摘要：研制了基于ARM架构的变量喷雾处方图实时解译系统,此系统可以实时提取无人机作业位置、速度、高度等参数,并在处方图中进行寻址从而读取对应的栅格处方值发送至变量喷雾系统。寻址采用了延时算法优化设计,使解译结果满足作业需求。解译系统与变量系统搭建在大疆MG-1植保无人机上,通过试验测试解译系统的可实施性与精确性。试验结果表明,此系统可成功实时解译变量施药处方图,在有效喷幅内,栅格中心与栅格边界变量结果显著,与预设处方值相符,采集带雾滴沉积量为0.005~0.7658μL/cm2,雾滴覆盖密度为12~72个/cm2,变量转换时间约为0.5 s,变量精度为1 m。

摘要：为解决水稻侧深施肥过程中由于缺乏科学处方与智能决策而造成的肥料资源浪费、无法实现空间差异化肥力补给的问题,本文设计了一种基于处方图的水稻侧深变量施肥控制系统。结合排肥理论分析得出变量施肥作业中影响排肥量的可控因素(排肥轴转速、外槽轮工作长度、机组前进速度),探究施肥控制策略,构建并训练基于神经网络的智能决策模型;利用土壤养分平衡法结合克里金空间插值法在ArcGIS中生成施肥处方图;最后设计水稻侧深变量施肥控制系统并集成到水稻插秧机上,开展性能测试试验。双变量控制模型肥量控制精度试验结果表明,最大排肥误差为3.27%,最小误差为0.06%,总平均误差为1.23%。目标施肥量播量准确性试验结果表明,尿素、磷酸二胺、硫酸钾、掺混复合肥平均播量误差分别为4.60%、4.41%、4.18%和3.66%,平均示量误差分别为5.04%、4.83%、3.81%和4.84%。基于电子处方图的田间试验中系统获取有效定位信息54867个,定位错误点数6个,均发生在田块边界附近,分区定点变量施肥平均播量误差为4.23%。结果表明集成创制的水稻插秧侧深变量施肥一体机具有较高的播量精度和稳定性,控制系统具有较高的肥量控制精度,利用电子处方图指导施肥作业切实可靠,可实现插秧智能变量施肥一体化作业。

摘要：无人机热成像系统快速获取农田水分亏缺信息空间分布的特点为变量灌溉动态分区管理提供了监测平台。为了提高利用无人机热成像系统生成变量灌溉处方图的精度,该研究提出热成像系统获取的红绿蓝3色值与温度间的转化方法,分析了无人机热成像系统飞行时刻和飞行高度对冠层温度空间分布和变量灌溉处方图生成的影响。试验在河北邢台大曹庄管理区水肥一体化试验基地开展,无人机热成像系统飞行高度设置为70、90和110 m,起飞时间选择在08:00、11:00、14:00和17:00,飞行区域为三跨加悬臂圆形喷灌机控制灌溉面积的1/4。结果表明,RGB颜色值与温度间存在极显著的线性关系(P<0.01)。无人机热成像系统的起飞时间对冠层温度空间分布有较大影响,在11:00和14:00飞行时冠层温度空间分布差异最大,变量灌溉处方图内总灌水量相对较小。随着无人机热成像系统飞行高度的增加,图像分辨率降低,变量灌溉处方图内总灌水量呈增大趋势,90和110m飞行高度时的总灌水量平均比70m时分别高6.1%和12.1%。在利用无人机热成像系统获取变量灌溉处方图时,推荐冬小麦生育期内飞行时间为11:00—15:00,夏玉米为11:00—16:00。研究为保障基于无人机热成像系统的华北平原冬小麦、夏玉米变量灌溉处方图设计精度提供技术支撑。

摘要：为提高除草剂利用率,开发了一种基于处方图的变量对靶施药除草系统。该系统以S3C2410微处理器为核心,在linux操作系统环境下,能根据MATLAB软件对机器视觉系统采集的棉田杂草图像处理后生成的喷施除草剂处方图,控制不同喷头开关及实现4种喷药量。对棉花与杂草识别、杂草质心坐标及面积大小计算,网格划分、田间杂草定位以及喷头高度与间距关系等关键问题进行了研究。在室内试验台上对喷药系统进行了测试,当喷药系统压力为0.1MPa,传送带速度为0.4m/s时,50棵杂草对靶率超过90%,与传统喷药方式相比可节省除草剂用量60%以上。该喷药系统的设计,为实时变量对靶喷药除草机器人的研究提供了参考。

