Tehnologia de imagistică termică a dronei este utilizată pe scară largă în agricultura modernă, în special în monitorizarea statutului de umiditate a culturilor. Această tehnologie îi ajută pe fermieri să identifice cerințele privind umiditatea culturilor prin captarea distribuției temperaturii pe suprafața culturii, obținând astfel o irigație precisă și îmbunătățind eficiența utilizării resurselor de apă.
Principiul tehnic
1. Imagistica termică cu infraroșu
Tehnologia imagistică termică în infraroșu este o tehnologie care generează imagini prin captarea radiațiilor infraroșii emise de obiecte. Toate obiectele emit radiații infraroșii, iar intensitatea acestuia este proporțională cu temperatura obiectului. Prin imagini termice cu infraroșu, pot fi generate imagini care reflectă distribuția temperaturii pe suprafața culturilor. Aceste imagini pot arăta starea de umiditate a culturilor, deoarece culturile cu apă suficientă sunt de obicei mai reci, în timp ce culturile cu apă insuficientă sunt mai calde.
2. Indicele de stres al apei de cultură (CWSI)
Indicele de stres al apei de cultură (CWSI) este un indicator important pentru măsurarea stării de umiditate a culturilor. Formula de calcul a CWSI este:
\[
Cwsi=\\ frac {t _ c - t _ w} {t _ d - t _ W}
\]
Unde, \\ (t _ c \\) este temperatura baldachinului, \\ (t _ w \\) este temperatura suprafeței de referință de evaporare completă la sol, \\ (t _ d=t _ a + 5 \\) este temperatura frunzei când stomata de cultură este complet închis \\ (T _ a \\) este temperatura becului uscat de testare (adică temperatura aerului de câmp). Prin calcularea CWSI, gradul de deficit de apă de cultură poate fi cuantificat.
Pași de implementare
1. Configurați dispozitive auxiliare
Configurați dispozitive auxiliare în câmp, inclusiv senzori de temperatură a aerului de câmp și suprafețe de referință completă la sol. Aceste dispozitive sunt utilizate pentru a monitoriza temperatura aerului în câmp și pentru a oferi puncte de referință pentru evaporarea completă pentru a calibra datele de imagistică termică cu infraroșu.
2. Colectați imagini cu infraroșu cu drone
Imagini cu infraroșu cu o suprafață mare de culturi de terenuri agricole sunt colectate prin intermediul sistemului de imagistică termică în infraroșu transportat de drone. În același timp, modulul GPS este declanșat sincron pentru a obține informațiile de poziționare ale imaginii corespunzătoare.
3. Prelucrarea și analiza datelor
Sistemul de prelucrare a datelor la sol primește imagini în infraroșu și informații de poziționare a imaginii, registre și împletesc imaginile și efectuează segmentarea imaginii pe imaginile împărțite pentru a distinge baldachinul, fundalul și suprafața de referință de evaporare suficientă la sol. Distribuția spațială a temperaturii baldachinului și a solului suficientă referință de evaporare Temperatura suprafeței de referință este obținută din imaginea baldachinului și, respectiv, a suprafeței de referință de evaporare suficientă. În combinație cu datele de temperatură a aerului monitorizate de senzorul de temperatură a aerului de câmp, temperatura frunzelor atunci când stomatele de cultură sunt complet închise este estimată, iar în sfârșit, indicele de deficit de apă de cultură (CWSI) este calculat și afișat pe harta distribuției spațiale. Zonele în care valoarea indicelui de deficit de apă pentru cultură este mai mare decât valoarea critică sunt evidențiate și avertizate.
Avantaje pentru aplicație
1. Irigarea de precizie
Prin monitorizarea stării de umiditate a culturilor, fermierii pot obține irigații precise, să evite excesul de irigare sau sub-irigarea, economisind astfel resurse de apă și îmbunătățind eficiența irigațiilor.
2. Îmbunătățiți randamentul și calitatea culturilor
Detectarea în timp util și tratarea problemelor de stres a apei pentru culturi pot ajuta la îmbunătățirea randamentului și a calității culturilor și la reducerea pierderilor economice cauzate de apă insuficientă.
3. Monitorizare în timp real și avertizare timpurie
Tehnologia imagistică termică UAV poate obține monitorizare în timp real. Fermierii pot verifica în orice moment starea terenurilor agricole prin intermediul telefoanelor mobile sau a calculatoarelor și pot lua măsuri la timp pentru a face față stresului apei.
Provocări și perspective viitoare
Deși tehnologia de imagistică termică UAV a arătat un potențial mare în monitorizarea umidității culturilor, ea se confruntă totuși cu unele provocări. De exemplu, capacitățile de procesare și analiză a datelor trebuie îmbunătățite în continuare pentru a extrage informații utile din cantități mari de date. În plus, condițiile climatice și complexitatea terenului pot afecta, de asemenea, efectele de zbor și monitorizare ale dronei.
În viitor, odată cu dezvoltarea inteligenței artificiale și a tehnologiei de date mari, capacitățile de prelucrare și analiză a datelor ale tehnologiei de imagistică termică UAV vor fi îmbunătățite în continuare, oferind fermierilor un sprijin decizional mai precis. În același timp, odată cu popularizarea tehnologiei, mai mulți mici fermieri se vor putea bucura de comoditatea adusă de această tehnologie.
