在南疆地区采用梨园生草的绿色种植方法

技术领域

本发明涉及果园管理种植技术领域，更具体的涉及梨园生草绿色高效种植模式。

背景技术

果草结合模式是新疆农业的特色模式之一。新疆果树种植覆盖率较高，占了总耕地面积的三分之一，因为其优越的自然条件，瓜果口感甚佳，颇受人们的欢迎，林果业也逐渐成为新疆的特色产业。但也有一些问题，比如过于重视瓜果产品收获，轻视林间土地的保护，导致病虫害的滋生。对此，回归原始的草木结合，逐渐变成人们解决问题的良方，果草结合模式应运而生。这种模式是果树和牧草共同种植，增加林间土地的利用，覆盖地表植被，也能调节土地有机质的变化。同时林下种草也能促进果树的生长，若再结合林间放牧，比如经实践检验在马尾松林下的人工草地放养幼牛，四个月之后，幼年增重近五十公斤。虽说几种模式共同作用下的农业效益大大提高，但是由于部分推广和指导不到位，一些地区仍采用单一的种植模式，因此还需要加快综合治理应用化解难以实践的问题。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种在南疆地区采用梨园生草的绿色种植方法，包括：

步骤一，在早春的梨园行间布设生草区；

其中，生草区的草种配置为采用黑麦草和白三叶，生草区的草带行数分别为黑麦草种植四行或六行，白三叶种植六行和四行，且每行的行距均为 20cm，每条草带均距树干0.6m，播种深度为1～2cm；

步骤二，将生草区施入钾肥、磷肥和尿素，灌溉方式为畦灌，此后田间各处灌水、施肥管理与原梨园的管理措施一致，但每隔2个月将距梨树树盘 0.5米内的杂草按时拔除。

优选的是，在步骤一中，在生草区布设之前，对各颗梨树的树盘进行二次管理；

其中，在二次管理中保持树盘的直径为0.5-0.7米之间，树盘边缘的高度为超出地面10-15厘米，对各树盘进行中耕处理后浇35-50千克的水；

对浇水后的树盘采用覆盖法进行土壤管理。

优选的是，还包括在各行梨树之间搭建自动化管理系统，其被配置为包括：

与各行生草区相配合的数据采集单元；

与各行生草区相配合的喷洒单元；

与各数据采集单元、喷洒单元相配合的控制单元；

其中，所述数据采集单元被配置为包括：

搭载有至少一个第一摄像头的巡逻式无人机；

搭载有第二摄像头的地面自主巡逻装置；

埋设于土壤中的多个湿度传感器；

所述喷洒单元被配置为包括：

埋设于土壤中的自动化灌溉装置；

搭载有第三摄像头的喷药式无人机。

优选的是，所述地面自主巡逻装置包括可自我移动的机器人以及与其相配合的后台管理中心，其上搭载有支持机器人行走的动力组件，所述动力组件被配置为包括：

框架式车架；

设置在车架底部，且呈相对设置的至少两组轮体；

其中，各组轮体被配置为采用越野轮，且各越野轮上分别设置有相配合的动力机构，且各动力机构与机器人的控制组件电连接。

优选的是，所述机器人还被配置为包括：

对动力组件进行导航操作的控制组件、实时获取机器人位置信息的北斗定位组件、用于获取外部环境信息的感应组件，所述感应组件、北斗导航组件、动力组件被配置为与控制组件通信连接；

所述后台管理中心通过设置在机器人上的第一通信模块进行数据交互；

所述车架下方通过相配合的至少一个轴承座设置有与各组轮体相配合的传动轴，所述传动轴的一端与其中一个动力机构的动力输出轴通过相配合的第一齿轮啮合，另一端与另一个动力机构的外部通过相配合的第二齿轮啮合；

所述车架底部还设置有与轴承座相配合的第一伸缩机构。

优选的是，所述梨园的各个区角埋设有与无人机上第一摄像机相配合的回止杆，所述回止杆上设置有便于无人机识别的编码和/或红外感应机构、照明灯具以及与其相配合的太阳能蓄电机构。

