基于CORS技术的农业机械差分定位系统设计

为满足精细农业中农业机械自动导航对高精度定位数据的需求,阐述了GPS差分定位技术在精细农业中存在的问题,并介绍了CORS技术在精细农业中的重要地位。根据分析,采用低成本的GPS板卡和4G无线通讯网络模块,设计开发了一套基于CORS技术的低成本农业机械差分定位系统,并进行了系统静态内符合精度测试和动态误差测试。试验结果表明:该系统性能稳定,在晴天和阴天2种天气情况下,其静态定位内符合精度为7~8 cm(9 5%);通过多次测量求平均值,其动态定位数据与真实值的误差不超过1 0 cm,动态符合度高,可作为高精度的位置传感器用于农业机械自动导航。

基于Kalman滤波和纯追踪模型的农业机械导航控制

以KUBOTA SPU-68水田插秧机为试验平台,以RTK-DGPS为主要导航方式,辅以航向姿态参考系统AHRS500GA-227,研究提高农业机械导航控制精度的方法。在重点对GPS倾斜误差校正的基础上,设计了Kalman滤波器对定位数据进行平滑处理,同时实现磁航向传感器偏移误差的在线辨识与航向校正。采用纯追踪模型实现农业机械直线跟踪控制,基于ITAE优化准则,仿真研究了最佳前视距离的确定方法。试验结果表明:GPS倾斜误差校正和Kalman滤波后的导航参数可以更真实地反映插秧机水田实际运动状态;纯追踪模型可以用于插秧机田间作业直线导航,当行进速度0.6 m/s时,直线跟踪最大误差小于0.17 m,平均误差小于0.02 m。

农业机械导航中的航向角度估计算法

研究农业机械航向角度的动态测量与估计方法,对其导航定位和导航控制具有重要意义。该文以日本久保田插秧机为研究对象,采用HMR3000电子罗盘和ADXRS300微机械陀螺仪组合进行农业机械航向角度动态测试的研究。提出了基于协方差函数的加窗估计算法,用于在线估计电子罗盘和微机械陀螺的测量方差。在此基础上,提出利用自适应加权融合算法,融合电子罗盘和微机械陀螺信息,实现农业机械航向角度的动态测试与精确估计。试验结果表明,所提出的自适应加权融合估计算法适用于农业机械动态条件下的航向角度测试,具有良好的抗干扰能力,可以平滑和滤除测试噪声,为导航控制提供更为精确和可靠的航向角度估计数据且经济性较好。

水稻田间机械除草装备与技术研究现状及发展趋势

水稻田间机械除草技术在减量除草剂防治和有机稻草害控制的研究和应用中具有重要作用。该文在收集、整理国内外水稻田间机械除草装备与技术研究现状的基础上,指出了现有除草装备的不足之处,并总结了水稻田间机械除草技术的类型和特点,最后提出水稻田间机械除草技术应向着智能化、仿生化和多种除草技术联合化发展,进而提高除草精度,使其在水稻生产中发挥更大的作用。

浙江省水稻精量机械穴直播技术研究与示范

为促进直播技术在浙江省水稻生产上的应用,进行精量机穴播、撒直播、手插秧等不同种植方式的比较试验,同时进行水稻机穴播的生产示范。研究结果表明,在机穴播密度为23.5万hm2时,杂交籼稻内2优6号、杂交粳稻甬优9号和甬优12的产量和手插秧相近,都显著高于撒直播;机穴播的优势在于分蘖发生早且多,与手插秧相比,内2优6号、甬优9号和甬优12机穴播的每穗粒数分别降低7.92%、24.88%和15.68%,但有效穗数分别增加11.75%、21.92%和31.11%。2012年和2013年进行水稻机穴播生产示范,内2优6号、甬优9号和甬优12的平均产量分别达到9 667.6 kg/hm2、12 285.0 kg/hm2和12 294.8 kg/hm2,进一步说明水稻机穴播高产的可行性。

