且球面侧朝向正下；红外摄像头固定于支撑架上且位于球面镜下方，用于拍摄球面镜成像，数据传输模块与红外摄像头连接，用于将拍摄的图像信息传输到田间网关或服务器；图像处理模块与田间网关或服务器连接，用于获取红外摄像头拍摄的球面镜成像并进行图像畸变校正，通过预设的红外光波长与冠层温度值的关系函数将图像转换为冠层温度分布图。相比于现有技术，本发明专利技术的农田冠层温度分布监测装置既能持续监测农田冠层温度，又能兼顾田间尺度覆盖率。

【技术实现步骤摘要】
一种农田冠层温度分布监测装置
本专利技术涉及冠层温度监测
，特别是涉及一种农田冠层温度分布监测装置。
技术介绍
冠层温度是诊断作物缺水状况的重要依据，基于作物冠层温度相关的指标，对作物水分状态进行量化评估，进而实现灌溉的决策及其自动化。这些指标包括：温度时间阈值，即当冠层温度高于某一设定阈值且超过一定时间时触发灌溉；作物水分胁迫指数，是一个以作物冠层温度与空气温度之差为决策依据的指标，并与空气湿度相关；温度指标日，是与胁迫和非胁迫作物冠层温度之差相关的指标。在利用这些指标进行灌溉决策时，往往只能在一个较小面积上方对冠层温度进行持续测量(持续是因为在决策时需要知道超过阈值的冠层温度持续的时间，比如上述的温度时间阈值方法，当然作物水分胁迫方法也有通过观察该指标在一天中是否超过规定时间来决策灌溉的)，对田间空间上的冠层温度分布情况并不能掌握，因此也不能综合考虑田间整体情况而进行灌溉决策，仅依据一个点上的数据得到的决策方案可能由于田间变异性而不能充分发挥节水、增粮等有益效果。无人机是目前大尺度农田应用较多的设备，通过加载在无人机上的红外摄像头，虽然可大幅提高获取的冠层温度的空间覆盖度，但在时间分辨率上却很低，即不能持续地对这一大尺度上的农田冠层温度进行监测，对于发挥基于冠层温度的决策指标的有效性存在较大的缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种既能持续监测农田冠层温度，又能兼顾田间尺度覆盖率的农田冠层温度分布监测装置。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术公开了一种农田冠层温度分布监测装置，包括：安装塔，所述安装塔固定于田间；支撑架，所述支撑架固定于所述安装塔的顶部；球面镜，所述球面镜固定于所述支撑架上，所述球面镜的球面侧朝向正下；红外摄像头，所述红外摄像头固定于所述支撑架上且位于所述球面镜下方，所述红外摄像头用于拍摄所述球面镜成像；数据传输模块，所述数据传输模块与所述红外摄像头连接，用于将所述红外摄像头拍摄的图像信息传输到田间网关或服务器；图像处理模块，所述图像处理模块与所述田间网关或所述服务器连接，用于获取所述红外摄像头拍摄的球面镜成像并进行图像畸变校正，通过预设的红外光波长与冠层温度值的关系函数将图像转换为冠层温度分布图。优选地，所述支撑架为黑色。优选地，所述安装塔的高度不低于10m。本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：相比于采用低处定点冠层温度检测的装置，能对大面积农田的冠层温度进行监测；相比于采用无人机拍摄方式，能实现冠层温度的持续监测；相比于简单地在高塔上架设红外摄像头，可检测到田间全方位的冠层温度变化；相比于在高塔简单架设红外摄像头并增加360度旋转装置，可避免使用动力装置引起的系统可靠性问题，如旋转装置故障等。因此，本专利技术通过球面镜成像的方法，既能对农田大尺度范围上进行持续的冠层温度监测，又具有结构简单，可靠性强的优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本实施例农田冠层温度分布监测装置的结构示意图；附图标记说明：1-球面镜；2-支撑架；3-红外摄像头；4-高塔。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种既能持续监测农田冠层温度，又能兼顾田间尺度覆盖率的农田冠层温度分布监测装置。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。