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智慧農業(yè)迅猛發(fā)展，各類高新科技產品以各自的優(yōu)勢進軍農業(yè)領域，其中不乏各種機器人及各類傳感設備。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)中已有應用，大棚農作物監(jiān)測軌道機器人產品方 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，實時獲取大棚內種植農作物的空間影 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業(yè)大棚內安裝了益可達大棚農作物監(jiān)測軌道機器人產品。目的是采用軌道式高光譜成像技術實現(xiàn)棚內農作物生長數(shù)據(jù)的長期觀測，研究農作物的反射光譜與葉面積指數(shù)、地上生物量、產量、色素含量等農學參數(shù)之 間的關系，進而建立反演數(shù)據(jù)模型，并通過專家?guī)熘贫ǜ鲿r點人工干預指導方案， 實現(xiàn)精準農業(yè)，降低人力投入，減少人工干預對土壤的負面影響，避免土地富營 養(yǎng)化和貧瘠化。

 大棚農作物監(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 型軌道轉彎，做到無死角巡檢，采集到的數(shù)據(jù)通過以太網傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心。

光譜成像技術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范圍，輔助照明光源選用鹵素鎢燈照明?？紤]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)農作物及其生長環(huán)境的水分、化學物質、微量元素等指標的定量反演等。