水稻精准种植技术的集成研究

研制开发了水稻精准种植信息处理系统和精准农业谷物联合收割机智能测产应用系统,水稻精准种植信息处理系统由农田GIS和农田DSS组成,采用面向空间、对象和用户的基本设计思想,具有网络化、构件化、层次化、智能化、可视化和开放性等特点;智能联合收割机自动测产应用系统充分采用低成本高精度全球定位DGPS技术、RS遥感图像识别技术、数字地球GIS技术、智能传感器技术、计算机软硬件系统技术,在收割过程中可直观、准确地提供地块的粮食产量及产量分布。     

水稻穴直播机自主驾驶控制系统设计

为满足水稻穴直播机自主作业的高性能需求,对穴直播机的自主驾驶系统进行了自主化设计与验证。根据洋马VP6型穴直播机的结构特点,对穴直播机自主驾驶进行机电改造,设计了自主驾驶总控制器和CAN总线化电动转向、油门及挡位的分控制系统,满足了自动驾驶的功能要求。经过分析穴直播机的运动学模型及控制模型,分别建立了外环轨迹跟踪和内环转向角度跟踪的双闭环控制算法策略。经过反复试验,确定合适的控制器参数为k_p=1、k_d=3.5。水田环境的试验结果表明:自动驾驶控制系统达到了横向偏差的绝对值不大于8 cm的跟踪效果。     

基于形态学图像处理的重叠葡萄果径无损测量

葡萄果实尺寸变化能用来评价葡萄生长及诊断植株水分亏损状况。为实现重叠葡萄果实尺寸的非接触和精确测量,该文提出基于数学形态学的重叠葡萄果实直径测量方法,该方法首先通过内外对象标记消除图像中存在的伪极小值点,再对去除伪极小值点后图像进行分水岭变换得到目标果实的精准轮廓,从而依据目标果实区域计算果实当量直径。试验和现场应用表明,该方法具有好的定位精度,能为葡萄果实直径测量提供精确的轮廓信息;测量系统具有非接触和高精度等优点,测量的重复精度可达±9 μm,为葡萄生长规律研究及葡萄缺水诊断提供了参考。     

基于随机森林算法的黄瓜种子腔图像分割方法

针对黄瓜表型测量中图像识别问题,为解决黄瓜种子腔与果肉图像灰度差别不大情况下的分割难题,提出了基于随机森林算法(Random Forest,RF)的黄瓜种子腔图像分割方法。首先,通过颜色空间变换,提取样本在RGB、HSV、YCb Cr模型下的9个颜色分量;接着,基于灰度共生矩阵提取样本的能量、熵、对比度、相关性的均值与标准差等8个纹理特征。结合纹理与颜色特征,运用随机森林算法构建像素分类器,实现了种子腔的粗分割。为了提高分割质量,对粗分割的图像进行形态学处理得到最终分割图像。最后,与K-均值聚类(Kmeans)算法、支持向量机(Support Vector Machine,SVM)算法做对比。实验表明:随机森林分割算法正确识别率高达95%,错误识别率在10%之内,处理时间1.6 s左右,分割质量上优于其它两种算法。     

基于双目视觉的种植前期农田边界距离检测方法

针对目前基于全球导航卫星系统技术的农机自动驾驶地头转弯方法的局限性,提出了基于双目视觉的农田田埂边界的识别和测距方法,对具体方法的可行性、适用性及约束条件进行了分析。针对光照变化大、重复纹理多的农田环境,双目立体匹配的代价计算步骤采用了Census变换和截断梯度融合的方法、代价聚合步骤采用了多尺度代价合并的分割树算法,可快速得到良好的视差图。针对农田地面不平坦及作物生长高度不均的实际情况,对视差图构建的三维点云进行了自适应阈值点云提取和干扰消除等操作,实现了田埂边界的识别。另外,根据农田信息,对计算的平均边界距离进行了校正。实验表明,此算法可以实现早期作业农田的边界距离检测,对前方5～10 m的田埂识别率达到99%,测距精度随着检测距离的减小而提高,5 m时的测距误差约0.075 m。在NVIDIA Jetson TX2硬件平台上,算法运行时间约0.8 s,对于行驶速度小于1.5 m/s的农机可满足作业的实时性要求。     

