一种多节点单反相机控制的田间小麦赤霉病实时监测系统采集装置

本技术涉及一种多节点单反相机控制的田间小麦赤霉病实时监测系统采集装置，属于物联网、智慧农业、病害监测领域。

背景技术：

1、传统的田间小麦赤霉病监测方法存在一定的局限性。该方法主要依赖于技术人员在实地进行采样调查判断小麦赤霉病的发生情况。技术人员通过对田间小麦植株进行目测调查、症状分析和样本采集，以确定大田环境下的小麦赤霉病病害程度。通过人工统计患病小穗数与全部小穗比例将赤霉病严重度分为五个等级，即从0级(无病)到4级(病小穗数占全部小穗的3/4以上)。然而，这种方法高度依赖技术人员的技术水平和主观判断，易受到主观因素的影响，导致监测结果存在较大的不确定性。此外，结合实地测量的温湿度数据，只能进行简单的推测，过度依赖于人工观察和经验判断。更为关键的是，这些方法需要较长时间来进行观察和分析，需要人工计数，效率较低，使得监测工作既耗时又耗力，无法满足对大范围种植区域进行快速、准确监测和预警的需求。在现代农业智能化技术中，通过在田间架设小麦赤霉病实时监测系统监测采集装置。在小麦进入灌浆期后的第7天、14天、21天和28天，通过实时监测系统采集装置对田间小麦麦穗进行图像采集，实现对小麦赤霉病的实时监测与病害分级。同时，结合田间实时传输的温湿度数据，建立模型或使用专业的决策支持系统，以提前预测可能的赤霉病爆发，并及时发出预警，为田间小麦赤霉病提供更准确的监测和预警服务。这种智能化技术显著提高了监测的效率和准确性，减少了对人工主观判断的依赖，实现了对田间小麦赤霉病的实时监测和远程预警，为农业生产提供了更为可靠的技术支持。

2、在已有的小麦赤霉病实时监测系统采集装置的研究中，对于远程获取田间小麦表型参数的采集装置研发较少，防尘放水结构设计较差，装置部署不够灵活，相机参数调整仍然需要人工进行。经检索专利申请号202122533359.3公开了一种田间小麦赤霉病监测预警装置，该实用新型需要操作人员在田间控制进行监测，无法实现田间灵活部署。

3、综上，现有技术缺点包括：

4、1、需要人员常驻：田间小麦赤霉病监测技术目前存在的一大不足是需要专业人员常驻在农田中，负责执行图像采集和数据收集任务。这种情况限制了监测操作的灵活性，同时也带来了显著的成本效益问题。在实际应用中，这意味着田间小麦的监测过程必须依赖于有限的人力资源，使得病害监测工作无法做到真正的24×7全天候覆盖。

5、2、数据采集不及时：由于田间小麦赤霉病监测依赖于人工操作，数据采集的频率和及时性可能受到限制。在实际操作中，监测人员不可能时刻都在小麦田中，这可能导致监测数据的更新不及时，尤其是在对监测实时性要求较高的情况下，现有技术存在明显的滞后问题。

6、3、结构稳定性不足：在面对降雨、降雪等恶劣天气条件时，现有的田间小麦赤霉病监测设备存在结构稳定性不足的问题。设备的外部保护措施不足以抵御恶劣天气对机电设备的损害，可能导致监测设备的性能下降甚至损坏。此外，田间的昆虫和动物也可能对设备造成潜在的损害，影响监测设备的可靠性和稳定性。

7、4、装置灵活性差：现有的田间小麦赤霉病监测技术中，监测装置的工作需要一定的电能支持。由于蓄电池难以实现在田间长期工作，而使用电线则需要提前进行电路布线，这导致了监测设备在小麦田间布置时的灵活性不足。这一缺陷限制了监测装置的灵活应用，尤其是在农田布局不规则的情况下，电力供应和设备布置面临一系列的问题。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于解决上述田间小麦赤霉病监测领域中存在的问题，提供一种多节点单反相机控制的田间小麦赤霉病实时监测系统采集装置。

2、为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是：一种多节点单反相机控制的田间小麦赤霉病实时监测系统采集装置，包括箱体，所述箱体的上方设有梯形挡雨棚，所述梯形挡雨棚的中部设有通风开口，该通风开口内装有防尘网，同时梯形挡雨棚的上方装有太阳能光伏发电板；所述箱体的内部安装有单反相机、工控机、网络通信设备、蓄电池、电源控制器和散热风扇，其中所述单反相机镜头前方的箱体设有翻盖式盖板，所述箱体的外侧底部设有底部支架，在底部支架上安装有温湿度传感器，并且底部支架下方装有可伸缩的插入式箱腿。

