精准施药技术与装备发展现状分析

精准施药以提高农药利用率、降低农药残留对食品和环境污染为目的,是施药发展的方向。为此,首先介绍了国内外精准施药技术发展现状,包括变量施药控制系统、控制算法、对靶施药控制技术和基于处方图施药技术现状分析。其次,分析了国内外精准施药装备发展现状:普遍应用于果园的风送施药机极大提高了工作效率及喷雾均匀性;风幕式喷杆喷雾机适用于大田喷雾,在减小劳动强度的同时提高了喷雾均匀性,降低了药液漂失量;循环喷雾机以回收利用沉积药液为目的,可提高药液的利用效率,减轻对环境的污染。最后,通过比较国内外相关领域的研究现状,指出国内精准施药技术研究不足,需要利用电子信息和自动化技术进一步提升精准施药装备水平。     

果园自动变距精准施药系统设计与试验

针对我国北方果园施药设备自动化程度不高、农药利用率低、适应性差等问题,设计了基于冠层体积估算的果园自动变距精准施药系统。施药系统的喷施臂在控制系统的控制下可以在水平和垂直方向调整喷雾距离和喷施高度,以适应不同果园的果树特征。为实现精准喷施,利用红外测距传感器组成了传感器阵列,通过该阵列探测冠层,将测得的数据用数学方法构建了冠层体积估算模型,并设计了喷雾参数调整方案,使得喷雾距离与喷雾量可进行相应调整。为验证施药系统的性能,测试了喷施臂在接收到移动指令时的响应时间与运动实际耗时以及冠层体积估算模型的准确率,并选用仿真桃树进行了定距和变距两组自动对靶喷施试验。结果表明,喷施臂的移动可实现瞬间响应,运动实际耗时与理论耗时几乎一致,冠层体积估算模型的相对误差为11.27%;与定距对靶喷雾相比,自动变距对靶喷施的农药附着率提高了18.66%,节约了30.25%的药液。     

精确对靶喷雾施药的靶标微波探测试验

为了探索微波探测技术在精确对靶喷雾施药领域中的应用,对微波探测器在对靶探测中的性能、探测效果及影响因素进行了研究分析.采用调频连续波微波传感器,分别对模拟靶标和不同的实体植株靶标,在不同环境条件下进行了对靶探测试验.结果表明,光照强度、温度和湿度对探测效果的影响不大,而靶标尺寸对其影响较为明显.以植株作为探测靶标时,植株的种类对探测效果的影响不大,而植株的外形（疏密程度、大小）和植株间距的影响较为明显.微波探测技术更适用于枝叶茂密的大目标物.目标物有效反射截面积越大,探测效果越好,可实现的探测距离越远.探测分辨率与植株间距单调相关.     

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。     

基于计算机图像处理的自动对靶精准施药平台研究

搭建了自动对靶自动对靶平台视觉模型,并对各个坐标系之间的坐标转换进行了研究。介绍了自动对靶精准施药平台自动对靶与相机标定,并基于极限学习机实现了自动对靶精准施药决策。实验结果表明:自动对靶精准施药平台准确率达到了77%以上,喷药最大时间为8s,效率较高,具有较高的可行性和有效性,能够满足设计需求。     

基于微波探测的植株对靶精确施药机研制

为了提高施药的精度和效率,将微波探测技术引入到了精确施药机的设计过程中,设计了一种具有自主定位能力的高精度施药机。该装置通过微波传感器获得植株标靶靶向信息和距离信息,通过速度传感器获得机器人移动速度,将两者综合处理后,输出控制信号,控制电磁阀的启闭,实现精确对靶施药。为了验证施药机的精确施药效果,采用调频连续三角波微波传感器,对同一植株靶,在不同实验条件下,对分辨率、探测范围与探测距离进行了实验。实验结果表明:以植株作为探测靶标时,探测分辨率与植株间距具有相关性,光照强度、温度和湿度对探测效果的影响不大。微波探测对环境的适应能力较强,因此可以将微波探测技术应用到高精度施药机的设计中,提高施药机施药的精确性和效率。     

精准施药技术研究进展与对策

简述了当前国内外精准施药技术的主要组成部分——自动对靶喷雾技术，以地理信息技术和实时信息与采集2种系统为例，概括了国内外自动对靶喷雾技术的研究现状。并且根据我国国情提出了我国应该加大对精准施药技术研究资金投入，迫切需要技术和人才储备。     

光谱图像技术在精准施药中的应用

介绍了光谱图像技术的应用原理及其发展特点,综合分析了光谱图像技术在作物病虫害检测、杂草识别等方面的应用和研究现状,并且针对目前光谱图像处理技术在农业检测中存在的不足,提出了相关的改进措施,以期为发展更有效的作物病虫草害监测和防治技术提供借鉴与参考,促进我国在该领域的研究发展。     

柑橘无人对靶施药关键技术研究

针对柑橘施药作业劳动强度大、作业效率低、农药利用率低以及环境污染严重等突出问题,对我国丘陵山区宜机标准柑橘园农艺需求开展柑橘无人对靶施药关键技术研究,为柑橘无人对靶施药装备的研制提供理论依据.     