荔枝采摘机械手果实识别与定位技术

针对采摘机械手在自然环境下对荔枝的识别和精确定位问题进行研究.通过分析自然环境成熟荔枝的颜色特征,选取HSV颜色模型进行阀值分割,去除荔枝图像的复杂背景,并利用模糊C-均值聚类法(FCM)对图像中荔枝果实和果梗进行分割,试验结果表明:有效识别果实和果梗的正确率为93.3%.通过计算果实"质心"与果梗的距离最大值确定荔枝采摘点,利用基于色调空间的彩色图像匹配法和极限约束法进行果梗采摘点的立体匹配,实现了采摘点的空间定位,定位试验结果表明:定位坐标中深度值误差小于3 cm,深度值误差率小于5.64%,能满足实际作业中荔枝采摘机械手的定位精度要求.

水稻秧盘育秧播种技术与装备的研究现状及发展趋势

该文在收集、整理并研究国内外关于水稻秧盘育秧播种技术与装备的基础上,按照播种流水线的结构特点和工作原理进行分析归纳,系统地总结了每一类机型的研究现状,详细分析了播种、排土和秧盘同步传动等技术难点,以及主要部件采用的工作原理、技术参数和所能达到的性能指标,通过对现有机型特点的分析比较,给出了各类机型的适用范围。最后,根据水稻插、抛秧种植的农艺要求,尤其是中国超级杂交稻种植技术的要求,提出适合于超级杂交稻精密播种的新型育秧系统,上述研究为适用于中国传统水稻育秧,以及发展中的超级杂交稻低成本高速精准秧盘育秧播种技术研究提供参考。

基于无线传感器网络的精细农业智能节水灌溉系统(英文)

在精细农业相关应用和理论研究基础上,自行设计用于监测农田水分含量和水层高度的无线传感器,构建农田水分无线传感器网络体系结构,设计基于水分无线传感器网络的智能节水灌溉控制系统,通过实时农田水分数据和农作物水分需求专家数据形成灌溉决策,由灌溉控制系统实施定量灌溉。实际应用表明,该系统体现出可行性和高效性,有利于精细农业的发展和水资源的可持续利用。

南方水稻种植和收获机械化的发展策略

分析了南方水稻种植和收获机械化的现状及加速发展水稻种植和收获机械化的可行性,提出了水稻种植和收获机械化分阶段发展的目标,分析了实现南方水稻种植和收获机械化目标的机械和资金需求情况,提出了南方水稻种植和收获机械化发展的策略。

现代农药喷施技术及装备研究进展

从喷雾器械、喷雾技术、喷雾效果、雾滴分布和沉积等方面介绍了我国在非智能喷雾领域取得的成果;阐述了仿形喷雾、对靶喷雾、变量喷雾和直接施药技术等智能喷雾技术及装备的研究进展;介绍了国外智能喷雾技术和喷雾器械开发情况;最后得出喷施对象生物量的实时检测是目前农药喷施领域的研究难点,基于机器视觉的植物参数检测是研究的热点,自动化、智能化和精确化是现代农药喷施技术及装备的发展趋势的结论。

广东省水稻种植机械化现状及促进对策分析

近年来广东省水稻种植机械化发展迅速,但是由于起步较晚、基础薄弱,2009年种植机械化水平仅为1.73%,与全国16.77%的平均水平仍有较大差距。从种植机械化水平、种植方式、各区域发展情况等方面阐述了广东省水稻种植机械化的发展现状,并对制约其发展的主要因素进行分析,最后从政策、技术及宣传和推广等方面,提出推动广东省水稻种植机械化发展的促进对策。

我国果蔬烘干装备技术的发展现状与对策

我国果蔬产品装备烘干过程的品质调控存在技术难点,影响果蔬烘干装备技术的快速发展。为此,分析了我国果蔬烘干装备技术发展的重要性,探讨了其果蔬烘干装备的发展现状以及存在的主要问题,提出了发展对策,旨在促进我国高效、高品质果蔬烘干装备技术的自主创新发展,提升果蔬生产资源应用潜力。