优选的是，控制单元对梨园中的各回止杆按蛇形进行编号，且各回止杆上的编码与各编号具有一一对应的关系；

控制单元基于用户输入的回止杆编号构建无人机的巡逻区、喷药区地图；

其中，所述巡逻区、喷药区地图的构建流程被配置为包括：

S10，控制单元接收用户输入的作业编号、以及作业区的行距，控制单元以接收的作业编号进行比对，以找到该编号相邻近编号；

S11，将邻近的编号进行勾联，以形成对应的至少一个区块；

S12，选择各区块上的最小编号，并将各区块的最小编号从小到大进行排列，以得到各区块的操作顺序，并将该顺序配置为区块作业任务；

S13，控制单元发送给区块作业任务以及相关的行距信息给无人机，以进行相关的巡逻或喷药操作。

优选的是，所述无人机的工作流程被配置为包括：

S20，无人机中的控制模块接收控制单元发出的区块作业任务；

S21，控制模块从区块作业任务中按进行解析，以得到对应的作业顺序编号，并基于行距配置无人机在每次纵向操作后横飞的距离；

S22，无人机启动后，自动导航至梨园编号最小的回止杆所在的位置，通过第一摄像头或识别机构获取当前回止杆上的编码信息；

S23，控制模块将图像处理或识别机构将编码信息与存储的编号进行匹配，并将匹配后的编号与任务当前的作业顺序编号进行对比，如果一致则横向飞行1/2-1个行距后，通过纵向飞行的方式进行巡逻或喷药作业，如果大于则横向飞行1.5-2个行距后，通过纵向飞行的方式进行巡逻或喷药作业。

优选的是，对于不规整的梨园作业区，可以对初始编号与相邻编号之间的倾斜角度进行预判，则用户在输入作业数据的时候，需要输入无人机在纵向飞行时的偏离角度；

所述无人机在从较小编号的回止杆所在位置向较大编号的回止杆所在位置进行飞行时，基于其当前的位置、角度、梨园的纵向跨度计算较大编号的回止杆所在位置，以得到两点的实时飞行航线。

本发明至少包括以下有益效果：其一，本发明利用梨树与生草间作模式中两种行数草带对土壤水肥不同的涵养效果，可解决果园传统清耕管理方式导致的土壤水肥流失、有机质含量下降和土壤板结等问题。

其二，本发明通过在梨园设置与无人机相配合的回止杆，引导无人机进行作业，可以完成对梨园的分区块作业，分区块管理，对于梨园以及牧草的整个生长周期可以通过无人机进行实时监测，减小劳动力的投入，同时也可以通过实时检测草区的生长状态，通过回止杆上设置的扬声设备，对动物的放牧区间进行调整，保证草区生长与动物放牧区间相配合，具有更好的适应性。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的一个实施例中车架的截面结构示意图；

图2为本发明的一个实施例中基于北斗导航的机器人田间自我定位控制系统的组成框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

根据本发明的一种在南疆地区采用梨园生草的绿色种植方法的实现形式，包括：

步骤一，在早春的梨园行间布设生草区；

其中，生草区的草种配置为采用黑麦草和白三叶，生草区的草带行数分别为黑麦草种植四行或六行，白三叶种植六行和四行，且每行的行距均为 20cm，每条草带均距树干0.6m，播种深度为1～2cm，通过设计两种不同的草带行数，可体现改善土壤能力最优的草种和最适宜的行数；

步骤二，将生草区施入钾肥、磷肥和尿素，灌溉方式为畦灌，此后田间各处灌水、施肥管理与原梨园的管理措施一致，但每隔2个月将距梨树树盘 0.5米内的杂草按时拔除，该步骤可有效避免杂草与果树过多的水肥竞争以及对生草培肥土壤效果的干扰；

在步骤一中，在生草区布设之前，对各颗梨树的树盘进行二次管理；

其中，在二次管理中保持树盘的直径为0.5-0.7米之间，树盘边缘的高度为超出地面10-15厘米，对各树盘进行中耕处理后浇35-50千克的水；

对浇水后的树盘采用覆盖法进行土壤管理，在这种方案中，通过利用梨树与生草间作模式中两种行数草带对土壤水肥不同的涵养效果，可解决果园传统清耕管理方式导致的土壤水肥流失、有机质含量下降和土壤板结等问题，而进一步的通过二次管理，可以使梨树在生长在周期内不受限定，同时可以对梨树和草进行分区间管理，互不影响。

