DB32-T 4141-2021 作物生長多旋翼無人機(jī)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)程

65.020.20CCS

DB32

32/T

4141—2021作物生長多旋翼無人機(jī)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)程Technical

Multiple

UAV-based

Monitoring.江蘇省市場(chǎng)監(jiān)督管理局 發(fā)

布DB32/T

4141—2021 本文件按照GB/T

1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則

第1草。本文件由江蘇省農(nóng)作物標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)提出并歸口。本文件起草單位：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)。本文件主要起草人：朱艷、倪軍、田永超、姚霞、劉小軍、龐方榮、馬吉鋒、姚立立。DB32/T

4141—20211本文件規(guī)定了作物生長多旋翼無人機(jī)監(jiān)測(cè)的適用范圍、設(shè)備、設(shè)備安裝、測(cè)量方法、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)及質(zhì)量評(píng)定等內(nèi)容。本文件適用于稻麥冠層歸一化植被指數(shù)、比值植被指數(shù)、葉面積指數(shù)、葉層氮含量、葉層氮積累量、葉干重?zé)o損監(jiān)測(cè)診斷。2 規(guī)范性引用文件文件。GB/T

2900.90 電工術(shù)語

電工電子測(cè)量和儀器儀表GB

4208 外殼防護(hù)等級(jí)（代碼）GB/T

6593 電子測(cè)量儀器質(zhì)量檢測(cè)規(guī)則GB

11463 電子測(cè)量儀器可靠性試驗(yàn)GB/T

25392 農(nóng)業(yè)工程

電氣和電子設(shè)備

對(duì)環(huán)境條件的耐久試驗(yàn)NY

525 有機(jī)肥料NY/T

農(nóng)業(yè)電子信息產(chǎn)品通用技術(shù)條件

農(nóng)業(yè)應(yīng)用軟件產(chǎn)品3 術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1無人機(jī)傳感器 unmanned

aerial

sensor通過搭載于無人機(jī)設(shè)備實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息獲取的裝置。3.2作物生長監(jiān)測(cè)技術(shù)crop

technology%氮積累量（單位：g/m）、葉面積指數(shù)和葉干重（單位：kg/m）等生長指標(biāo)的技術(shù)。4縮略語UAV：Unmanned

Aerial

，無人機(jī)；：Computational

，計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)；DB32/T

4141—2021CAD：

Aided

Design，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)；NDVI：

Difference

，歸一化植被指數(shù)；RVI：

，比值植被指數(shù)；LAI：

Area

，葉面積指數(shù)；：

Nitrogen

Content，葉層氮含量；：

Nitrogen

，葉層氮積累量；：

Dry

Weight，葉干重。5

設(shè)備5.1 設(shè)備組成見圖1。圖

1 無人機(jī)載作物生長監(jiān)測(cè)設(shè)備操作示意圖5.2 多旋翼無人機(jī)平臺(tái)5.2.1 多旋翼無人機(jī)不少于3個(gè)旋翼軸，應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)懸停飛行。5.2.2 參數(shù)要求參數(shù)要求如下：a)

m

mkg≥18

≥1

km開機(jī)自檢，通過指示燈或遙控器對(duì)操作者進(jìn)行狀態(tài)提示及報(bào)警。b)

應(yīng)具備在2動(dòng)返航、在失聯(lián)點(diǎn)定點(diǎn)懸?；蜃詣?dòng)降落三項(xiàng)功能中的至少一項(xiàng)。DB32/T

4141—2021c)

工作環(huán)境溫度℃～50℃，存儲(chǔ)環(huán)境溫度℃～50℃，充電環(huán)境溫度030℃。d)

