变量喷雾机用实时混药控制系统研究
发布时间：2022-02-11 05:46
中国是一个农业大国,农药使用量大,随着精细农业的发展,农作物保证高产的同时生态与安全也备受关注。在线混药技术具有农药利用率高、环境污染小等优点,由此得到大量学者的广泛关注。针对一般的混药系统存在诸如混药比可调范围窄、农药流量小难以控制等问题,本文设计了一种实时混药控制系统,混药比调节范围大,误差较小,系统运行稳定,且混药均匀性好。为使实时混药控制系统能够配合变量喷雾机使用,本文对激光检测技术进行研究,设计出激光检测模块,用其进行靶标检测并计算靶标体积,进而计算出所需的混药量,使得实时混药控制系统能够实现按需混药,提高农药利用率。对混药系统的关键部件混药器的结构参数进行优化,使其在适用范围内混药效率达到最高。本文的主要研究内容如下:1)对混药器的混药效率进行研究,将面积比、嘴管距、吸入口角度作为可变参数,基于响应面法建立混药器混的混药效率数学模型,研究三种影响因素的交互作用。通过Design Expert 10.0.7软件对数学模型的多元回归方程进行求解,在适用范围内对混药器的结构参数进行优化,使其混药效率达到最佳。2)设计激光检测模块,在微型计算机上进行激光传感器数据采集、处理等程序的...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
幼树靶标检测装置
江苏大学硕士学位论文3刻，并精确控制电磁阀，达到了良好效果。特别地，当喷雾机的行进速度低于0.94m/s时，系统可对幼树的树干部分实施精准检测，并据此精确判定所需施药宽幅及喷雾时刻[19]。图1.1幼树靶标检测装置Fig1.1Targetdetectiondeviceofyoungtree在2012年，中国农业大学何雄奎教授团队在传统红外靶标检测技术的基础上，引入颜色传感器的识别功能，专门解决红外靶标检测装置无法识别非作物背景和绿色作物的问题，成功地实现精准对靶施药。如图1.2所示为检测装置实物装备图，其中，系统检测精度受光照强度和叶片覆盖率两方面因素影响较大，当系统调整至最佳状态时，检测距离最大可达88cm[20]。图1.2基于颜色传感器的靶标检测装置Fig1.2Targetdetectiondevicebasedoncolorsensor在2013年，南京农业大学丁为民教授等人针对因农作物种植间隙而造成的施药浪费问题，设计出一款改进型靶标检测系统，具体工作原理如图1.3所示。
变量喷雾机用实时混药控制系统研究4其利用发光二极管所发射出的红外光束，用于感应物体表面，判定是否有感应光波，并据此实现对喷雾执行单元的有效控制，实现了设备对靶喷雾的自动化。需要指出的是，该靶标检测系统的检测距离受光照因素影响较大，光照条件正常时，检测距离大于4m，正午时光照过于强烈，检测距离约为3.3m[21]。如此一来，不仅避免了连续施药引发的农药浪费，也极大地减少了环境污染。图1.3基于红外的靶标检测装置原理图Fig1.3Schematicdiagramofinfrared-basedtargetdetectiondevice2）超声波检测法美国科研人员GilesDK等人在2011年将超声波传感器应用于靶标检测并进行智能变量喷雾机的研发，美国商业化的果树智能喷雾机由此问世，如图1.4所示。由于无法获得树冠尺寸等具体信息，该机器只能通过微处理器控制喷嘴开闭的方式来实现最基本的变量喷雾[22]。图1.4基于靶标检测的商业喷雾系统Fig1.4Commercialspraysystembasedontargetdetection同样将超声波传感器作为检测装置，SolanellesF等人的研究可以测量出树木冠层宽度，探测原理如图1.5所示。喷雾机施药时的喷雾大小将根据测量结果进行实时调节。在多个果园中进行场地试验，试验结果表明，该喷雾机的农药喷洒量与一般连续施药喷雾机相比，至少节约28%[23]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]“两山”理论的哲学基础及践行路径[J]. 丁雅雪. 沈阳农业大学学报(社会科学版). 2019(01)
[2]农药化肥施用对我国农产品安全影响的思考[J]. 赵雪蛟. 南方农业. 2019(15)
[3]农业生产者农药施用行为选择与农产品安全探究[J]. 陈智慧,黄泽萍,刘香香,王旭. 南方农业. 2019(12)
[4]射流混药器改进提高混药均匀性及动态浓度一致性[J]. 代祥,徐幼林,陈骏阳,郑加强,宋海潮,马鲁强. 农业工程学报. 2019(08)
[5]基于主成分分析的农药在线混合均匀性分析方法[J]. 陈骏阳,徐幼林. 林业工程学报. 2019(01)
[6]浅析农药减量控害增效技术在农业有害生物防治上的应用[J]. 武留超. 农业与技术. 2018(23)
[7]LiDAR探测自动对靶喷雾控制系统设计[J]. 李秋洁,徐波,束义平,陶冉. 农机化研究. 2019(08)
[8]Multiresidue determination and potential risks of emerging pesticides in aquatic products from Northeast China by LC-MS/MS[J]. Lei Fu,Xianbo Lu,Jun Tan,Longxing Wang,Jiping Chen. Journal of Environmental Sciences. 2018(01)
