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作者：孟婷江苏大学

学位级别：硕士

精准施药是当前国际上农药施用技术的发展方向,精准喷洒施药中的首要问题和关键技术是靶标探测、对靶传感,并由此构筑与之相匹配的智能控制系统,形成准确对靶喷雾(施药)。本文在分析国内外植保机械与施药技术的发展现状和趋势基础上,列... 详细信息

精准施药是当前国际上农药施用技术的发展方向,精准喷洒施药中的首要问题和关键技术是靶标探测、对靶传感,并由此构筑与之相匹配的智能控制系统,形成准确对靶喷雾(施药)。本文在分析国内外植保机械与施药技术的发展现状和趋势基础上,列举对比了各种对靶探测技术的优缺点及可行性、经济性,提出红外探测技术应用于植株对靶具有操作简单可行、技术研制成本低、可靠性强、产品易商品化的特点。论文针对江办省现代农业装备与技术重点实验室开放基金项目要求,在研究分析红外线光学特性及红外探测系统工作原理的基础上,设计了适用于植株对靶的红外探测控制系统,其中红外探测器的发射器采用红外发光二极管,接收器采用光敏三极管并前置灵敏度可调的光电开关放大器,在信号的发射器与接收器前安装光学透镜,提高发射和接收效率。首先以模拟靶标作为实验对象,选用不同直径与焦距的凸透镜与不同功率的红外发光管和光电开关放大灵敏度组合,针对不同反射物尺寸、光照强度和反射物反射率条件进行实验研究,得出探测效果最好的探测器组合及其最佳性能参数。进而采用筛选出的效果最佳的探测器在最佳工作参数条件下对实体植株进行红外对靶探测,通过一系列实验分析了各种影响因子:植株外形、光照强度、温度、湿度、探测器行走速度及植株间距对红外探测效果的影响,并对乔木类、灌木类及草本类植物进行红外对靶实测,分析不同植株红外对靶探测的独有特点。通过以上工作,得出下列结论: (1)对几种不同规格红外探测器进行性能测试,其中透镜直径和焦距分别为36cm、50cm的探测器(记为“D36,F50”)探测距离和探测范围综合效果最佳,其最佳参数为:红外发射管功率为0.42W,放大器灵敏度调节钮置为10档;反射物(靶标)边界尺寸越大、光照强度越强、反射物表面反射率越高,探测效果越好。 (2)在植株实际生长环境下,温度、湿度对植株红外对靶的探测结果没有明显影响;植株长得越茂密,对红外线的反射越强,探测效果越好;光照强度越强时,探测效果也越好,探测范围随探测距离增加呈现先增大后减小的变化趋势;探测器行走速度与个体植株能够被有效区分的最小间距之间存在着线性关联,当植株间距h=0时,理论上速度最小的极限值v=0.43m/s;植株间距会影响探测器灵敏度,二者的增加和减少都是正相关。 (3)不同种属植株红外对靶探测的结果各具特色,同时也具有一些相同之处,除了枝叶越茂密探测距离越远,探测范围随着探测距离增大而呈现先增后减的变化规律,并存在探测范围的极值这一普遍规律外,当光照强度R增大时,每一类植株中枝叶最茂密的那一株探测范围会显著增大,与同组中的其他两株差异明显。本文对红外探测系统性能及影响因素规律的探索,对实体植株红外对靶探测时各影响因子的研究,以及对不同种类植株实测的结果,将为实体植株实施红外对靶探测时,提出与智能化对靶喷雾控制系统相匹配的优化对靶方案提供理论和技术指导,并为构建分类植株红外探测数据库提供数据源,在对靶喷雾技术的产业化推广,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。

关键词：高效低污施药技术植株对靶红外探测

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基于微波探测的植株对靶精确施药系统及其应用研究

基于微波探测的植株对靶精确施药系统及其应用研究

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作者：王玉光江苏大学

学位级别：硕士

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,... 详细信息

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。

关键词：精准施药微波探测植株对靶影响因素

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喷雾施药植株红外对靶试验

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排灌机械 2009年第4期27卷 237-241,246页

作者：陈志刚王玉光孟婷孙英琨江苏大学现代农业装备与技术省部共建教育部重点实验室江苏镇江212013

以实体植株为试验对象,对喷雾施药技术中红外对靶探测效果的不同影响因素进行实测分析,并在不同环境条件下对不同种类的植株进行试验研究.结果表明,植株外形、光照强度、探测器行走速度和植株间距对探测效果影响较为显著,而植株外形和... 详细信息

以实体植株为试验对象,对喷雾施药技术中红外对靶探测效果的不同影响因素进行实测分析,并在不同环境条件下对不同种类的植株进行试验研究.结果表明,植株外形、光照强度、探测器行走速度和植株间距对探测效果影响较为显著,而植株外形和光照强度的影响尤为明显.植株疏密度和光照强度与探测距离和探测范围均成正比.红外植株对靶更适用于枝叶茂密的大目标物且在较高光照强度下进行,同时在探测距离中点附近具有最好的探测分辨率,且对叶面反射率高的植株探测效果较好.探测器行走速度与个体植株能够被有效区分的最小间距之间满足线性关系.植株间距与探测器分辨率单调相关.温度和湿度对探测效果影响不大.不同植株红外对靶探测效果各具特点,但也具有普适规律.

关键词：植株对靶红外探测技术探测效果影响因素喷雾施药

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