雾滴图像粘连特征改进判断及分离计数方法优化

雾滴在靶标上常出现粘连的情况，为准确测量雾滴尺寸、掌握雾滴分布规律，需要判断雾滴是否粘连，并用图像处理技术将粘连雾滴分开。首先提出判断雾滴是否粘连的改进方法，该方法结合雾滴的形状因子和面积阈值对粘连雾滴进行判断和特征提取，并用极限腐蚀法和迭代开运算法对粘连雾滴进行计数处理，其次调用迭代开运算标记的分水岭算法分割，最后对分割后雾滴的连通域进行标记及形状圆整。试验结果表明：该方法可实现粘连雾滴的自动判断和特征提取，弱粘连准确率100%，强粘连可达97.2%以上。该算法获得的雾滴粒径参数与激光粒度仪试验测量结果接近，其尺寸测量准确度较Deposit Scan软件计算平均提高了7.67%。基于相同的样本，与人工计数标定结果对比表明，该方法获得的雾滴个数快速且精准度达97.06%以上。     

植保无人机旋翼下洗气流对喷幅的影响研究

基于XV-2植保无人机,利用流体仿真,探究了该无人机旋翼下洗气流的速度分布特性。在此基础上,分析了在下洗气流影响下的雾滴运动方式,并进行实地测试。仿真分析说明:旋翼下洗气流从中心向外的流速差使流场从上向下有向外的铺展效应,使得喷幅增大,且喷幅与飞行高度成正比;旋翼外沿的卷扬气流使得喷幅范围内的雾滴沉积数出现2个峰值。试验结果表明:当飞行高度为6 m时,有效喷幅为10 m;飞行高度8 m时,有效喷幅为12 m。2种飞行高度下的雾滴分布均匀性基本一致。试验结果与仿真结果基本一致。研究结果可为无人机喷雾系统设计和航空植保作业参数的选择提供参考依据。     

基于驻波与ZigBee实时监测雾滴蒸发系统设计与试验

雾滴在叶面上蒸发时间长短,会改变叶面对农药的吸收效率.为了阐述药液在叶面的蒸发情况,该文设计了基于驻波与Zig Bee无线传输的雾滴蒸发实时监测装置.该装置以STM32为核心搭建Zig Bee网络,雾滴采集传感器信号由RS232串口传至基于Lab View2014设计的远程终端,并通过波形图实时在线监测雾滴蒸发状况.试验证明该装置能够准确测量药液在叶面的蒸发散失量并显示雾滴面积铺展的波动曲线,较图像处理方法误差小,易操作,更具实用性.试验还表明:1)蒸发时间与粒径大小呈正相关,随粒径增大而增长,但当粒径超过242.3μm时,蒸发时间随粒径增大而增长的趋势更为明显.2)蒸发时间与面积铺展率呈负相关,随面积铺展率的变大而减少.当有机硅体积分数由0.025%增到0.050%时,雾滴面积铺展率呈变大趋势,但当由0.050%增到0.100%时,雾滴铺展率增长幅度相对缩小.3)该装置不仅能够实现远程检测,避免接触药液,而且实时分析雾滴在叶面的蒸发时间与面积铺展率,合理选择有机硅体积分数与雾滴粒径,有助于改善叶面对药液的吸收效率.     

温室智能装备系列之一百零二 温室变量弥雾机的作物叶片温度探测模块设计

正温室弥雾机采用极细的粒径将雾滴扩散到温室内部,达到全面覆盖消除病害的目的。采用变量控制技术可提升弥雾作业时控制雾滴粒径的精度~([1]),从而提高温室弥雾的精准作业能力。作物叶片温度探测模块作为弥雾机的重要构成部分,通过采集叶面温度为弥雾机提供决策信息。变量弥雾机根据叶面温度改变雾滴粒径的大小,从而改变液滴在叶面的     

基于嵌入式互联网的远程智能喷雾控制系统设计

为提高设施农业植保作业智能管控能力,该文提出一种基于STM32F101和STM32F103嵌入式技术,结合4G互联网、局域WIFI通信技术及超声波靶标检测算法,能够便捷地对设施作业装备远程视频与控制的方案,达到人机分离与精准施药的目的。该系统在Eclipse和Keil-uvision4开发环境下采用Socket和多线程技术实现双向通信,以TCP通讯协议为媒介,Android端和客户端通过互联网或无线网卡转接移动路由实现远程智能喷雾控制。试验结果表明：1）Android端能够在LAN或Internet中实现智能喷雾装备的近远程控制,软件界面回传状态无卡顿、延时发生,能够准确发射控制指令,实现了对靶标间歇性施药管控;2）系统建立的双向心跳包能够在通信故障情况下迫使喷雾装备处于休眠状态,经测试,心跳包设定时间与喷雾装备休眠响应时间平均相对误差不超过5.50%;3）采用视频帧对冠层中线定位,借助超声检测算法确定风送距离参数且建立冠层体积模型。试验发现,冠层密度对体积测量结果有显著影响,但总体测量准确度可达94.67%。该研究对其他农机装备的智能化管控研究有参考意义。     

基于驻波率原理的农药雾滴沉积量检测系统设计与试验

为实现施药后雾滴地面沉积量的快速获取,该文提出一种基于驻波率原理的叉指型雾滴采集极板结构。为验证该极板结构的合理性,应用三维电磁仿真软件HFSS对此系统进行电磁仿真。HFSS模型求解的结果表明,叉指型极板内部出现了静电屏蔽,极板间通过雾滴能够实现电磁耦合,可用于雾滴沉积量检测,系统灵敏程度将随着极板间距的增大而减小。通过标定试验,建立了检测系统输出电压与试剂溶液沉积量关系的回归方程,测试后2种不同介电常数的胭脂红溶液和丙三醇溶液决定系数R2分别为0.982 1和0.997 6。通过对3W-ZW10型温室自走式喷雾机应用测试,结果表明:该系统在采样点上沉积量的模拟值最大相对误差率不超过7.95%,且模拟值与实测值均方根误差RMSE最大为0.076 7 mg/cm~2,雾滴沉积检测准确率高,方便实用,可用于田间雾滴沉积率的快速测量。     

温室弥雾机控制系统的设计

为实现温室环境人机分离自动变量施药,设计基于Wi-Fi与模糊控制的自走式自动变量风送弥雾机。施药系统以STM32单片机为核心,在Eclipse开发环境下采用Socket编程技术实现移动端与弥雾机端双向通信。为满足施药技术要求,采用Mamdani模型制定施药控制规则,将虫害覆盖率和茄子冠层高度参数作为模糊控制模型的输入,根据施药控制规则自动控制电磁阀和继电器以调控喷雾流量和控制施药时间,共同完成弥雾机变量施药。通过流量测定、模糊控制及自动与手动弥雾的沉积试验对施药系统进行验证,结果表明:1)施药控制系统可根据占空比准确调控喷雾流量,且占空比与喷雾流量线性度较好,拟合度为R~2=0.996 4,满足该设计喷雾范围要求。2)采样点与喷头距离为1~3m时对单位面积雾滴有效沉积量影响显著,且随着茄子冠层高度的增大和蓟马覆盖率的提高均会使单位面积雾滴沉积量显著提高。3)自动弥雾与手动弥雾沉积量的相对误差不超过0.8%,可满足变量喷雾的实际需求。