在另一种实例中，还包括在各行梨树之间搭建自动化管理系统，其被配置为包括：

与各行生草区相配合的数据采集单元；

与各行生草区相配合的喷洒单元，其用于对梨园中的梨树、草分别进行灌水、施水肥操作；

与各数据采集单元、喷洒单元相配合的控制单元，其用于向接收数据采集单元的信息，与其内预存的信息进行比对，在需要执行任务时，发布相应任务给喷洒单元；

其中，所述数据采集单元被配置为包括：

搭载有至少一个第一摄像头的巡逻式无人机，其用于分时间、分季节通过无人机对梨园区进行巡园操作，以获取梨园各位置的生长状态，同时也可以用于梨园生长时对动物的巡查，在这种情况下，可以实现无人放牧，而为了保证对动物信息的实时获取，也可以在梨园的回止杆上配置对应的摄像头，以实现定点的巡查操作；

搭载有第二摄像头的地面自主巡逻装置，其用于通过自主巡逻装置对梨园的地面信息进行获取，防止梨园生长过好时，无人机巡逻存在的实时偏差；

埋设于土壤中的多个湿度传感器，其用于对梨园内不同位置的土壤湿度信息进行获取，以便于根据获取的土壤信息确定是否需要进行灌溉操作；

所述喷洒单元被配置为包括：

埋设于土壤中的自动化灌溉装置；

搭载有第三摄像头的喷药式无人机，其用于对指定区间进行喷药作业。

地面自主巡逻装置被配置为包括：

可自我移动的机器人1，其上搭载有支持机器人行走的动力组件10、对动力组件进行导航操作的控制组件11、实时获取机器人位置信息的北斗定位组件12、用于获取外部环境信息的感应组件13，所述感应组件、北斗导航组件、动力组件被配置为与控制组件通信连接，在这种结构中，所述机器人根据动力组件提供的动力进行行走，所述控制组件根据田间的地图导航，对机器人的行走进行控制，以使其按机器人存储的地图进行巡检，所述北斗定位组件用于对机器人所在的位置进行实时定位，以使机器人根据导航实时修正其行走的位置，同时也可以根据导航定位，实时将当前的巡视位置回传给后台管理中心，便于操作人员对机器人位置的获取，感应组件的作用在于对机器人行走方向上的障碍物进行实时获取，以便于机器人进行实时避障；

后台管理中心2，所述后台管理中心通过设置在机器人上的第一通信模块14进行数据交互，其用于操作人员进行后台实时跟踪查看机器人的工作状态，同时向机器人实时发送工作指令，第一通信模块根据需要设置成无线通信模块，控制单元就集成在后台管理中心所在的位置，用于发布相应的作业任务；

所述动力组件被配置为包括：

用于搭载控制组件、北斗定位组件、感应组件的框架式车架3，通过框架式车架对机器中所包含的设备进行固定、保护；

设置在车架底部，且呈相对设置的至少两组轮体4，通过相对设置的多组轮体，使得机器人可以根据需要进行行走，完成巡查操作，而轮体的布局可以根据机器人车体的大小进行配置；

其中，各组轮体被配置为采用越野轮，且各越野轮上分别设置有相配合的动力机构5，且各动力机构与控制组件电连接，在这种结构中，通过对轮体的结构进行限定，使得其能适应平整的巡查路段，也能适应复杂的路面环境，同时每个电机设置一个相配合的动力机构，使得其在实际操作中可以分别对每个轮体的工作状态、转速等进行控制、切换，以适应复杂环境下机器人的行进的需要，而各动力机构分别与控制组件的配合，也使得控制组件可以独立的控制每个轮体的工作状态，具有更好的适应性；

车架下方通过相配合的至少一个轴承座50设置有与各组轮体相配合的传动轴51，所述传动轴的一端与其中一个动力机构的动力输出轴通过相配合的第一齿轮52啮合，另一端与相对设置的另一个动力机构的外部通过相配合的第二齿轮53啮合，在这种结构中，各个轮体可以独立的工作，也可以通过传动轴的作用将一侧轮体的动力传递给另一侧，使得只需要一个动力机构处于工作态就能带动一组传动轮处于工作态，在这种结构中的配合下，以一组相对设置的轮体为例，其中一个动力机构的筒形封装壳通过相配合的轴承座 53设置在车架下方，以使得动力机构可以在外力的作用下转动，且动力输出端通过第一联轴器与对应的越野轮连接，另一个动力机构的动力输出端通过第二联轴顺路与对应的越野轮连接，且这一个动力机构的动力输出端上设置的第一齿轮与传动轴上的第一齿轮相配合，将旋转的作用力向另一端输出，通过传动轴上另一端设置的第二齿轮与动力机构(动力机构外部通过相配合的通过筒状结构与轴承座，固定在车架底部)外部设置的第二齿轮相啮合，实现动力传动，使得其在一个动力机构工作的情况下，也能带动一组轮体转动，而根据需要，与传动轴相配合的轴承座可以设置成可以伸缩的结构，即通过设置在车架底部的第一伸缩机构与轴承座连接，即在需要使用时，通过调整轴承座的位置，调整第一齿轮、第二齿轮的啮合，以适应不同工作状态的切换。

