基于微波探测的植株对靶精确施药系统及其应用研究
作者单位：江苏大学
学位级别：硕士
导师姓名：陈志刚
授予年度：2010年
摘 要：施药技术作为农业病虫害防治技术中的重要内容,被世界各个国家所广泛关注,当前国际施药技术等的发展趋势是:精细、低量、对靶性。精确施药可以把农药精量、准确的喷射到靶标上,成为当前国际上施药技术的重要发展方向。要实现精准施药,核心问题和关键技术就是靶标探测、对靶传感,并由此构筑与之相匹配的智能施药系统,形成精准对靶施药。本文概述了当前国内外施药技术的发展现状和趋势,结合我国国情,列举对比了各种对靶探测技术的优缺点及可行性、经济性,进行了微波探测技术应用于植株对靶的可行性和实验性研究。 论文在研究分析微波特性及微波探测技术原理的基础上,设计了基于微波探测的植株对靶精确施药系统,并主要对该施药系统的电气控制系统部分进行了设计。电气控制系统部分通过微波传感器探测靶标,并通过速度传感器检测行驶装置的运行速度,在综合靶标距离信息和行驶装置速度信息后通过单片机进行喷雾控制实现精确对靶喷雾,同时实现靶标距离信息和行驶装置运行速度信息的显示。 在进行基于微波探测技术的精准对靶探测实验研究中,首先以模拟靶标作为实验对象,针对靶标尺寸、光照强度、温度和湿度等具体因素,进行微波对靶探测影响因素的研究;其次以实物植株作为实验对象,针对不同植株外形及植株间距,选取不同种类植株用相同检测方法进行微波对靶实测效果研究。由于不同种属植株具有个体差异性,因此分别对乔木类、灌木类及草本类植物进行微波对靶实测,分析不同植株微波对靶探测的独有特性。最后,本文将微波探测与红外探测进行实验对比,分析得出微波探测应用于植株对靶精确施药的优势所在。 通过以上工作,得出下列结论: 1.在不同的光照强度、温度、湿度的环境条件因素下,微波对靶探测的探测距离和探测范围均无明显变化,即这些环境条件对微波对靶探测效果影响不大。 2.微波对靶探测应用于植株体探测时,对探测效果有明显影响的因素为植株的外形。植株长得越茂密,反射截面积越大,对微波信号的反射越强,探测器对它的探测距离和探测范围都越大,探测效果越好,并且探测范围随着探测距离增大而呈现先减后增的变化规律,说明微波对靶探测系统更适用于对叶片生长紧凑而枝丛茂密的植株进行探测。 3.不同种类植株的探测结果虽具有各自不同的特征和规律,但也具有一些相同之处,其探测范围基本都是按照先变小后增大的规律变化的。植株间距与探测器分辨率存在一定关联,二者同时增加共同减小,植株离探测器越近分辨率越高。 4.应用于植株对靶探测时,对同一植株微波探测的探测距离比红外探测的探测距离更远,微波探测与红外探测相比不受自然光照条件的影响,且分辨率更高,因此,微波探测具有更好的适应性和应用性。 本文对微波对靶探测性能及影响因素规律的探索,及其对实体植株微波对靶探测时各影响因素对探测效果影响的研究,以及对不同种类植株实测的结果,将为实体植株实施微波对靶探测时,提出与智能化对靶施药系统相匹配的优化对靶方案提供理论和技术指导,并为构建分类植株微波对靶探测数据库提供数据源,在对靶施药技术的产业化推广,改善农业生态环境,实现高效低污染农林作业方面具有理论贡献。
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