无人机变量施药实时监控系统设计与试验

在航空施药过程中,为保证单位面积施药量的一致性、实现施药流量的实时控制,提出一种航空变量施药分级控制算法。该算法根据各参数的等级和阀门开度建立分级控制表,再结合分级控制公式计算作业参数变化时阀门对应的开度,从而计算出施药流量,实现施药流量的自动调节。基于该算法设计了基于单片机多信息融合的航空变量施药实时监控系统,通过软硬件设计实现了对作业航迹、作业高度、作业速度、施药流量及药液余量等信息的实时监测,进行了航迹监测试验、施药流量监测试验、液位监测试验和变量施药控制试验等。结果表明,该系统可以准确监测多种作业参数,并可根据参数变化精准调控施药流量;飞行航迹监测平均偏差为0.98 m,施药流量监测平均误差为3.57%,液位监测平均误差为1.97%,系统对流量控制的最大误差为9.26%。     

美国密西西比三角洲农业航空和精准农业技术研发现状、展望与启示

作物生产管理已经进入智慧农业阶段。智慧农业是由最先进的农业信息技术、智能装备以及大量的数据资源所驱动的先进农业科技理念。智慧农业继承了精准农业概念,把农业生产管理由机械化和信息化提高到高度自动化和智能化的农业生产管理。精准农业从上世纪八十年代的粗略监测发展到本世纪10年代的详细监测和控制。在精准农业的发展过程中,农业航空在作物保护和肥料施用方面起到了关键的作用。而在作物保护和肥料精准施用方面,基于全球导航产生的带有空间信息遥感数据配方图是至关重要的。随着现代化农业的发展,农业航空会因更有效的土壤和植物健康监测和更加快速的机电系统响应,在推进精准农业实际应用上显得越发重要。本文具体从美国最重要的农业地区之一密西西比三角洲出发,总体介绍了农业航空在精准农业向智慧农业迈进过程中的状况。重点介绍了美国农业部在密西西比三角洲地区在航空应用技术和低空遥感方面的研发工作;为发展新一代精准农业和智慧农业,进一步研发农业航空技术的问题、挑战和机会进行了讨论;最后提出了中国发展智慧农业建议。     

植保无人机变量施药监测技术研究发展与展望

植保无人机凭借其低成本、高效率、精准作业等优点,已经广泛应用在林木病虫害防治中。但是无人机的植保作业质量无法得到及时有效的评价,因此航空变量施药监测技术显得尤其重要。对植保无人机变量施药监测技术的研究现状进行梳理和总结,提出基于多信息融合的无人机变量施药监测技术,分别从无人机飞行参数监测、施药参量监测和药箱液位监测进行阐述,展望航空变量施药监测技术的发展前景,为国内外科研机构的研究与发展提供参考。     

精准农业助力美国农场节本增效

<正>以信息为基础的农业生产(精准农业)技术可密切指导农业生产管理决策和成本的节约,在美国农民中越来越受欢迎。根据美国农业部农业资源管理调查,使用最普遍的精准农业技术有:产量图、土壤制图、自动化农机驾驶和田间变量实施技术。上述前三种技术可以相互独立使用。产量监测收割机可对特定区域作物前一个生长周期的生长条件生成产量数据,这些数据可以用来创建产量分布图。土壤制图通过使用全球定位系统(GPS)     

智能化无人机植保作业关键技术及研究进展

搭载高性能传感器和施药装备的农业植保无人机系统是精准农业领域具有代表性的智能装备之一。本研究首先从前端田间作业环境动态感知技术出发,阐述了无人机光谱成像遥感、多传感器融合的SLAM实时环境建模等技术在无人机植保作业方面的应用情况;然后对精准施药过程建模与优化控制有关的前沿技术进行了分析,包括旋翼下方风场结构演化及雾滴沉积过程仿真建模、多区域全覆盖条件下的智能作业路径规划、精准变量施药控制等;最后论述了作业效果评估与过程监管相关技术的发展现状,包括施药作业质量评价方法、基于云平台数据管理的全过程可视化监管等。在总结现有技术发展现状基础上,对未来智能化无人机植保关键技术发展趋势进行了预测,阐明了光谱图像获取与计算智能的深度学习识别聚类、基于高精度雾滴谱和风场模型预测的精准变量施药作业路径规划、基于传感器实时数据的作业质量评估和作业监管等新技术手段,将在遥感信息反演、药液飘移抑制、作业效率优化、施药过程管控等方面带来革命性的进步,使植保作业数据化、透明化,全过程可观化可控制,推动农业生产管理从机械化向智能化和智慧化迈进。     

基于AT89C52单片机的变量喷雾控制系统的设计

以AT89C52单片机为核心,由信息采集处理系统、自动控制系统组成,通过流量、速度传感器采集的速度、流量计算出实际的单位面积施药量,与设定的施药量相比较,自动控制系统根据比较结果自动调节电动调节阀,从而达到变量喷雾施药的目的.系统能够根据施药机车行走的速度和田间苗情自动变更喷药量,实现变量施药.基于AT89C52单片机的控制系统可以应用于自动变量施药作业,符合当前农业生产的实际情况.     

