基于物联网的无人机作业信息采集与监测

李 灏 卢佳祁

基于物联网的无人机作业信息采集与监测

李 灏 卢佳祁

哈尔滨航天恒星数据系统科技有限公司，黑龙江 哈尔滨 150028

围绕物联网无人机的应用技术，对物联网无人机农业病害信息采集和监测可行性进行了分析，探讨了基于物联网的无人机发展趋向，希望为广大研究物联网无人机作业信息采集和监测问题的人士提供一些参考意见。

物联网；无人机作业；信息采集；监测

引言

物联网通过把体域网和Device-to-Device通信等各种网络技术相结合，达到万物互连的目的，可以在任何一个地点，采用任意网络提供任何一种服务，有着很大的民用和军事运用潜能。无人机经过机载物联网设备实现对物联网用户的信息采集。在物联网中，因为一些无线设备有限的传输范畴，无人机可当作无线中继来改进网络连接，延长无线网络信息，并且无人机有着可调节的移动性及飞行高度，有益于高效采集地面物联网信息。本文基于物联网，运用无人机遥感技术，讨论了无人机遥感在农业小麦条锈病信息采集与监测中的可行性。

1 基于物联网的无人机农业病害信息采集和监测

1.1 实验材料和方式

首先，实验材料和设备。进行实验以前，挑选出农业种植小麦京9482在实验田进行栽种。为了得到不一样的小麦条锈病病状，此次探索设置了这样几种处理，与不拌种、不进行药物喷洒以及不拌种与喷洒药物处理的小区进行比对。通过采用随意一个区组来布置小区，各个处理设置3个重复，总共就是9个小区，同时各小区规模为5×4.5 m左右。小区中心种植感病铭贤169在后来通过运用人工喷洒小麦条绣病菌夏孢子悬浮液接种，当作发病区域。无人机摄像以及飞行交由某公司承担，让飞机搭着经过修改的数码相机。

其次，无人机遥感图像信息采集和农田间病害调研方式。开展无人机遥感摄像的时候，需要保证飞行高度是300 m以上，而地面分辨率应保持在7 cm左右。在无人机航拍结束之后，需要采用大五点取样方法对小麦条锈病病害情况进行调研。各个小区采集5个样点。在这几个样点中观察100片叶子，进而登记叶子病害情况，与此同时，加强样点普遍性的记录工作。

最后，无人机遥感图像以及病害信息解决方式。某企业承担交付无人机航拍图像在软件中开展试验小区图像分割处理，与此同时通过运用软件中本身具备的图像划分模块迭代自组织数据技术，展开非监管类型探索图像里面小麦条锈病问题。通过采用以下式子计算出小麦病害指数状况，也就是DI=平均严重程度×普遍性，开展小麦冠层反射率的计算，其公式就是Reflect=k·1/255·1/3（R+G+B）。在这之中，Reflect代表的是数码图像反射率；R、G、B代表的是颜色模型里面的数码图像中某一点像素的灰度值；k代表的是比重修改系数，理应参照相关标准物反射率和图像里面的亮度值将k值计算出来。此次研究将试验小区四周的裸地当作参照标定物，使用爱仕达企业生产的野外光谱仪收集其光谱反射率，使用光谱里面所包括的红波段、蓝波段、绿波段的反射率计算k值[1]。

1.2 结论分析

在没有拌种、既未喷洒药物与拌种处理的小区产生了这样一个问题，也就是出现了程度不一样的小麦条锈病问题，比对组喷洒药物治理小区中还未有发病状况产生。在无人机航拍摄试验小区遥感图像中，使用迭代自组织数据分析技术对无人机遥感图像展开非监督划分类型，变化阈值设定成5%，总共划分成4种类型。相关工作人员在9个试验小区中，通过实地考察与研究阐明图像情况，红色区域表示的是正常的小麦；绿色区域表示的是发病的小麦；黄色区域表示的是小区间的裸地；蓝色区域表示的是小区里面的沟壑阴影区。

