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WIRIS Agro作物水分脅迫成像監測系統
更新時間：2022-01-12
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WIRIS Agro作物水分脅迫成像監測系統是由Workswell公司長期與中歐的生命科學研究機構：作物研究所和捷克布拉格生命科學大學合作開發的一款于精準農業領域測量大面積水脅迫的產品。該相機由LWIR長波紅外傳感器（640x512）和10倍光學變焦RGB鏡頭（1920x1080）組成。
| 品牌 | SPECIM/芬蘭 | 產地類別 | 進口 |
|---|---|---|---|
| 應用領域 | 環保,化工,生物產業,農林牧漁,能源 |
作物水分脅迫指數(CWSI)是1981年發展起來的一項標準化指標，用以量化脅迫，克服其他環境參數對脅迫與植物溫度關系的影響，該指數對植物生理生態研究意義非凡。
WIRIS Agro作物水分脅迫成像監測系統是由Workswell公司長期與中歐的生命科學研究機構：作物研究所和捷克布拉格生命科學大學合作開發的一款于精準農業領域測量大面積水脅迫的產品。該相機由LWIR長波紅外傳感器(640×512)和10倍光學變焦RGB鏡頭(1920×1080)組成。該相機可直接測量得到作物水分脅迫指數圖及高清RGB圖，通過這些信息可用于確定產量分布、優化灌溉或控制水管理等補救措施，可為精準農業研究提供非常重要的技術支撐，革新了農業和生命科學研究手段。
在旱季，人們通常感興趣的是干旱對作物的實際影響。該影響不僅取決于氣候條件，而且還取決于地下水干旱、植物根系大小等。用CWSI相機測量植物的水分脅迫可幫助我們快速確定干旱對作物的真實影響。CWSI Analyzer軟件與CWSI相機密切配合，能在很短的時間內從海量圖像生成潛在的產量圖。使用無人機平臺搭載WIRIS Agro作物水分脅迫成像監測系統，即可獲得飛行過程中作物水分脅迫的實際值，或使用收集到的數據創建概覽地圖。通過對比不同年份不同水分脅迫下的產量，可繪制當前水分脅迫下潛在產量圖。
一、功能優勢
◆水狀況監測-監測水分脅迫：
作物在生長季節的缺水狀況。無論作物是否灌溉。特殊彩色地圖“Crop"和“CropStep"可用。
◆灌溉管理：
灌溉系統優化既包括確定合適的土壤傳感器位置，也包括結構優化。特殊彩色地圖“Water"和“WaterStep"可用。
◆表型研究：
不同的植物品種對可用水量敏感程度。CWSI相機將幫助您確定與其他物種的植物相比，特定物種的植物處于水脅迫的頻率。
◆生物量覆蓋指數：
實時計算大田植物百分比。
◆基于溫度和CWSI測量的其他應用：
土壤水分監測保墑、精準農業、智慧農業、森林資源管理等。
二、技術參數
Agro相機主要功能描述 | |
CWSI機上實時處理 | 機上實時評估作物水分脅迫指數，最大、最小、中心點溫度測量 |
機載操作系統 | WIRIS OS操作系統，用于在飛行過程中進行實時數據流傳輸和評估 ——確保相機全部功能可用 ——易于通過S.Bus、CAN bus、MavLink、RJ-45或觸發器控制 |
生物量覆蓋指數（%） | RGB圖中實時計算植被定量百分比 |
Agro相機規格 | |
傳感器分辨率 | 640×512像素 |
CWSI實時評估 | Agro相機技術基于作物水分脅迫指數(歸一化值為0到1)，提供了關于大面積作物脅迫和作物水分管理的信息。這些信息可用于確定產量圖、管理灌溉或執行與水管理有關的補救措施。 |
FPA傳感器尺寸 | 1.088×0.8705cm |
傳感器類型 | LWIR長波紅外傳感器 |
CWSI評估范圍 | 0-100%（100%表示嚴重受迫） |
溫度敏感度 | 0.03℃（30mK） |
視場角 | 45°（13mm） |
CWSI彩色地圖 | 提供4種彩色地圖，用于CWSI和水管理評估 |
CWSI范圍設置 | 自動、手動 |
CWSI數字變焦 | 1-14倍連續 |
Coreplayer軟件 | 包含 |