现代农业中的航空施药技术

通过研究美国、日本等发达国家航空施药技术的发展特点,结合我国农业和农村特点,阐明了各种航空施药技术在我国不同的农业自然条件、农业经营规模和农业栽培模式下具有不同的发展需求、条件与前景.     

有人直升机变量施药控制系统的设计与试验

为了实现航空施药作业时施药量的变量控制,设计了一种用于有人直升机的变量施药控制系统。系统能根据施药直升机飞行速度的变化情况,自动调整施药管道内的施药量,从而实现单位面积施药量保持不变。试验结果表明:当直升机飞行速度小于160km/h时,实际施药量和设定施药量之间的误差保持在10%以内。     

无人机农业遥感在农作物病虫草害诊断应用研究进展

农田作物信息的快速获取与解析是开展精准农业实践的前提和基础。根据农作物病虫草害的实际程度进行变量喷施和作业管理,可减少农业生产成本、优化作物栽培、提高农作物产量和品质,从而实现农业精准管理。近年来,随着无人机产业的快速发展,无人机农业遥感技术因其空间分辨率高、时效性强和成本低等特点,在农作物病虫草害监测应用中发挥了重要作用。本文首先介绍了精准农业航空的基本思想与系统组成和无人机遥感在精准农业航空的地位。接着探讨了无人机农业遥感系统常见的成像方式和遥感影像解析方法,并阐述了国内外无人机农业遥感技术在农作物病虫草害检测研究的最新进展。最后总结了无人机农业遥感技术发展至今面临的挑战并展望了未来的发展方向。本文将为开展无人机农业遥感技术在精准农业航空领域的研究提供理论参考和技术支撑。     

果园精准施药技术的现状与发展趋势分析

目前果园环境的监测与果树喷洒作业主要依靠人力,劳动强度高且效率低。在精准农业方面应用较为广泛的植保无人机对于冠层比较茂密的果园,其果树冠层下部和树干及根部喷施作业时效果不能满足要求,严重制约了果园产业的发展。项目组通过分析果园精准施药中存在的问题,探讨了果园精准施药研究的热点和发展趋势,为精准施药技术研究的推进、智能施药装备的研发和现代化农业的发展提供参考和思路。     

农业智能知识服务研究现状及展望

大数据、物联网和人工智能等现代信息技术在农业中的广泛应用，推动了农业农村现代化和智慧农业的发展，带动了农业经营主体对科技与知识的旺盛需求，农业知识服务成为农业转型升级和高质量发展的重要引擎。为解决现有农业知识分散无序、更新不及时、面向经营主体的知识服务不平衡、供需脱节等问题，本文总结分析了国内外农业知识服务的研究与实践现状，提出了一套基于农业全产业链、按照农业数据的全生命周期、面向农业经营主体的农业智能知识服务体系框架，设计了基于智能物联网（Artificial Intelligence & Internet of Things，AIoT）的农情感知与大数据汇聚治理、基于知识图谱的农业知识组织与计算挖掘，以及基于多场景的农业智能知识服务三个层次。文中归纳了包括空天地AIoT全维度农情感知、多源异构农业大数据汇聚治理、知识建模、知识抽取、知识融合、知识推理、跨媒体检索、智能问答、个性化推荐技术、决策支持等农业智能知识服务涉及的关键技术，并举例了其研究应用。最后从农业数据获取、模型构建、知识组织、智能知识服务技术和应用推广等方面探讨了未来农业智能知识服务的发展趋势及对策建议。总结发现，农业智能知识服务是破解当前农业知识服务供需矛盾，实现跨媒体农业数据到知识的跨越，推动农业知识服务向个性化、精准化和智能化升级的关键，亦是农业科技自立自强、现代农业提质增效的重要支撑。     

农业装备运维与作业服务管理信息化技术研究进展

智能农业装备是信息化、自动化、智能化的综合体,其智能化水平主要表现在作业过程状态感知、数据分析、科学决策与自主控制等先进技术的应用。目前,我国农业装备在作业服务方面主要存在故障自动监测实用性差、维修服务资源配置失衡以及服务调度成本高等问题。本文以农业装备中典型机具——联合收获机为例,重点综述了国内外联合收获机运维服务管理相关典型技术的现状和特点,阐述和剖析了农业装备远程运维服务平台、作业数据监测、多机协同作业以及运维服务优化等方面的研究现状和发展动态。阐述了运维服务管理平台总体构架与技术进展;并分别阐述了作业工况、作业质量感知与车载终端管理等远程运维数据监测技术研究进展,路径规划、协同控制与任务分配等多机协同作业技术研究进展,故障诊断预测、维修策略与群体调度等运维服务优化技术研究进展;最后,结合实际应用场景,总结分析了农业装备运维服务管理技术所面临的挑战和机遇,提出了农业装备信息化管理技术的未来发展方向;并指出我国农业装备运维服务管理信息化技术未来研究方向。     