所述车架底部还设置有与轴承座相配合的第一伸缩机构，在这种情况下，通过第一伸缩机构的设置，使得传动轴的空间高度可以根据需要进行调整，以调整传动轴上第一齿轮、第二齿轮与动力输出轴、电机外壳的啮合情况，即在使用时，才将传动轴的位置下调，使得其啮合完成一个电机带动两个轮子运动，其余时间，传动轴不与与动力输出轴、电机外壳相接触，各电机分别控制对应的轮子处于工作状态，以适应不同场合下行走的需要。

如图2，在另一种实例中，所述控制组件被配置为采用工业板，其用于发送；

所述北斗定位组件被配置为采用北斗定位模块，其用于实现对机器人工作中的实时定位；

所述感应组件被配置为包括：

用于采集环境信息的至少一个摄像头130，其根据需要可以通过伸缩机构设置成多个，以适应不同高度下的环境信息或作物信息采集，同时也可以根据需要在机器人的机架不同位置进行布局，以适应不同的环境信息采集需要；

用于对机器人的位置信息进行获取的陀螺仪131；

用于检测外部机器人障碍物信息的红外测距或超声波测距模块132；

用于检测机器人当前的水平偏移角度的倾角传感器133，在这种方案中，通过配置相配合的感应组件设计，以使得其快速获取需要的环境数据信息，以便于巡查的需要，以及导航巡查的需要。

如图1，在另一种实例中，所述车架内设置有对控制组件、摄像头、北斗定位模块进行封装的壳体6；

所述摄像头、北斗导航模块分别相配合的安装座60设置在壳体内；

其中，各安装座与壳体底部通过相配合的第二伸缩机构61进行连接，且安装座与伸缩机构之间设置有旋转云台62，在这种结构中，通过壳体完成对设备的封装，对各设备进行防护，通过安装座对摄像头、北斗导航模块进行安装，作用在于使得摄像头、北斗导航模块可以第二伸缩机构的设置进行高度调整，而旋转云台的作用，使得摄像头可以根据需要进行定位摄像，使得北斗导航模块可以调整其位姿，实现更稳定的定位，以适应复杂多变的工作环境。

如图1，在另一种实例中，所述壳体部开设有可供摄像头、北斗导航模块伸出的窗口63，所述窗口上枢接设置有相配合的门体64；

其中，所述壳体上设置有对门体关闭位置进行限定的止挡部65，且所述止挡部上设置有相配合的密封条，在这种结构中，门体的作用在于当摄像头、北斗导航模块处于不工作状态时，对其进行封装，而止挡部的作用在于对枢接设置的门体位置进行限定，防止其陷入太深，对设备造成损坏，而密封条的作用在于使得设备对外的密封效果较好，同时可以减轻门体关闭时产生的震动和噪音。

在另一种实例中，所述梨园的各个区角埋设有与无人机上第一摄像机相配合的回止杆，所述回止杆上设置有便于无人机识别的编码和/或红外感应机构、照明灯具以及与其相配合的太阳能蓄电机构，在这种方案中，通过在梨园区设置多个相配合的回止杆，可以将较大范围内的梨园区进行划区块处理，以使其在巡逻或喷药时可以分区间进行处理，保证其操作过程具有更好的适配性，而更进一步的，通过在回止杆上设置相配合的编码，可以便于无人机对其位置进行识别，便于无人机在作业时的定位，同时通过编码可以区别性的对梨园进行分区间操作，指导无人机的分区间工作；

而照明用灯具的作用，可以为夜间作业进行补光，对于不需要圈养的动物可以通过照明的作用，通过回止杆上第四摄像头的旋转对动物进行实时监测，而更进一步地，还可以在回止杆上设置相配合的红外监测机构，在夜晚动物脱离时，通过摄像头对动物所在的位置进行补抓，其工作方式类似于天网的夜间抓拍功能，而太阳能蓄电机构可以为照明工具以及回止杆上的其它设备提供电力，减少地区内的电线布置。