精准施药技术现状分析

在分析精准施药技术重要性的基础上,从信息获取方式、喷雾技术和控制系统3个环节对国内外精准施药技术进行了分析。首先,详细阐述了基于实时传感器和基于地理信息技术的信息获取方式;其次,分析了风送液力式喷雾技术、静电式喷雾技术、超低量和低量喷雾技术和仿形喷雾技术;最后对控制系统进行了阐述和分析,旨在为我国精准施药技术的发展提供借鉴。     

农药喷雾飞行器越界检测算法实现

针对当前的农药喷雾飞行器需要人工时刻观察是否飞出农田边界这一现状,提出了一种基于高斯混合模型的农药喷雾飞行器越界自动检测算法。首先,采用混合高斯模型进行目标检测,然后通过计算形状描述符获取其形状特征并进行目标识别定位,最后通过计算目标质心位置结合目标的运动方向判断其是否出界。实验结果表明:该算法能够准确地判断飞行器的越界行为,准确率达到91.31%以上。     

二维码技术在农药管理上的应用研究

针对目前农药市场各种产品鱼龙混杂、无法溯源的问题,亟需建立行之有效的农药监管机制。将二维码技术应用于农药管理,构建农药监管平台,实现对农药产品的全程追溯,可以从源头上保证农药市场的安全性,值得农业执法部门借鉴与应用。     

酶抑制率农药残留快检方法存在的问题及研究进展

以我国农产品中有机磷和氨基甲酸酯类农药残留情况为背景,结合酶抑制率法的检测原理,从检测标准、样品前处理、酶及试剂盒产品、仪器设备等方面分析了酶抑制率法存在的问题、研究及应用情况,并对未来如何改进酶抑制率快检方法进行展望,为提升我国食品安全快速检测水平提供参考。      

无线通信技术在精准农业中的应用研究

精准农业在农业生产中发展越来越重要的作用,而无线通信技术又是实施精准农业的关键。介绍精准农业的构成及技术体系,并以精准农业自身需求为标准,分析短距离无线通信技术和远距离无线通信技术在精准农业应用中的优势及不足,为各地区发展精准农业选择无线通信技术时提供依据。     

基于动态称量原理的泛函式播种施肥量检测方法

针对动态检测播种施肥量的测量系统易受振动干扰影响且难消除的问题,本文采用高压氮气弹簧的支撑力和S型传感器的拉力组合成称量式播量检测装置,利用压力和拉力之间存在力向相反、幅值呈比例的互补特性,提出了一种泛函式播量检测方法,该方法构建了以目标播量函数为变量的泛函,通过求取泛函极值确定目标播量函数。利用外槽轮式小麦播种施肥机平台,在不同目标播量（225、300、375kg/hm2）和不同车速（3、5km/h,3~7km/h变速）下开展了18组室外车载式小麦播种交叉试验,并应用泛函式播量检测方法获取累积播量和动态播量信息。累积播量的绝对相对偏差的最大值、平均值和标准差分别为5.61%、2.26%和1.58%;动态播量的检测数据在作业面积较小时（少于0.020hm2时）存在较大波动,随着作业面积的增加呈明显收敛趋势,动态播量稳定阶段（作业面积大于0.033hm2）,所有测试最大绝相对偏差为9.61%,单次测试中,最大平均值为4.73%,最大标准差为1.97%。试验结果表明,泛函式播量检测方法能有效获取动态播量和累积播量信息,为播种施肥机的播量检测提供了一种测量方法。     

基于单片机的施药监测系统设计与试验

基于STC12C5A60S2单片机,采用串口通信技术、数据库技术、VS2008软件编程技术,设计并实现了施药监测系统.该系统具有可扩展性,可支持8路模拟传感器和2路数字脉冲式传感器,以采集压力、流量和速度等各种施药参量,并通过LCD显示器实时显示;系统可将各施药参量存入SD卡中,同时通过RS232串口传给PC机;PC机将接收到的数据存储于数据库中,并以表格和图形方式向用户显示施药参量.试验表明:采样周期为1s时,速度经一次校核后测量平均精度达97.7％;测试平台试验和喷药机试验的压力测量平均精度分别为99.3％和98.7％,流量平均测量精度达99.3％.     

CAN总线在精密播种机监控系统中的应用

提出了一种基于CAN总线的精密播种机监控系统.在介绍CAN总线特征的基础上,具体分析了该系统的开发环境和硬件结构,并阐述了系统的软件设计.该系统能够实时监控播种作业全过程,对各种漏播现象进行声光报警,并能够进行自动补偿式播种,具有实时性强,可靠性高,抗干扰能力强等优点,有较好的市场前景.