智慧农业发展现状及战略目标研究

随着现代信息技术在农业领域的广泛应用,以智慧农业为表现形态的农业智能革命已经到来。智慧农业是农业信息化发展从数字化到网络化再到智能化的高级阶段,对农业发展具有里程碑意义,已成为世界现代农业发展的趋势。分析了日本、欧盟、英国、加拿大、美国等国家和地区政府针对智慧农业发展相继出台的政策、措施和发展规划,并分析了中国农业1.0到4.0的发展历程和近年来智慧农业的发展现状。围绕发展过程中存在的各种问题和需求,阐述了突破智慧农业核心技术、实现农业“机器替代人力”、“电脑替代人脑”、“自主技术替代进口”的三大转变,提高农业生产智能化和经营网络化水平,加快信息化服务普及,降低应用成本,为农民提供用得上、用得起、用得好的个性化精准信息服务,大幅度提高农业生产效率、效能、效益,引领现代农业发展的战略目标。最后并提出了8个重点任务建议和推动智慧农业发展的5项政策建议。     

基于北斗系统的大田智慧农业精准服务体系构建

农机精确导航技术正在中国大田种植领域规模化应用,但农机精准作业技术和农业生产精细管理技术的应用仍进展缓慢,精准农业技术、装备与服务体系尚未完成构建,节本增效和节能环保等农业生产目标的实现仍缺乏技术手段。随着物质、能量和信息三要素的不断融合,智能农机系统呼之欲出,将为农业生产提供安全、高效和科学的解决方案。基于智能农机系统的特点、中国农机社会化服务的特征及农业财政补贴的现状,本研究以节本增效和节能环保为主要目标,围绕农业生产组织、农机服务组织和农业主管部门等农机生产作业的核心参与者,融合农机社会化服务和农机精准化服务,建立了中国农机社会化精准服务体系。该体系预期可精确监测农机作业面积和肥药施用量等基本作业参数,可作为社会化服务结算和作业补助发放的精准依据。本研究为实现肥药双减等目标、帮助国家有关农业补贴政策调整和促进中国精准农业技术的全面应用提供了解决思路和技术手段。     

中国精准施药技术和装备研究现状及发展建议

植物化学保护即使用植保机械喷施化学农药是当前最主要的病虫害防控方法，一直以来对保障农业生产安全与粮食有效供给起至关重要作用。能够实现按需精准施药、变量施药、人机分离与人药分离的高效、精准、智能的施药技术和装备是提高农药药效与利用率的保证，也是保障食品安全、降低农民劳动强度的重要措施，是目前国内外研究的热点。本研究对精准施药关键技术及研究现状进行了分析，对适用于不同作业场景的精准施药装备的研究现状、典型代表、应用进展等进行了分类总结，分析了目前精准施药发展中面临的挑战，并提出了对策和建议。本研究可为精准施药技术研究的推进、智能施药装备的研发和现代化农业的发展提供参考和思路。     

精确农业管理系统可变量技术研究现状与发展

介绍了精确农业管理系统的重要组成部分——可变量技术，以喷头为例，概括了近年来一些发达国家在可变量喷头方面的研究现状，分析了可变量技术组成，并介绍了几种典型的可变量应用系统。     

无人机精准施药关键技术综述

无人机施药技术具有快速、高效、适应性广和操控人员安全等显著特点，近年来在我国发展迅猛，已成为一个具有中国特色的新兴产业。无人机精准施药技术针对田间作物的生长发育阶段和病虫草害状况，按需对作物喷施农药，可显著提高施药作业效率、增加农药的有效利用率，并减少对人体的危害和对环境的污染，精准施药技术得到了植保行业的高度重视。该文从无人机机体、无人机飞控导航避障技术、田间作物信息获取和航空变量施药技术方面，综述实现无人机精准施药的关键技术及其发展现状，分析目前在指导实际田间无人机精准施药过程中存在的问题，即缺乏针对具体作物和病虫害的药剂及药量配方指导、所需雾化特性参数和应有的飞行参数的系统研究，提出应将人工智能AI（Artificial Intelligence）技术有效引入无人机精准施药系统中，提高系统的自适应性和鲁棒性，使农业从业者容易操纵植保无人机精准施药系统，推动无人机精准施药技术尽快得到应用、推广和普及。      

中国农业航空施药技术研究进展与展望

农业航空施药是实现国家生态安全和粮食安全的有效保障。对中国农业航空施药技术的研究现状进行了梳理和总结,分别从农用航空机型、航空施药关键技术、航空施药配套装备与技术等方面进行了阐述;通过与发达国家航空施药现状的比较分析,展望了中国农业航空施药的发展前景,以期为国内科研机构、企业的科学研究与发展提供参考。