[发明专利]一种农作物冠层结构信息自动测量装置与测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及农业器械领域，具体地，涉及一种农作物冠层结构信息自动测量装置与测量方法。

背景技术

农作物冠层是与外界环境相互作用最直接、最活跃的界面层，对生态系统物质能量交换，生物多样性，气候变化等具有重要影响(太阳辐射截获，风速、空气温湿度、土壤蒸发量、土壤温度等)。对农作物冠层内部信息的研究是理解作物系统生态格局、生理生化运作机制的重要基础。

在已经公开的专利中，申请号：201410252049.6公开了“一种获取植被冠层结构参数的自动测量装置”，通过低成本成像系统从冠层外部获取多时刻冠层阴影比，计算冠层叶面积指数(LAI)和平均叶倾角(ALA)。该装置从冠层外部进行量测，由于冠层外部被植株叶片遮挡覆盖，无法获取冠层中植株的高度、茎粗、株幅值、叶幅值等内部信息。

专利CN101916438A.半球摄影法获取水稻冠层叶面积指数和平均叶倾角的方法利用半球图像，在冠层内部同时获取这两个结构参数。该方法基于图像处理的冠层结构获取，容易受野外光线变化的影响，为保证测量精度，图像获取时间选择没有阳光直射的早上或傍晚，这增加了应用条件限制。

发明内容

本发明针对上述情况，提供一种农作物冠层结构信息自动测量装置与测量方法，能够在田间野外光照条件下，自动连续获取农作物冠层内部信息，并且能够实现数据远程采集，以及远程访问。

根据本发明的一个方面，提供一种农作物冠层结构信息自动测量装置，其特征在于，所述装置包括：第一支撑杆，供电与数据处理模块、推杆、转盘、第一图像传感器、第二图像传感器和太阳辐射传感器；

其中，所述供电与数据处理模块设置在所述第一支撑杆的下部，用于为所述推杆、第一图像传感器、第二图像传感器和太阳辐射传感器供电并进行控制，并采集所述推杆的位置信息以及所述第一图像传感器、第二图像传感器和太阳辐射传感器的数据并进行数据处理；所述推杆位于所述第一支撑杆上并且可以沿着所述第一支撑杆上下移动；所述转盘设置在所述第一支撑杆上，并位于所述推杆上方，所述转盘可以随着所述推杆上下移动，并且可以绕着所述第一支撑杆转动；所述第一图像传感器和第二图像传感器设置在所述转盘上，并且所述第一图像传感器用于采集水平方向的图像，所述第二图像传感器用于采集竖直方向的图像；所述太阳辐射传感器设置在从所述转盘向上延伸的第二支撑杆上。

其中，所述装置还包括第三支撑杆，所述第三支撑杆固定在所述第一支撑杆的下部，并且向下延伸超过所述第一支撑杆的底部。

其中，所述第三支撑杆的向下延伸的一端的底部为锥形或楔形。

其中，所述第一支撑杆、第二支撑杆和上述转盘为中空结构。

其中，所述太阳辐射传感器、第一图像传感器和第二图像传感器的电源线和控制线通过所述第二支撑杆、转盘以及所述第一支撑杆的中空区域连接到所述供电和数据处理模块。

其中，所述太阳辐射传感器、第一图像传感器和第二图像传感器以有线的方式将数据传输到所述供电与数据处理模块，并且所述太阳辐射传感器、第一图像传感器和第二图像传感器的数据传输线通过所述第二支撑杆、转盘以及所述第一支撑杆的中空区域连接到所述供电和数据处理模块。

其中，所述太阳辐射传感器、第一图像传感器和第二图像传感器以无线传输的方式将数据传输到所述供电与数据处理模块。

其中，所述装置还包括查询终端，所述查询终端与所述供电与数据处理模块通过无线网路通信，以查询所述供电与数据处理模块中的数据。

其中，所述太阳辐射传感器包括用于测量总辐射值的第一太阳辐射传感器和用于测量散射辐射值的第二太阳辐射传感器，所述第一太阳辐射传感器朝向天空放置，所述第二太阳辐射传感器朝向地面放置。

根据本发明的另一个方面，提供一种使用上述测量装置进行农作物冠层结构信息测量的方法，所述方法包括：

S1，根据设定的高度，调节所述推杆，将所述转盘设置在预定的位置；

S2，通过太阳辐射传感器采集的总辐射值和散射辐射值计算所述第一图像传感器的曝光时间和第二图像传感器的曝光时间；

S3，根据所述曝光时间设定所述第一图像传感器和第二图像传感器的参数，并采集所述第一图像传感器和第二图像传感器的数据；

S4、以预设的角度转动所述转盘，并分别采集在每个转动角度后的所述第一图像传感器和第二图像传感器的数据；

S5、从所述第一图像传感器中获取的数据计算所述植株的株高、茎粗、株幅值、叶片长、叶片宽，从所述第二图像传感器中获取的数据计算所述冠层生物量、叶面积指数、平均叶倾角、平均方位角。