動(dòng)力電池在充、放電時(shí)不應(yīng)出現(xiàn)鼓包、漏液、破裂、起火、爆炸等現(xiàn)象，多旋翼無人機(jī)平臺(tái)動(dòng)力電池具備電量查看功能。5.2 無人機(jī)傳感器5.2.1 無人機(jī)傳感器包括下行光多光譜作物生長傳感器及傳感器支架，下行光多光譜作物生長傳感器用于接收作物冠層反射光譜信息，傳感器支架用于傳感器與多旋翼無人機(jī)平臺(tái)的固定。5.2.2下行光多光譜作物生長傳感器性能參數(shù)性能參數(shù)如下：a）

傳感器重量11.3

g，采集通道2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模擬口，視場(chǎng)角27°，電源為3.7V標(biāo)準(zhǔn)電壓，工作功耗≤，長30

，寬16

mm，高25

mm。b）

數(shù)據(jù)格式二進(jìn)制，工作溫度0~

65C，工作濕度0~

，材質(zhì)為尼龍，防水等級(jí)。c）

傳感器支架應(yīng)采用碳纖維結(jié)構(gòu)制造，重量和穩(wěn)定性應(yīng)滿足多旋翼無人機(jī)飛行姿態(tài)穩(wěn)定性要求。d）

下行光多光譜作物生長傳感器與傳感器支架采用機(jī)械結(jié)構(gòu)固定，固定后傳感器應(yīng)不發(fā)生晃動(dòng)。e）

傳感器支架長度由多旋翼無人機(jī)平臺(tái)的下洗流場(chǎng)的范圍大小決定。5.3 地面數(shù)據(jù)處理器5.3.1 地面數(shù)據(jù)處理器主要用來接收上行光多光譜作物生長傳感器傳輸?shù)奶柟廨椛湫畔⒁约跋滦泄馍L監(jiān)測(cè)模型與診斷調(diào)控模型，計(jì)算作物生長指標(biāo)及氮肥調(diào)控量；具備按鍵控制、液晶顯示等功能。5.3.2 地面數(shù)據(jù)處理器性能參數(shù)性能參數(shù)如下：a）

電源為一塊7.3V鋰電池，工作功耗≤100mW。b）

數(shù)據(jù)格式二進(jìn)制，通信方式為zigbee，通信頻率760MHZ。c）

工作溫度0

~

C，工作濕度0

~

。d）

材質(zhì)為ABS工程塑料，防水等級(jí)IP65，顯示為液晶屏。e）

功能按鍵5個(gè)，“測(cè)量、監(jiān)測(cè)、診斷、復(fù)位、開/關(guān)機(jī)”。f）

NDVI測(cè)量相對(duì)誤差≤，測(cè)量誤差≤，測(cè)量誤差≤，測(cè)量誤差≤18%，測(cè)量誤差≤15%，LDW測(cè)量誤差≤15%。6

6.1

功能如下：a）

射光譜信息并處理發(fā)送。b）

具備太陽輻射光信息采集、處理功能。地面數(shù)據(jù)處理器能夠采集太陽輻射光信息并處理。c）

具備信號(hào)接收功能。地面數(shù)據(jù)能夠接收下行光作物光譜傳感器傳回的作物冠層反射光譜信息。d）

并顯示。e）

監(jiān)測(cè)模型、葉干重光譜監(jiān)測(cè)模型、葉面積指數(shù)光譜監(jiān)測(cè)模型進(jìn)行生長指標(biāo)的計(jì)算與顯示。6.2軟件平臺(tái)運(yùn)維穩(wěn)定可靠，平均無故障工作時(shí)間應(yīng)大于3000小時(shí)，故障修復(fù)時(shí)間應(yīng)小于12小時(shí)。軟件應(yīng)定期更新，一個(gè)月進(jìn)行一次系統(tǒng)維護(hù)。DB32/T

4141—20217 基本要求7.1選定多旋翼無人機(jī)平臺(tái)后，應(yīng)進(jìn)行模擬仿真確定無人機(jī)平臺(tái)的氣流場(chǎng)空間分布狀態(tài)。7.2 無人機(jī)下洗流場(chǎng)具體模擬仿真步驟：用于后續(xù)的軟件模擬仿真；并確定初始條件與邊界條件，劃分出網(wǎng)格化的靜止區(qū)域與流動(dòng)區(qū)域；邊界等參數(shù)，由軟件根據(jù)設(shè)定參數(shù)進(jìn)行網(wǎng)格速度模擬；求解計(jì)算：計(jì)算網(wǎng)格點(diǎn)數(shù)據(jù)，生成多旋翼無人機(jī)平臺(tái)于不同高度飛行條件下的速度分布云圖。7.3