基于极线几何变换的农业机器人视觉误差研究

农业采摘环境的复杂性与定位目标的特殊性,使得采摘机器人视觉识别过程长、误差大。传统的解决方法是分别从减少标定误差和匹配误差这两方面着手,并没有从整体的角度考虑标定和匹配的内在联系。本文提出一种视觉中的极线几何变换方法,并给出了该变换在基于BP神经网络的摄像机标定过程和基于特征的图像匹配过程中的应用分析。实验结果表明,基于极线几何变换的视觉总体误差修正方法比传统的分开修正方法具有更高的精度和实时性。

广东省兴宁市农机局农机化技术推广服务站,兴宁514500

对于推倒喂入式甘蔗联合收割机来讲,喂入的甘蔗在这种收割机的中间输送通道内,是否能均匀铺开,对后续的剥叶质量有重要的影响.本文基于华南农业大学新研制的4GZL-132 整秆式甘蔗收割机对甘蔗物流均匀铺开进行实验研究.通过试验获得影响甘蔗中间输送均匀铺开的因素的主次关系,依次为输送辊筒转速A、喂入量B、上下辊筒间隙C,并找出各因素影响甘蔗铺开效果的变化规律.

基于改进的YOLOv5甘蔗茎节智能识别系统

甘蔗茎节的快速准确识别对实现甘蔗田间作业和糖料产业精细化管理等任务具有重要意义,是田间产量测量的前提。为此,针对当前甘蔗人工测量成本高、人工参与量大和工作效率低等问题,设计了一种基于边缘计算的便携式甘蔗茎节智能识别系统。YOLOv5网络模型具有架构小、运行速度快等优势,通过对网络模型的进一步改进,使用K均值聚类方法调整锚框尺寸至最优,增强网络模型鲁棒性的同时也提高了茎节识别准确性;在卷积层后添加了CBAM注意力机制模块,使网络模型更加关注甘蔗茎节特征;引入VarifocalNet,使网络模型对于密集遮挡区域的甘蔗茎节有更好的识别效果。将改进后的算法移植入Jetson TX2嵌入式开发平台。试验结果表明:系统平均准确率(AP值)为89.89%,相比于之前的88.23%,提升了1.66%,单幅图像检测时间约为1.87s,视频检测速度可达15fps。系统可有效实现对甘蔗茎节的实时准确识别,为甘蔗田间产量测量提供了新的解决思路。

柑橘生产机械化研究

从灌溉、施肥、施药、修剪、采摘和运输等主要田间作业环节,对国外柑橘生产机械化技术进行了分析。针对中国柑橘生产机械化水平较低和柑橘生产机械化发展中存在的问题,借鉴国外发展经验和先进技术,提出了中国柑橘生产机械化的发展方向、主要机械化技术与装备发展要点。

机械深施缓释肥对精量穴直播超级稻生理特性的影响

为了探明精量穴直播水稻机械深施肥技术的增产机理,通过大田试验,研究了机械深施缓释肥对精量穴直播超级稻培杂泰丰(超级杂交稻)和玉香油占(超级常规稻)的光合生理和抗衰老生理特性的影响。结果表明:与人工撒施缓释肥基肥(CK)比较,精量穴直播超级稻机械深施缓释肥基肥(T2)在齐穗期和成熟期的光合速率和叶绿素含量(SPARD值)分别提高2.00%～4.13%和9.5%～12.37%,2.74%～4.44%和6.01%～6.66%;所有机械深施缓释肥(T1、T2和T3)处理较人工撒施缓释肥(CK),在齐穗期、齐穗期后15d和成熟期的剑叶超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性均显著提高,而丙二醛(MDA)含量均显著降低。