3、进一步的，所述箱体的一侧设有半开门，用于便于配置箱体内部硬件和布局；同时所述箱体的前侧正上方还开设有一个圆形孔，用于对接散热风扇。

4、进一步的，所述太阳能光伏发电板两端最高处安装有两支外置天线，所述外置天线与箱体内部的移动网络通信设备相连接。

5、进一步的，所述单反相机位于箱体正前方，单反相机所在的箱体位置通过隔板进行隔离。

6、进一步的，所述单反相机具备usb数据线控制联机拍摄功能，并搭配自动对焦镜头，同时所述单反相机采用球形云台进行固定，以便灵活调整拍摄角度。

7、进一步的，所述盖板上方通过合页固定，盖板放下后完全覆盖箱体，同时在盖板窗口处设有框架，该框架内可插入保护玻璃。

8、进一步的，所述箱腿作为箱体在田间的支撑部件，其长度通过调整插销与插销孔进行限位，并配有保险扣，所述箱腿底端设计成锥形，以便在田间固定时轻松插入土地中。

9、进一步的，所述温湿度传感器的数据线和电源线通过箱体底部的预留穿线孔连接至箱体内部，数据线经过rs485串口转usb与工控机相连接，电源线通过dc12v与电源控制器相连接，以供应电能。

10、进一步的，所述网络通信设备采用工业4g无线路由器，其位于箱体内的侧上方，其外接天线置于太阳能光伏发电板的最高点；所述工控机以raspberry pi 4代b型开发板为核心，其与单反相机使用usb接口连接，与网络通信设备使用rj45网口连接。

11、进一步的，所述电源控制器位于工控机左侧，其用于为太阳能光伏发电板进行电压调节和接入备用电源，为装置提供合适的工作电压，所述蓄电池用于存储太阳能光伏发电板转换的电能，为设备在阴雨天或太阳能较差的场景下提供电能。

12、本装置解决的问题及具备的功能如下：

13、1、机械稳定，防尘防水：本装置旨在解决田间小麦赤霉病监测设备在实际运行中遇到的机械稳定性、防尘和防水等技术问题。通过设计具有防尘和防水功能的机械结构，有效保护设备免受田间环境中灰尘和湿气的侵害。这不仅确保了多节点单反相机终端在各种不利天气条件下的稳定运行，还考虑了机械结构的安全性，以防范意外事件和人员伤害，尤其是在设备在农田中运行时。

14、2、灵活调整：本装置解决布置小麦田间的多节点单反相机终端在实际使用中的灵活性问题。通过确保各单反相机终端的准确定位和校准，以便在田间环境中准确捕捉小麦田地的图像并保持一定的视野，本专利使监测设备更具适应性和灵活性。

15、3、电力供应：为了解决在远程小麦田间环境中电力供应的可靠性问题，本装置提出了一种创新的电力供应机制。该机制旨在确保设备在恶劣环境下持续运行，同时降低能源浪费，为田间小麦赤霉病监测设备提供可靠的电力支持。

16、4、机械维护：本装置解决了田间小麦监测设备维护的问题，通过设计便于维护的机械结构，降低了维护的复杂性和成本，从而减少了停机时间，使得对设备的控制操作更为便捷和高效。

17、综上，与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

18、(1)本实用新型的硬件框架可用于架设在小麦田间进行赤霉病的监测，相比于传统的监测模式，本实用新型可实现多角度拍摄，有助于农民及农业专家更全面地观察田间小麦赤霉病的情况，及早发现病害问题，从而采取及时的措施，提高小麦产量。

19、(2)本实用新型采用半封闭箱体设计，盖板和玻璃的结合，可以有效保护单反相机和其他设备免受恶劣天气、灰尘和异物的影响。在恶劣天气条件下，设备仍能正常运行，提供稳定的田间小麦图像采集。通过安装温湿度传感器，该框架能够实时测量田间小麦的温湿度数据。

20、(3)本实用新型配备太阳能供电和移动网络通信设备，使本实用新型适用于偏远地区或没有稳定电源供应的农田环境，这有助于扩展设备的适用范围，增加了应用领域的多样性和稳定性。

21、本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。