发病区域和比对区域光谱反射率的对比。在小区冠层反射率与红、蓝、绿波段的反射率数据中，把病害区域1～6号冠层反射率分别和没有发病区域的7～9号冠层反射率平均值展开t值监测，评价发病区域与没有发病的区域小麦冠层反射率是不是有着不一样的情况。结论表明：一切发病区域的小麦冠层反射率和没有发病区域的冠层反射率均值有着明显的不同，这样一来不同的来源就是小麦条锈病的影响。病害区域的小麦因为遭到条锈病的影响，所以在反射率中有着非常大的反应。每一个发病区域的红波段、蓝波段、绿波段的反射率和没有发病的区域所对应波段的反射率均有着明显的不同[2]。

2 基于物联网的无人机发展走向

首先，因为无人机自组织网络要合理应对包含能量局限性、延迟性、链路屡次中断等问题，所以必须合理使用与配置多种网络资源。此外，由于物联网运用的持续深入，不一样的异构网络结合和互通有着强烈的需求。软件定义网络把数据和控制面分离，通过变成控制网络，充分满足物联网多种新应用的业务需求。文献经过验证平台检测，成功验证了交换机论坛运用在面积不大的无线网格网络中的可行性，且对软件定义网络将来使用在动态移动网络有十分重要的作用。因为软件定义网络是一种集中控制，可以改进无限资源使用率，提升网络速率。

其次，随着物联网的无人机信息采集和监测运用的深入，无人机阻碍民航客机升降等问题常常发生，对于无人机的空管体系呼声逐步增高。NASA研发的无人机空管体系在几年前成功进行了展示，目的就是监督管理民用无人机飞行，提升其自主飞行力，同时也保证无人机处理紧急问题的飞行安全。未来无人机空管系统会结合很多的智能型控制制度，如强制性着陆等性能，以提升无人机[3]。

最后，由于物联网无人机运用的范围越来越广泛，安全和隐私是无人机使用过程中无法避免的一个问题。其一，因为无人机在物联网中可以传输用户信息与服务，如位置信息等，所以无人机身份认证和信息安全加密尤其重要，应避免被恶意攻击。其二，无人机用在实时性规定较高的交通安全运用过程中时，例如车联网车辆相互之间碰撞监测等，应迅速做出决策。

3 结语

在物联网的基础上，无人机飞行拍摄农业小麦冠层图像，研究图像里面的小麦冠层反射率、红波段、绿波段等的病害指数相互之间的联系，通过运用集中反射率建立条锈病病害指数反演模型。与此同时，模型效果佳，充分表明了运用无人机遥感技术展开农业病害信息采集和监测有一定的可行性。因此，还需要相关研究者进一步研究优化农业植物病害改善的遥感图像分析方式，构建完整的农业小麦条锈病无人机遥感信息采集与监测系统，给实现农业病害卫生遥感信息采集和检测提供必要依据。

[1]柯炳生.农业农村优先发展的动力是创新[N].东方城乡报，2018-01-02（2）.

[2]周超，向绪友，钟旭，等.无人机在农业中的应用及展望[J].湖南农业科学，2017（11）：80-82，86.

[3]刘青龙，董家山.物联网无人机应用关键技术研究[J].电子技术应用，2017，43（11）：22-26.

Information Acquisition and Monitoring of Unmanned Aerial Vehicle Based on Internet of Things

Li Hao Lu Jiaqi

Harbin Space Star Data System Technology Co., Ltd., Heilongjiang Harbin 150028

Based on the IoT application technology of UAV, the UAV networking agricultural disease information collection and monitoring feasibility analysis of IOT based UAV development trend, hoping to provide some reference for the majority of people on network UAV operation information acquisition and monitoring problems.

Internet of things; UAV operations; information collection; monitoring

V279+.2；TN929.5

A

1009-6434（2017）10-0095-02