摘要：处方图变量施肥作业系统的技术关键在于根据处方图精确一致地"按图作业"。基于面向对象方法,设计并实现了变量施肥作业系统控制软件,提出基于作业机械位置的实时处方图识别算法,测试结果表明,单位处方识别时间不超过100 ms,能够满足实际系统作业的需要。在分析位置滞后原因的基础上,建立了变量施肥作业系统的位置滞后模型,通过田间实测试验,施肥时间延迟为1.84 s。

摘要：设计一种由机载作业控制终端、DGPS、变量施肥控制器、电液比例阀及液压马达系统、地速信号采集单元和辅助平行作业导航单元等组成的变量施肥作业系统.设计基于PC104 CPU模块的机载作业控制终端并开发了基于处方图的变量作业控制和辅助导航软件.采用TI 2407型DSP开发变量施肥控制器,实现对阀控液压马达系统转速的闭环增量式PID控制算法.通过田间试验分析了系统的作业性能,结果表明:75 kg/hm2和225 kg/hm2两个常量施肥试验的施肥变异系数分别为16.83%和8.08%,与目标施肥量相比,平均施肥误差分别为2.98%和1.05%;0到375 kg/hm2的变量施肥试验表明,系统施肥位置滞后约为3.57 m,施肥变化延迟时间约为1.84 s.

摘要：结合CAN总线和ISO11783协议,设计了基于处方图的直接注入式变量喷雾机。通过田间常量和变量施药作业试验分析了该直接注入式喷雾机的喷洒均匀性和精准度。试验结果表明:直接注入式变量喷雾机喷洒均匀,总体施药变异系数均低于10%,适合田间施药作业;变量作业时,与预期施药量相差在15%以内的作业区大于86%。

摘要：结合中国现实国情,应用先进的单片机、G IS、GPS以及变量控制技术,设计了一种经济实用、先进的变量灌溉控制系统。系统设计采用AT 89C 51单片机作为系统微处理器,Jup iter GPS OEM二次开发作为GPS接收机,IC卡作为G IS数据传递媒体,并根据矢量法提出一种简单快速的田间定位和数据查询算法。灌溉机在田间工作时,系统可从GPS OEM得到位置信息,进行地块识别和位置判断;然后根据位置信息从IC卡的G IS信息中查询土壤属性数据或处方数据,结合机械行走速度、施水幅宽等进行运算,得出某一时刻的灌水量;最后向控制器发出指令,实现变量节水灌溉。田间和实验室模拟试验结果表明,自行研制的低成本GPS OEM接收机,可获得与A g GPS132相当的定位精度,控制系统能根据处方图的不同需水量,通过电磁阀驱动电路得到变化的输出,实现自动变量施水,系统也能根据需水量进行手动灌溉。

摘要：为了解决玉米播种和施肥时种子和肥料利用率低、投入高、产出低的问题,研制了玉米免耕播种施肥机精准作业监控系统。针对土壤墒情、肥力以及不同地区玉米播种农艺,研制玉米变粒距自动控制系统,通过控制伺服电机,结合拖拉机行走速度,对排种轴的转速进行反馈控制,实现播种粒距的自动调节。根据作业处方图和GPS信息,结合肥箱肥料质量和机具前进速度,得到施肥控制量,输出到伺服电机驱动器,调节排肥轴的转速,实现按处方图施肥作业。试验结果表明,肥料控制精度在3.31%以内,对玉米点播,实现播种粒距10～20cm在线无级调整,最大控制误差不高于4.48%。该研究实现了玉米免耕播种施肥机变量施肥和精密播种。

摘要：自精准农业技术开展以来,精准喷药作为精准农业关键技术之一,是一直以来研究的重要问题。为进一步研究精准喷药,提出基于双路控制的分区宽度变量喷药方法,并搭建农药精准喷洒试验台,对比例电磁阀控制下喷头的有效喷幅进行测量试验。试验发现,在PWM占空比大于60%时有效喷幅与理论值喷幅误差小于20%,具有可参考性。试验时,根据有效喷幅对喷药处方图的分区宽度进行选择,以0.5 m、0.75 m、1 m作为试验参数。根据选择的参数设计以喷雾高度、移动速度、分区宽度为因素的正交试验,得到回归方程,并通过残差分析检验模型的正确性。试验得到参数优化区域为:喷雾高度1.5 m、行进速度0~0.5 m/s、分区宽度0.7~0.9 m。田间试验发现,采取优化的分区宽度进行喷药比常规喷药方式节省23%的药量,同时有效覆盖率可达90.7%。