其中，所述回止杆上设置有相配合的第四摄像头以及扬声机构，更进一步的，在动物脱离放牧区或该区间的牧草已经不适合动物继续进食时，通过扬声机构放出录制好的声音对动物的放牧区间进行引导；

更进一步的，巡逻无人机还可以实时对动物所在的位置进行监测，同时对该位置的牧草生长情况进行实时回传，控制单元可以实时的对回传的信息进行处理，如果通过图像信息经过判断结构该位置不适合动物继续放牧，则驱动与其最近所在位置回止杆上的扬声机构驱赶动物移动，并根据不同位置回止杆上扬声机构的驱动，控制动物向特定的区间行进，实现自动放牧。

在另一种实例中，控制单元对梨园中的各回止杆按蛇形进行编号，且各回止杆上的编码与各编号具有一一对应的关系，在这种中，通过编码方便无人机进行识别，而每个回止杆的编码具有唯一性，同时能与一个回止杆的编号进行对应，故通过识别编码就能得到该回止杆在梨园的编号，而根据梨园的外部地理环境，可以根据需要将其划分成多个区间，每个区间设置不同的编码和编号，通过读取该编号，以判定作业区间与发布的任务区间是否对应；

控制单元基于用户输入的回止杆编号构建无人机的巡逻区、喷药区地图；

其中，所述巡逻区、喷药区地图的构建流程被配置为包括：

S10，控制单元接收用户输入的作业编号、以及作业区的行距，控制单元以接收的作业编号进行比对，以找到该编号相邻近编号；

S11，将邻近的编号进行勾联，以形成对应的至少一个区块；

S12，选择各区块上的最小编号，并将各区块的最小编号从小到大进行排列，以得到各区块的操作顺序，并将该顺序配置为区块作业任务；

S13，控制单元发送给区块作业任务以及相关的行距信息给无人机，以进行相关的巡逻或喷药操作，在这种方案中，后台管路中中心的控制单元接收用户输入的相关作业信息，并对该作业信息进行处理，以得到对应的作业任务，在实际应用时，每个编码可以对应一个编号，用于便于用户对回止杆所在的位置进行定位和区别，通过对用户输入的编号进行处理，以得到无人机的作业任务区间，通过这种方式，使得其能实现以梨园的分区块作业，例如可只对有虫害的地方进行喷洒作业，也可以根据回止杆的设计，只对坡上缺水的部分区间进行喷洒操作，实现对梨园的精细化管理；

更进一步地，在实际的应用时，控制单元内部还可以预先存储每个回止杆的位置信息，当识别编号后，就可以得到这个编号所在的位置信息，以基于这个位置信息引导无人机到达该位置进行任务作业，同进作业时，可以同时比对判断是否到达作业任务的终止区，而用户输入的行距信息，可以指导无人机每次飞行后掉头的间隔距离，以与不同梨园内的行距，以及草种植区进行配合。

在另一种实例中，所述无人机的工作流程被配置为包括：

S20，无人机中的控制模块接收控制单元发出的区块作业任务；

S21，控制模块从区块作业任务中按进行解析，以得到对应的作业顺序编号，并基于行距配置无人机在每次纵向操作后横飞的距离；

S22，无人机启动后，自动导航至梨园编号最小的回止杆所在的位置，通过第一摄像头或识别机构获取当前回止杆上的编码信息；

S23，控制模块将图像处理或识别机构将编码信息与存储的编号进行匹配，并将匹配后的编号与任务当前的作业顺序编号进行对比，如果一致则横向飞行1/2-1个行距后，通过纵向飞行的方式进行巡逻或喷药作业，如果大于则横向飞行1.5-2个行距后，通过纵向飞行的方式进行巡逻或喷药作业，在这种方案中，在没有各回止杆定位信息的情况下，可以通过这种方式指导无人机进行分片区作业，以具有更好的适应性。

在另一种实例中，对于不规整的梨园作业区，可以对初始编号与相邻编号之间的倾斜角度进行预判，则用户在输入作业数据的时候，需要输入无人机在纵向飞行时的偏离角度；

所述无人机在从较小编号的回止杆所在位置向较大编号的回止杆所在位置进行飞行时，基于其当前的位置、角度、梨园的纵向跨度计算较大编号的回止杆所在位置，以得到两点的实时飞行航线，通过这种方式，使得无人机可以适应不同地块的巡检、喷洒作业，具有更好的适应性。

以上方案只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。