如图1所示，本实施例提供一种农田冠层温度分布监测装置，包括球面镜1、支撑架2、红外摄像头3、安装塔4、数据传输模块和图像处理模块。其中，安装塔4固定于田间，支撑架2固定于安装塔4的顶部，球面镜1固定于支撑架2上。球面镜1的球面侧朝向正下，从而使农田冠层温度分布能够呈现于球面镜1的球面上。红外摄像头3固定于支撑架2上且位于球面镜1正下方，红外摄像头3用于拍摄球面镜1成像。数据传输模块与红外摄像头3连接，用于将红外摄像头3拍摄的图像信息传输到田间网关或服务器。图像处理模块与田间网关或服务器连接，用于获取红外摄像头拍摄的球面镜成像并进行图像畸变校正，通过预设的红外光波长(反映在图像上即为图像颜色的区别)与冠层温度值的关系函数将图像转换为冠层温度分布图。本实施例监测农田冠层温度的具体过程如下：红外摄像头3定时获取一幅冠层温度图像；田间网关或服务器接收到图像后，对获取的图像进行畸变校正，并去除图像中非冠层部分，如支撑架2，安装塔4等，获得拍摄时刻田间冠层温度分布图；对多幅图像进行处理得到田间不同位置上冠层温度的变化规律，进而对每个位置进行灌溉决策，最终形成灌溉处方图。需要说明的是，当使用多组本实施例的农田冠层温度分布监测装置进行监测时，对获取的图像除了要进行畸变校正外，还需进行拼接处理。由于图像畸变校正及拼接处理为本领域的现有技术，此处不再赘述。为了能够拍摄得到更大的冠层温度分布范围，并保证图像的清晰性，本实施例中安装塔的高度优选为不低于10m。进一步的，为了防止支撑架2反射的光线对成像造成影响，本实施例的支撑架2为黑色。更进一步的，为了避免球面成像中支撑架2的遮挡过大，失去田间有效信息，本实施例的支撑架2应在保证强度的前提下尽可能地选择更加细长的钢架，并尽可能地远离球面镜1。数据传输模块的数据传输模式有多种，可以是有线传输方式，也可以是无线传输方式。本实施例采用无线传输方式，具体为数据传输模块以无线传输方式将图像信息传输至田间的网关或服务器。本实施例的农田冠层温度分布监测装置可以通过电线连接电源，可以配置蓄电池，也可以采用太阳能和蓄电池联合供电等其它供电方式。本实施例中，通过蓄电池供电。本说明书中应用了具体个例对本专利技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本专利技术的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本专利技术的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本专利技术的限制。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种农田冠层温度分布监测装置，其特征在于，包括：/n安装塔，所述安装塔固定于田间；/n支撑架，所述支撑架固定于所述安装塔的顶部；/n球面镜，所述球面镜固定于所述支撑架上，所述球面镜的球面侧朝向正下；/n红外摄像头，所述红外摄像头固定于所述支撑架上且位于所述球面镜下方，所述红外摄像头用于拍摄所述球面镜成像；/n数据传输模块，所述数据传输模块与所述红外摄像头连接，用于将所述红外摄像头拍摄的图像信息传输到田间网关或服务器；/n图像处理模块，所述图像处理模块与所述田间网关或所述服务器连接，用于获取所述红外摄像头拍摄的球面镜成像并进行图像畸变校正，通过预设的红外光波长与冠层温度值的关系函数将图像转换为冠层温度分布图。/n

【技术特征摘要】
1.一种农田冠层温度分布监测装置，其特征在于，包括：
安装塔，所述安装塔固定于田间；
支撑架，所述支撑架固定于所述安装塔的顶部；
球面镜，所述球面镜固定于所述支撑架上，所述球面镜的球面侧朝向正下；
红外摄像头，所述红外摄像头固定于所述支撑架上且位于所述球面镜下方，所述红外摄像头用于拍摄所述球面镜成像；
数据传输模块，所述数据传输模块与所述红外摄像头连接，用于将所述红外摄像头拍摄的图像信息传输到田间...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾哲，缴锡云，郭维华，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32