傳感器支架的長度由多旋翼無人機(jī)平臺(tái)下洗氣流場(chǎng)水平分布區(qū)域半徑與多光譜作物生長傳感器測(cè)試視場(chǎng)半徑共同決定，傳感器支架長度≥二者之和；7.4 多旋翼無人機(jī)平臺(tái)應(yīng)每半年檢定或者校準(zhǔn)一次；7.5 傳感器支架的安裝應(yīng)滿足無人機(jī)飛行姿態(tài)的穩(wěn)定性；7.6 多光譜作物生長傳感器金工件應(yīng)完整，不應(yīng)有裂紋、毛刺，表面鍍層應(yīng)均勻，色澤鮮明，附著牢固，表面平整；7.7上下行光多光譜傳感器及數(shù)據(jù)處理器應(yīng)每年檢定或者校準(zhǔn)一次；7.8 采集器外殼表面應(yīng)光滑，色澤鮮明，不應(yīng)有裂紋等缺陷；7.9 設(shè)備使用可靠性應(yīng)不低于。7.10 多旋翼無人機(jī)平臺(tái)安裝完成后應(yīng)試啟動(dòng)檢查。7.11 各部件須檢查合格后方可進(jìn)行裝配。7.12 螺栓、螺釘?shù)染o固件應(yīng)緊固，聯(lián)接可靠，不應(yīng)松動(dòng)。7.13 直向上。7.14 設(shè)備電源電線與主板電路應(yīng)進(jìn)行加牢防護(hù)。8

設(shè)備安裝8.1 安裝傳感器支架將傳感器支架通過螺絲固定在無人機(jī)各個(gè)旋翼下方位置，支架應(yīng)保持水平。8.2 安裝下行光多光譜作物生長傳感器將下行光多光譜作物生長傳感器通過螺絲固定在傳感器支架末端，傳感器與傳感器支架緊密結(jié)合，傳感器視場(chǎng)應(yīng)保持垂直向下，連接傳感器電源線。8.3 安裝上行光多光譜作物生長傳感器平面夾角為45°，上行光傳感器與固定平臺(tái)保持水平。9 設(shè)備調(diào)試9.1 進(jìn)行多旋翼無人機(jī)平臺(tái)試飛，確認(rèn)無人機(jī)平臺(tái)能夠安全正常起飛。9.2 進(jìn)行下行光多光譜作物生長傳感器與地面數(shù)據(jù)處理器的數(shù)據(jù)試傳輸，確認(rèn)無線通信正常穩(wěn)定。9.3 滿足下述各項(xiàng)要求的被測(cè)軟件為合格，否則為不合格：a）

測(cè)試期間被測(cè)軟件不發(fā)生異常情況；DB32/T

4141—2021b）

測(cè)試期間運(yùn)行被測(cè)軟件的計(jì)算機(jī)不重啟，不死機(jī)；c）

測(cè)試結(jié)果應(yīng)滿足6.1的要求。10

測(cè)量方法10.1 測(cè)量選擇在晴朗無云或少云、無風(fēng)或微風(fēng)的環(huán)境條件下，中午11點(diǎn)30分至13點(diǎn)之間進(jìn)行。10.2 調(diào)節(jié)無人機(jī)飛行高度，使下行光多光譜作物生長傳感器位于作物冠層上方

m～1.2

m無人機(jī)懸停姿態(tài)，應(yīng)與水平面保持水平。10.3操控地面數(shù)據(jù)處理器，設(shè)備開機(jī)自檢，無線模塊、液晶屏、主控制器等模塊