荷兰蔬菜种苗生产装备系统发展现状及对中国的启示

为提高生产率、降低劳动强度和减少生产成本,荷兰蔬菜育苗生产中广泛使用精量播种生产线、嫁接作业生产线、岩棉块种苗生产线和相应配套机具,并借鉴花卉物流化生产模式,开发出穴盘输送装备、岩棉块搬运铺放专用车等生产物料搬运装备,实现了高效、省力、自动化生产。该文结合生产实例分析了利用岩棉块种苗生产线直接播种生产蔬菜种苗和利用播种生产线、嫁接作业生产线及岩棉块种苗生产线生产蔬菜嫁接苗的作业流程,并讨论了各生产流程的作业特性。综合以上论述,总结出荷兰温室种苗生产具有以下特点:由于岩棉具有保水透气、病菌易控等优点,潮汐灌溉具有操作方便可自控、节约水资源等优点,在温室蔬菜生产中广泛采用岩棉块栽培和潮汐灌溉;蔬菜生产效益低于花卉生产效益,造成蔬菜种植企业在自动化生产方面的资金投入相对较低,与花卉生产相比自动化程度也相对较低;精量播种生产线、嫁接作业生产线和岩棉块种苗生产线构成蔬菜种苗生产装备系统的主体,生产线将装备作业环节与人工作业环节按作业流程有机结合,快速提高蔬菜生产效率;针对蔬菜种苗生产中作业量大、劳动强度大的生产物料搬运环节,采取多种途径,提高自动化作业水平,减轻劳动强度,提高生产率。针对中国温室蔬菜生产所面临的劳动力短缺、劳动成本逐年提高、自动化生产水平低下和作业生产率不高等问题,借鉴荷兰设施园艺自动化生产技术的发展经验,中国蔬菜种苗生产应以提高生产率和降低劳动强度为核心目标,注重集成开发,利用现有成熟技术,重点集中开发自动化装备的关键技术,提高开发效率;在构建设施农业装备生产系统方面,应在提高生产自动化水平的基础上,综合考虑装备性价比,引入温室内部物流化生产模式,构建物流化生产系统,提高种苗生产的总体生产效率,促进中国温室园艺生产模式的现代化转型。

基于高光谱的柑橘叶片磷含量估算模型实验

以117株园栽罗岗橙为实验对象,分别在壮果促梢期和采果期2个不同发育阶段采集234个数据样本,高光谱反射数据构成每个数据样本中的高维矢量描述,用化学方法测得磷含量值作为样本真实目标值,用偏最小二乘法(PLS)及支持矢量回归(SVR)2种多元回归分析算法,在对反射光谱进行各种形式预处理的基础上对柑橘叶片磷含量进行建模和磷含量预测。模型分别在校正集和测试集上进行评估,取得最佳模型决定系数分别为0.905和0.881,均方误差分别为0.005和0.004,平均相对误差分别为0.026 4和0.031 2。实验结果表明:基于高光谱反射数据进行磷含量预测是可行的。

基于光谱技术的水稻稻纵卷叶螟受害区域检测

利用光谱技术探索了水稻稻纵卷叶螟虫害的检测。通过分析田间水稻稻纵卷叶螟受害区和对照区冠层反射光谱和一阶微分光谱特征差异发现，可见光区（400-700nm），550nm附近中度受害水稻冠层反射率明显低于对照冠层反射率值，重度受害水稻冠层反射率则高于对照区冠层反射率；水稻受害时，叶片受损及干枯导致叶绿素含量降低，对红光波段（600-700nm）的吸收减小。近红外区（750-770nm）范围内，受害水稻冠层反射光谱曲线均不同程度出现“尖峰”波动，且光谱曲线红边拐点发生“蓝移”。通过构建样本总体修正曲线，提供了直观判别广域水稻是否受稻纵卷叶螟虫害侵扰的依据。进一步探讨稻纵卷叶螟受害区定性检测参数发现，利用NIR-NDVI特征可以有效地区分对照区和受害区区域，经验证，准确率达70％。