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基于大數據技術的農業無人機應用探析

來源:原創論文網 添加時間:2020-01-18

  摘    要: 大數據在一般情況下難以使用普通的軟件對數據進行整理、分類和分析,因此需要結合高效的軟件設備進行應用,通過農業無人機的使用,可以結合大數據技術對獲取的信息進行快速分析,使數據得到有效的處理,這樣得到的信息可以作為管理中的依據。本文對大數據在農業無人機中的應用進行了詳細分析。

  關鍵詞: 大數據; 農業; 無人機; 應用;

  1、 引言

  農業無人機作為無人機應用中的一種類型,結合大數據時代技術,使無人機的功能范圍擴大。當前農業行業中,通過使用無人機使農業種植的效率提高,結合無人機的技術特點,使農業生產過程得到了有效的管控。農業數據可以被傳輸到云端進行保存,使管理更加的便捷高效。因此,需要進一步完善農業無人機技術,使無人機在農業中得到廣泛應用,促進農業的發展。

  2、 無人機設備介紹

  無人機在應用中的設備由無人機平臺、傳輸裝置和地面站組成,其中使用的設備為大疆的產品,型號為Phantom4Pro的無人機,工作時間為30分鐘,可以進行避障。在應用中可以進行雙模式特點的定位,通過無線進行傳輸,速度能夠達到Class10,距離為7km。收集數據的部分為傳感器,傳感器可以對數據進行采集,使無人機獲取到相關的信息,并且結合氣壓、風向以及速度等進行靈活的調節,適應性較高。在飛行設置中包括方向舵、副翼舵、升降舵,通過舵面的變化而使無人機的方向得到改變,同時可以調節自身的姿態,對飛行過程進控制。

  圖像采集設備為下方搭載的1英寸CMOS影像傳感器,2000萬有效像素。無人機采用Wi Fi無線通訊方式,信息傳輸容量大,實時性好。通訊裝置通過PID控制方法和通訊接口將數據實時傳送地面站,JPEG格式圖像由天創UB570型圖像采集卡轉換為數字信號后進行分析處理。大數據分析需要PB級數據的讀取和寫入,大型的建模和運算必不可少。地面站的大數據分析硬件為x86架構的PCServer型服務器,配置銳龍AMDRyzen7型2路8核CPU,DDR4型128GB內存和Intel I350T2型千兆網卡,可以滿足運算速度、存儲空間和分析結果展示的要求。

  3 、無人機處理流程

  無人機在數據采集過程中需要按照相應的處理流程操作。無人機設備中的傳感器以及攝像設備都需要在網絡環境中明確協議之后才能進入到交換機中。交換機通過網絡連接到數據收集系統找,使數據實現傳輸交換,執行時間同步的協議之后,將交換的延時時間縮短,使數據的傳輸更加的高效。由于搭載裝置具有一定的影響,無人機不能對大數據進行處理,需要將數據傳輸到地面站中,而傳輸的過程中使用的為無線的形式。結合數據的基礎,大數據技術具有更加高效的特點,使傳輸的過程更加的快捷穩定,采用通訊鏈路的方式和數字調制寬帶,使地面站收到數據,之后對其進行分析。地面站同時能夠對數據進行記錄,使數據得到整理,結合實際情況對數據進行重放處理,之后再開展分析等環節。在大數據的分析下,這些環節使服務器發揮出了重要的作用,將數據的利用率提高。大數據還具有半結構特點和非結構特點,通過并行處理的技術將分析的效率提高。在數據的記錄中,需要對數據進行監測,將其進行分類,根據數據的類型將其下發到對應的系統之中,另外,通過知識庫的結合,使信息數據挖掘的過程更加的高效。經過綜合監測以及分析之后將結果匯總到存儲管理的部分之中,建立數據庫,可以便于進行參考使用,得到更好的效果。
 

基于大數據技術的農業無人機應用探析
 

  4 、無人機軟件算法

  對大數據進行分析采用的技術為Ha-doop技術,這種技術結合分布式的處理軟件進行應用,在Ha-doop中有通用的模塊、分布式文件等內容,在分布式的文件系統中含有文件存儲,通過這部分的功能將信息進行存儲,在節點中建立分布式文件的結構。這種技術能夠進行計算分析,準確性較高。在航線的規劃中一般使用這種方式進行計算分析,結合路徑不合理的理論基礎來自作業區域重復造訪,為了將這種問題減少,可以采用優先的方式對路徑進行規劃,將同一行中的區域作為下一個規劃的區域,使規劃中覆蓋所有的部分。飛行中的控制由二維跟隨算法實現,將飛行中的位置坐標建立,計算角速度,得到無人機的航線。在航線的規劃中,航向的角度和理論相同,根據這種原則將無人機的航向進行調整,使航向和規劃接近,將兩者之間的差異進縮小,之后可以根據規劃進行飛行。圖像的處理功能可以對圖像部分進行識別,將顏色空間中的分量作為方差分析的內容,之后進行二值化處理,得到最大的閾值,通過服閾值的分割,使背景區域得到劃分。

  5 、無人機應用測試

  將無人機在實際的應用中進行分析,通過對其航線規劃、飛行控制以及圖像的處理等進行功能分析,和一般的航線規劃方式比較,在確保質量相同的條件下,使用大數據進行航線分析規劃的覆蓋效果更好,無人機的轉彎次數也比較少,同時整個流程花費的時間要更短。在飛行中,無人機可以間隔一定的時間對航線的偏離情況進行記錄,使航線可以得到準確的分析,通過大數據的分析使航線誤差得到了有效的控制,可以在飛行過程中更快的恢復到正常的航線之中,并且可以維持一定的高度進行飛行。使用無人機進行信息采集,對農業種植的情況進行圖像處理,獲得的信息比較全面。經過分析之后,可以快捷的識別出農田中雜草和作物的顏色差異,將存在差異的區域以黑色來呈現,達到準確的區分效果。

  將冬小麥作為應用例子進行分析,這種作物在種植生長的過程中包括五個階段,為了對其產量進行分析和評估,需要由技術人員對各個階段進行分析和測試,才能得到相應的信息。使用無人機可以在冬小麥耕地區域進行飛行巡查,通過無人機的信息獲取來分析小麥的生長情況和狀態,使小麥的狀態更加清楚的呈現出來。將采集的信息傳輸到云端后,可以和其他地區的農作物進行比較分析,針對小麥的情況,采取有效的措施進行處理,使小麥的生長得到完善。無人機在飛行中會出現較多的數據,一般的設備難以對數據進行處理,通過大數據技術的結合使無人機在實際應用中的效果加強,采用無人機在農業種植中進行信息獲取,使管理的效率提高,并且對數據進行高效的處理,獲得更多的信息。將無人機用于農業管理中,使航線得到有效的控制,并且對飛行過程中的圖像進行處理,結合大數據對數據進行分析,可以得到更好的效果。

  6、 結束語

  當前的農業領域技術發展為農業帶來了較多的幫助,通過先進的科技設備使農業管理的水平提高,減少了人力勞動的投入,同時提升了效率。通過無人機設備的使用,可以對農業種植情況進行全面的勘察,還可以將信息進行收集和處理,結合大數據技術,使無人機功能得到完善,具有更好的計算效果,使信息的處理準確性提升。通過應用這種技術,可以使農業領域得到更好的技術支持。

  參考文獻

  [1]張慶杰,鄭二功,徐亮,等.森林防火無人機系統設計與林火識別算法研究[J].電子測量技術,2017(01).

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