水田植保机自主作业滑模抗干扰路径跟踪方法

为解决无人化水田植保机在田间作业时上线速度慢、精度不高和抗干扰能力差的问题,提出了一种基于快速幂次趋近律和全局滑模控制的水田植保机路径跟踪控制方法。首先建立了含有滑移干扰项和航向角干扰项的水田植保机四轮异相位转向运动学模型,提出了一种基于全局滑模控制和快速幂次趋近律的直线作业跟踪转向控制算法,解决了滑模控制算法的抖振和趋近模态对干扰敏感的问题,使用Lyapunov判据检验了算法的收敛性。使用Matlab建立了仿真模型,对算法进行了仿真,相比基于指数趋近律和等速趋近律的滑模控制算法,本文算法的快速性更好。实际作业实验结果表明,该方法直线跟踪横向偏差绝对值最大为0.0778m,能够有效提高自主导航控制系统的稳定性和快速性。     

悬臂梁冲量式谷物质量流量传感器阻尼设计

基于悬臂梁受冲击力变形原理开发的联合收获机冲量式谷物质量流量传感器,在应用中测量精度易受到收获机基础振动的影响.对此,分析了测量中产量信号计算模型,指出悬臂梁弹性元件阻尼设计的重要性.提出了通过动力消振原理增加弹性元件阻尼的方法,进行了相应的理论分析.针对阻尼处理前后的弹性元件,开展了冲击响应实验.理论分析和实验结果都说明了该方法的有效性.     

基于3S技术联合的农田墒情远程监测系统开发

农田墒情信息是现代农业实施精准施肥、精确灌溉的重要科学依据。为了实现快速准确地采集墒情信息,研究开发了基于3S（GPS/GIS/GPRS）技术联合的农田墒情远程监测系统。该系统主要由农田信息监测网络节点和远程服务器组成,在小范围内由传感器节点基于ZigBee通讯协议组成无线传感器网络,在大尺度上通过网关节点集成GPS网络,利用GSM/GPRS网络实现与Internet的信息交互,完成了墒情数据的自动采集、无线传输和准确定位。设计了太阳能自供电的长寿命无线传感器节点和网关节点,开发了服务器端农田墒情信息管理系统软件,实现了Web方式下的参数远程设置和信息实时监测。该系统的设计开发为农田墒情信息监测和分析决策提供了有效的工具。     

巍山县促进生猪产业持续稳定发展的思考

近年来,随着生猪产能的不断恢复,我县生猪养殖规模也在不断扩大,养殖密度也不断增加,生猪养殖产业在发展过程中也逐渐暴露出了一些问题,包括畜禽粪污的污染、疫病防控不足、病死畜禽无害化处理等,导致生猪产业发展质量不高、生产方式粗放。生猪养殖是巍山县传统畜牧养殖产业,是滇西地区的生猪主要供应区县。生猪产业作为巍山富民、强县的支柱产业,发展质量直接影响到县域经济的发展及广大群众的经济收入。本文分析了当前我县生猪产业发展现状,并提出了促进生猪产业稳定健康发展的建议,以期能为当前生猪产业的稳定可持续发展提供一定的帮助。     

膜下滴灌棉花叶温变化规律及其与气象因素关系的研究

通过对新疆石河子市148团膜下滴灌棉花灌区实验地各行棉花叶片温度及土壤含水率的测定、各行棉花发育情况的调查和当地气象资料的收集,利用Origin7．5的函数拟合功能,分析了棉花叶温与当地气象资料的关系。并且分析了棉花叶温与土壤含水率和棉花生长发育情况的关系,以便讨论在本研究种植模式下如何提高棉花产量。结果表明：棉花叶温与气象因素的相关性从高到低排列顺序依次为气温、空气饱和水汽压差、空气相对湿度、日照时数、风速。其中,棉花叶温与气温的相关系数为0．91327,其拟合方程可以用来预测棉花叶片温度。另外,棉花叶片的温度会随土壤含水率的增高而降低,在本研究“一膜两管,一管三行”,“66＋10”的种植模式下,棉花叶片温度较低的那行生长发育情况较好,且产量也较高。建议在本研究种植模式下将中行棉花适当向滴灌管附近移动,以此来提高棉花产量。