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智慧農(nóng)業(yè)迅猛發(fā)展，各類高新科技產(chǎn)品以各自的優(yōu)勢進軍農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，其中不乏各種機器人及各類傳感設(shè)備。掛軌式軌道機器人以其軌道在空中不會干擾 其他地面作業(yè)的優(yōu)勢在各行業(yè)中已有應(yīng)用，大棚農(nóng)作物監(jiān)測軌道機器人產(chǎn)品方 案采用掛軌式機器人的特點滿足高光譜相機推掃成像的要求，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)大棚種 中作物的全覆蓋高光譜數(shù)據(jù)采集。同時還集成有多種先進監(jiān)測儀器如紅外熱像 儀、可見光高清相機、輔助照明光源、溫濕度傳感器、光照度傳感器等等，可以 在可見光、近紅外、熱紅外的譜段范圍內(nèi)，實時獲取大棚內(nèi)種植農(nóng)作物的空間影 像、光譜特征、輻射特征等多維數(shù)據(jù)，通過對大量樣本數(shù)據(jù)歸集整理、建模分析， 最終能夠獲取農(nóng)作物的營養(yǎng)成分、表觀信息、含水量、成熟度等生長數(shù)據(jù)，實現(xiàn) 對大棚農(nóng)作物及地表環(huán)境在時間和空間維度上的綜合監(jiān)測。

福建寧德某公司在自建的農(nóng)業(yè)大棚內(nèi)安裝了益可達大棚農(nóng)作物監(jiān)測軌道機器人產(chǎn)品。目的是采用軌道式高光譜成像技術(shù)實現(xiàn)棚內(nèi)農(nóng)作物生長數(shù)據(jù)的長期觀測，研究農(nóng)作物的反射光譜與葉面積指數(shù)、地上生物量、產(chǎn)量、色素含量等農(nóng)學(xué)參數(shù)之 間的關(guān)系，進而建立反演數(shù)據(jù)模型，并通過專家?guī)熘贫ǜ鲿r點人工干預(yù)指導(dǎo)方案， 實現(xiàn)精準農(nóng)業(yè)，降低人力投入，減少人工干預(yù)對土壤的負面影響，避免土地富營 養(yǎng)化和貧瘠化。

 大棚農(nóng)作物監(jiān)測軌道機器人主要包括：自動巡查機器人、高光譜成像儀、紅外熱像儀、可見光高清相機、溫濕度傳感器、光照度傳感器、工控機、吊裝軌道、輔助照明光源、設(shè)備吊裝架、后臺控制軟件、數(shù)據(jù)處理與分析軟件等。

自動巡檢機器人是一款依賴于導(dǎo)軌的倒掛式行走機器人機器人上可安裝多種傳感器， 可以實現(xiàn)對環(huán)境的綜合檢測，而且利用其自身的移動功能，通過后臺設(shè)定機器人巡檢方案，機器人能夠全自動對環(huán)境進行全面監(jiān)測，在監(jiān)測過程中，機器人可實現(xiàn)連續(xù) U 型、S 型軌道轉(zhuǎn)彎，做到無死角巡檢，采集到的數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心。

光譜成像技術(shù)既可以獲取地物目標的兩維空間幾何圖像，同時獲取地物目標的光譜信息，其中，兩維圖像信息可以實現(xiàn)地物目標的影像識別，光譜信息則直接反應(yīng)了地物目標的屬性，可以實現(xiàn)地物的屬性探測及定量化分析。輕小型高光譜成像儀可搭載自動巡查機器人，移動式推掃成像，實現(xiàn)大棚種植作物的高質(zhì)量光譜數(shù)據(jù)采集，后續(xù)進行高光譜數(shù)據(jù)處理，分析作物長勢及健康狀況。

紅外熱成像 儀 采用紅外熱像儀對農(nóng)作物進行熱成像圖像采集，建立水分脅迫下葉片的含水率模型，監(jiān)測作物的水分脅迫狀況，從而進行合理的灌溉調(diào)整，有利于作物肥水 管理的精準化控制。微小型紅外熱成像組件可對目標溫度進行實時精確測量，可視頻全畫幅測 溫，支持等溫線功能，可以用顏色表示出等溫區(qū)域，能自動追蹤區(qū)域最高溫及顯 示位置；具有拍照，錄像、溫度校正、切換色彩、電子變倍等功能。

 為滿足高光譜成像儀的光譜響應(yīng)范圍，輔助照明光源選用鹵素鎢燈照明。考慮到照明的強度，我們選用 500w(1000W)大功率光源，光通量為 8500lm，光源的元發(fā)光面積為 300*200mm，則光源距離地面 2m，光譜相機距離地面 4.5m，光源垂直照射，則光源照射到地面再反射到相機的光照度為 32lm。

 以上計算僅考慮反射率為 100%的情況，實際反射率要低于 100%，因此計 算光照度亦有所減少。為了使光源光照度更加集中，采用光源前端加裝反射罩方 式增加光源能量效率，可使得到達相機的光照度增加。
高光譜數(shù)據(jù)采集軟件主要實現(xiàn)高光譜相機的參數(shù)配置、數(shù)據(jù)顯示，與軌道機器人控制軟件配合實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動同步采集。

通過益可達巡檢機器人可遠程讀取高光譜原始數(shù)據(jù)、顯示光譜曲線、從而實現(xiàn)農(nóng)作物及其生長環(huán)境的水分、化學(xué)物質(zhì)、微量元素等指標的定量反演等。