[9]山东“到2020年农药使用量零增长”行动探索与实践[J]. 杨久涛,李洪刚,国栋,林彦茹,公义,李振博,黄渭. 中国植保导刊. 2017(12)
[10]融合激光三维探测与IMU姿态角实时矫正的喷雾靶标检测[J]. 刘慧,李宁,沈跃,徐慧. 农业工程学报. 2017(15)
硕士论文
[1]基于激光传感器的温室变量喷雾机器人系统设计[D]. 高彬.江苏大学 2018
本文编号：3619802
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
幼树靶标检测装置
江苏大学硕士学位论文3刻，并精确控制电磁阀，达到了良好效果。特别地，当喷雾机的行进速度低于0.94m/s时，系统可对幼树的树干部分实施精准检测，并据此精确判定所需施药宽幅及喷雾时刻[19]。图1.1幼树靶标检测装置Fig1.1Targetdetectiondeviceofyoungtree在2012年，中国农业大学何雄奎教授团队在传统红外靶标检测技术的基础上，引入颜色传感器的识别功能，专门解决红外靶标检测装置无法识别非作物背景和绿色作物的问题，成功地实现精准对靶施药。如图1.2所示为检测装置实物装备图，其中，系统检测精度受光照强度和叶片覆盖率两方面因素影响较大，当系统调整至最佳状态时，检测距离最大可达88cm[20]。图1.2基于颜色传感器的靶标检测装置Fig1.2Targetdetectiondevicebasedoncolorsensor在2013年，南京农业大学丁为民教授等人针对因农作物种植间隙而造成的施药浪费问题，设计出一款改进型靶标检测系统，具体工作原理如图1.3所示。
变量喷雾机用实时混药控制系统研究4其利用发光二极管所发射出的红外光束，用于感应物体表面，判定是否有感应光波，并据此实现对喷雾执行单元的有效控制，实现了设备对靶喷雾的自动化。需要指出的是，该靶标检测系统的检测距离受光照因素影响较大，光照条件正常时，检测距离大于4m，正午时光照过于强烈，检测距离约为3.3m[21]。如此一来，不仅避免了连续施药引发的农药浪费，也极大地减少了环境污染。图1.3基于红外的靶标检测装置原理图Fig1.3Schematicdiagramofinfrared-basedtargetdetectiondevice2）超声波检测法美国科研人员GilesDK等人在2011年将超声波传感器应用于靶标检测并进行智能变量喷雾机的研发，美国商业化的果树智能喷雾机由此问世，如图1.4所示。由于无法获得树冠尺寸等具体信息，该机器只能通过微处理器控制喷嘴开闭的方式来实现最基本的变量喷雾[22]。图1.4基于靶标检测的商业喷雾系统Fig1.4Commercialspraysystembasedontargetdetection同样将超声波传感器作为检测装置，SolanellesF等人的研究可以测量出树木冠层宽度，探测原理如图1.5所示。喷雾机施药时的喷雾大小将根据测量结果进行实时调节。在多个果园中进行场地试验，试验结果表明，该喷雾机的农药喷洒量与一般连续施药喷雾机相比，至少节约28%[23]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]“两山”理论的哲学基础及践行路径[J]. 丁雅雪. 沈阳农业大学学报(社会科学版). 2019(01)
[2]农药化肥施用对我国农产品安全影响的思考[J]. 赵雪蛟. 南方农业. 2019(15)
[3]农业生产者农药施用行为选择与农产品安全探究[J]. 陈智慧,黄泽萍,刘香香,王旭. 南方农业. 2019(12)
[4]射流混药器改进提高混药均匀性及动态浓度一致性[J]. 代祥,徐幼林,陈骏阳,郑加强,宋海潮,马鲁强. 农业工程学报. 2019(08)
[5]基于主成分分析的农药在线混合均匀性分析方法[J]. 陈骏阳,徐幼林. 林业工程学报. 2019(01)
[6]浅析农药减量控害增效技术在农业有害生物防治上的应用[J]. 武留超. 农业与技术. 2018(23)
[7]LiDAR探测自动对靶喷雾控制系统设计[J]. 李秋洁,徐波,束义平,陶冉. 农机化研究. 2019(08)
[8]Multiresidue determination and potential risks of emerging pesticides in aquatic products from Northeast China by LC-MS/MS[J]. Lei Fu,Xianbo Lu,Jun Tan,Longxing Wang,Jiping Chen. Journal of Environmental Sciences. 2018(01)
[9]山东“到2020年农药使用量零增长”行动探索与实践[J]. 杨久涛,李洪刚,国栋,林彦茹,公义,李振博,黄渭. 中国植保导刊. 2017(12)
[10]融合激光三维探测与IMU姿态角实时矫正的喷雾靶标检测[J]. 刘慧,李宁,沈跃,徐慧. 农业工程学报. 2017(15)
硕士论文
[1]基于激光传感器的温室变量喷雾机器人系统设计[D]. 高彬.江苏大学 2018
本文编号：3619802
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