[发明专利]一种基于机器视觉的土壤环境精准监控设备及方法

说明书

本发明公开了一种基于机器视觉的土壤环境精准监控设备及方法，其中，所述土壤环境精准监控设备包括土壤信息采集装置、土壤信息处理装置和通信装置；所述土壤信息采集装置包括移动小车、设置在移动小车上的图像采集模块和挖掘模块，沿着移动小车的行进方向，所述挖掘模块位于所述图像采集模块的前方；所述土壤信息采集装置中构建有关于土壤湿度和土壤酸碱度的数学模型，当土壤信息采集装置采集到土壤图像后，所述土壤信息采集装置对采集到的土壤图像进行处理，获得该土壤图像的平均黄度值和平均灰度值，将其输入数学模型中，即可求得该土壤图像对应的土壤湿度值和土壤pH值；本发明的方法的精度更高，实施成本更低。

技术领域

本发明涉及一种土壤监测设备，具体为一种基于机器视觉的土壤环境精准监控设备及方法。

背景技术

随着人口数量的增长和人们生活的富裕，当下中国人对农业生产提出了更高的要求。而与之相对的，是农村耕种面积减少，农村人口老龄化和年轻人逃离农村流向城市。在这种背景下，如何提高耕种效率以及实现耕种自动化、无人化、智能化成为需求。现代农业的发展趋势，促使了各种非传统农业生产技术的诞生和发展，如利用互联网技术对农田生态环境的紫外线、二氧化硫等进行远程监控。各类的智慧农业正在蓬勃发展，传统农业逐渐向智能化靠拢，各种新技术不断被用到农业生产的耕种、灌溉、施肥、除害、收割、包装等生产过程中来，使得农业生产的个各环节更加科学、高效、精确，同时还能降低生产成本和用工荒带来的压力。当下，随着5G技术的迅猛发展，5G产业生态构建逐步兴起，智慧农业大生态正在逐步成型。智慧农业生产过程中，如何精确地获取土壤环境的特征参数是一项比较重要的问题，这是整个系统做出判断的前提依据，只有准确地收集土壤的湿度、PH值等参数，系统才能准确地进行灌溉、施肥等动作。当下常见的获取土壤特征参数的方法是钻探法、传感器矩阵法、遥感法，但钻探法对探头磨损严重且效率低；矩阵法在大面积耕种时需要用到大量的传感器进行布置，成本高昂；遥感法存在实时性低、成本高的问题。

为此，需要设计出一种成本低、实时性强且精度高、智能化的土壤监测设备或方法。

发明内容

本发明在于克服现有技术的不足，提供一种基于机器视觉的土壤环境精准监控设备，所述土壤环境精准监控设备采用机器视觉的方式实现对土壤监测进行智能检测，具有成本低、实时性强等优点。

本发明的第二个目的在于提供一种用于上述的基于机器视觉的土壤环境精准监控设备的土壤环境精准监控方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：

一种基于机器视觉的土壤环境精准监控设备，包括土壤信息采集装置、土壤信息处理装置以及用于将土壤信息采集装置采集到的数据信息上传到所述土壤信息处理装置的通信装置，其中，

所述土壤信息采集装置包括移动小车、设置在移动小车上的图像采集模块以及挖掘模块，其中，沿着移动小车的行进方向，所述挖掘模块位于所述图像采集模块的前方；所述图像采集模块包括摄像头、用于驱动所述摄像头左右转动的水平旋转机构以及用于驱动所述摄像头上下转动的竖向转动机构；所述挖掘模块包括挖掘机构以及用于驱动所述挖掘机构挖掘土壤的挖掘驱动机构；

所述土壤信息处理装置对采集到的图像信息进行处理，获得土壤的湿度值和pH值。

优选的，所述移动小车包括车体、设置在车体上的车轮、用于驱动所述车轮转动的行走驱动机构，其中，所述车轮安装在车体上，所述行走驱动机构用于驱动车轮运动以实现移动小车的前进、后退、停止和转向。

一种基于机器视觉的土壤环境精准监控方法，包括以下步骤：

(1)、对土壤进行采样，获得多份土壤样品，并将多份土壤样品的特征参数分别上传到土壤信息处理装置中；其中，所上传的特征参数包括土壤图像信息、土壤湿度值和土壤pH值；

(2)、所述土壤信息处理装置对每份土壤样品中的特征参数进行处理，并构建土壤湿度和土壤酸碱度的数学模型，其中，所述的数学模型的构建步骤包括：