3D制圖軟件兼容性 | Agisoft和Pix4D |
數碼可見光相機 | |
分辨率 | 1920×1080像素（全高清畫質），1/3″傳感器，自動白平衡，寬動態范圍，背光補償，曝光和Gamma控制，3D降噪功能 |
光學變焦 | 10倍光學減震變焦 |
視場角 | 超變焦6.9°-超寬58.2°，焦距33.0mm-3.3mm |
生物量覆蓋指數 | 調用閾值函數實時計算指數 |
聚焦 | 自動對焦與直接變焦同步 |
存儲和數據記錄 | |
存儲 | 內置128GB高速SSD，用于存儲影像和視頻記錄 外部卡槽為微型SD卡和U盤，用于存儲影像 |
影像和視頻格式 | CWSI JPEG、TIFF和全高清畫質數碼JPEG影像 數碼相機h.264編碼高清視頻 全幀CWSI視頻（原始數據記錄） |
GPS地理標簽（影像和視頻） | MavLink或外部GPS或兼容DJI A3控制器（通過CAN bus連接） |
接口&實時遠程控制 | |
10-pin數字端口 | S.BUS、CAN bus、MavLink、外部GPS連接、外部觸發 |
以太網（RJ-45）端口 | 視頻流媒體和相機控制(有特殊需求時可選) |
微型USB2.0端口 | 大容量存儲 相機控制和視頻流（有特殊需求時可選） |
USB 2.0端口 | 連接鍵盤用于室內相機控制 |
遠程控制系統 | CWSI OS確保飛行過程中實時控制相機所有功能 |
遠程控制選項 | S.BUS協議 CAN bus用于DJI M600實時控制和GPS地理標記 RJ-45用于無線上行鏈路安裝(視頻流和相機控制) |
鏡頭保護濾波片 | 濾光片在飛行過程中保護鏡頭不受外部損傷 |
相機功能 | 測量功能： ——CWSI在線評估，包含4種不同的彩圖 ——CWSI單點評估（中心），基于溫度信息 ——生物量指數實時百分比評估 ——實時溫度測量（最大、最小、中心點） 定時拍攝： ——同步拍攝CWSI圖像，CWSI視頻和可見光圖像 |
相機可視化模式 | 畫中畫模式、全屏RGB分割模式、雙屏顯示 |
微型HDMI視頻輸出 | 1280×720像素（720p），縱橫比16:9，微型HDMI視頻輸出 |
軟件&SDK | |
桌面軟件 | *進的CWSI數據評估軟件，可將CWSI圖像轉換為溫度圖像 |
電源，重量&尺寸 | |
輸入電壓 | 9-36V DC, 同軸2×6.4mm，外殼-GND，平均功耗12W |
重量 | ＜430g |
尺寸（長×寬×高） | 83mm×85mm×68mm |
安裝 | 2×1/4-20UNC螺孔（1個位于底部，1個位于頂部） |
外殼材質 | 經久耐用的鋁制機身，長期測量穩定可靠 |
環境參數 | |
工作溫度 | -10℃至﹢50℃ |
存儲溫度 | -30℃至﹢60℃ |
三、應用案例
（1）作物干旱的實際影響研究
在旱季，人們通常感興趣的是干旱對作物的實際影響。這些影響不僅取決于所謂的氣候干旱條件，而且還取決于地下水干旱、植物根系的大小等。利用WIRIS Agro測量植物的水分脅迫將有助于用戶確定干旱對作物的實際影響，如下圖所示，田間作物CWSI值普遍在0.5一下，說明整體干旱程度較低。
（2）生物量覆蓋指數計算
BCI(生物量覆蓋指數)與RGB場景中植被數量的評價有關。基于RGB相機的可見光數據，對包含綠色植被的地面進行評估，并將這些區域與RGB圖像中被白色掩蓋的其他(非植被)區域的百分比進行比較。BCI可由用戶通過簡單的閾值調整，植物百分比實時測量顯示，如下圖所示甘藍占比為65%。
易科泰公司憑借多年在農業、林業、生態環境領域儀器技術研發集成及推廣經驗，結合Agro成像儀的優勢特點，*將該相機引入Ecodrone專業無人機遙感平臺和陸基水分脅迫測量監測平臺，通過選配多光譜、高光譜及葉綠素熒光成像技術，并配合土壤水分、空氣溫濕度、莖流等監測網絡，組成完整的陸空雙基作物數字化系統，為大田作物及森林植被水分脅迫監測、作物產量預估、表型研究及指導灌溉方面，提供方便、快速、一體化的解決方案。
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