一種作物根區(qū)土壤肥藥注施靶標(biāo)在線預(yù)測定點(diǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于測控【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種作物根區(qū)土壤肥藥注施靶標(biāo)在線預(yù)測定點(diǎn)方法。通過紅外傳感器探測作物莖葉的位置和長勢高低，從而判斷作物根部的生長位置并預(yù)測根部是否患病，然后判斷患病茄子根區(qū)所在的位置，以及根部所在的區(qū)域范圍大小和邊界，得出噴藥量，并自動(dòng)調(diào)節(jié)電磁閥占空比，根據(jù)計(jì)算得到的注射時(shí)間將藥液均勻注射到根部區(qū)域的范圍內(nèi)；這樣就可以在不需要施藥的地方不施藥，大幅度的節(jié)省農(nóng)藥用量，減少多余農(nóng)藥的污染以及浪費(fèi)。
【專利說明】一種作物根區(qū)土壤肥藥注施靶標(biāo)在線預(yù)測定點(diǎn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于連續(xù)鑄造【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種用于自動(dòng)化連鑄系統(tǒng)測速裝置及其工作方式。

【背景技術(shù)】
[0002]為了節(jié)約成本，一個(gè)溫室基地的農(nóng)民都愿意連續(xù)栽培同一種作物，例如西紅柿，有很多農(nóng)民在同一塊地上，連續(xù)多年種植同一個(gè)品種的西紅柿。這樣做的目的是為了利用自己經(jīng)驗(yàn)的優(yōu)勢，同時(shí)收購商也愿意長期合作，因此農(nóng)民在品種上不愿意倒茬。在同一塊日光溫室內(nèi)的土地上連續(xù)種植，土壤會(huì)病菌滋生，如果沒有好的土壤消毒技術(shù)和設(shè)備，會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的問題。傳統(tǒng)的方式無法弄清患病植株根部的情況，因此采用拔苗或者人工隨意注射肥藥溶液的方式進(jìn)行，用量不精確導(dǎo)致浪費(fèi)。對(duì)靶施藥能有效解決這一問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)傳統(tǒng)噴藥作業(yè)方式存在的用量不精問題，本發(fā)明提出的一種作物根區(qū)土壤肥藥注施靶標(biāo)在線預(yù)測定點(diǎn)方法，主要包括:
[0004]步驟1、在拖拉機(jī)上安裝一套自動(dòng)檢測和噴藥裝置，該裝置包括6個(gè)紅外傳感器、速度傳感器、單片機(jī)、電磁閥、噴藥注射頭；
[0005]步驟2、根據(jù)各層植株屬性建立植株模型，得出開始探測時(shí)間和探測結(jié)束時(shí)間、噴藥注射開始時(shí)間和噴藥注射結(jié)束時(shí)間；
[0006]步驟3、根據(jù)植株統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)建立預(yù)測植株是否患病的的方程，根據(jù)電磁閥和噴藥注射頭特性建立根區(qū)注射流量精準(zhǔn)控制的計(jì)算方程；
[0007]步驟4、啟動(dòng)拖拉機(jī)和該裝置，讓拖拉機(jī)在茄子地間行走，單片機(jī)記錄下6個(gè)紅外傳感器的六個(gè)層各自的開始探測時(shí)間和探測結(jié)束時(shí)間、植株高度，速度傳感器記錄下拖拉機(jī)實(shí)際作業(yè)行進(jìn)速度；
[0008]步驟5、根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)計(jì)算植株根部區(qū)域?qū)挾?，并根?jù)預(yù)測植株是否患病的的方程判斷植株是否患??；
[0009]步驟6、計(jì)算得出噴藥注射開始時(shí)間、噴藥注射結(jié)束時(shí)間和電磁閥占空比，若當(dāng)前植株患病，單片機(jī)根據(jù)計(jì)算結(jié)果輸出指令通過控制電磁閥控制噴藥注射頭工作。
[0010]所述步驟I包括:在拖拉機(jī)上安裝一套自動(dòng)檢測和噴藥裝置，該裝置由6個(gè)紅外傳感器、速度傳感器、單片機(jī)、電磁閥、噴藥注射頭組成；其中，6個(gè)紅外傳感器從高到低豎直排列安裝，其探測方向和土地平行，和拖拉機(jī)前進(jìn)方向垂直；速度傳感器安裝在拖拉機(jī)車輪上，用于檢測拖拉機(jī)前進(jìn)速度；單片機(jī)用于處理傳感器數(shù)據(jù)，并輸出指令控制電磁閥和噴藥注射頭。
[0011]所述步驟2包括:針對(duì)待探測靶標(biāo)作物建立模型，6個(gè)紅外傳感器分為i層到i+5層共6個(gè)掃描范圍，掃描層邊界重疊1mm ;為了對(duì)建立的作物靶標(biāo)探測模型進(jìn)行測試，建立時(shí)間樹，對(duì)六個(gè)層各自的開始探測時(shí)間Til和探測結(jié)束時(shí)間Ti2、噴藥注射開始時(shí)間Ts和噴藥注射結(jié)束時(shí)間Tt、以及注射區(qū)域的位置和體積進(jìn)行分析，得出:
[0012]紅外傳感器通過植株中心軸的時(shí)間T。

【權(quán)利要求】
1.一種作物根區(qū)土壤肥藥注施靶標(biāo)在線預(yù)測定點(diǎn)方法，其特征在于，主要包括: 步驟1、在拖拉機(jī)上安裝一套自動(dòng)檢測和噴藥裝置，該裝置包括6個(gè)紅外傳感器、速度傳感器、單片機(jī)、電磁閥、噴藥注射頭； 步驟2、根據(jù)各層植株屬性建立植株模型，得出開始探測時(shí)間和探測結(jié)束時(shí)間、噴藥注射開始時(shí)間和噴藥注射結(jié)束時(shí)間； 步驟3、根據(jù)植株統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)建立預(yù)測植株是否患病的的方程，根據(jù)電磁閥和噴藥注射頭特性建立根區(qū)注射流量精準(zhǔn)控制的計(jì)算方程； 步驟4、啟動(dòng)拖拉機(jī)和該裝置，讓拖拉機(jī)在茄子地間行走，單片機(jī)記錄下6個(gè)紅外傳感器的六個(gè)層各自的開始探測時(shí)間和探測結(jié)束時(shí)間、植株高度，速度傳感器記錄下拖拉機(jī)實(shí)際作業(yè)行進(jìn)速度； 步驟5、根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)計(jì)算植株根部區(qū)域?qū)挾?，并根?jù)預(yù)測植株是否患病的的方程判斷植株是否患病； 步驟6、計(jì)算得出噴藥注射開始時(shí)間、噴藥注射結(jié)束時(shí)間和電磁閥占空比，若當(dāng)前植株患病，單片機(jī)根據(jù)計(jì)算結(jié)果輸出指令通過控制電磁閥控制噴藥注射頭工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟I包括:在拖拉機(jī)上安裝一套自動(dòng)檢測和噴藥裝置，該裝置由6個(gè)紅外傳感器、速度傳感器、單片機(jī)、電磁閥、噴藥注射頭組成；其中，6個(gè)紅外傳感器從高到低豎直排列安裝，其探測方向和土地平行，和拖拉機(jī)前進(jìn)方向垂直；速度傳感器安裝在拖拉機(jī)車輪上，用于檢測拖拉機(jī)前進(jìn)速度；單片機(jī)用于處理傳感器數(shù)據(jù)，并輸出指令控制電磁閥和噴藥注射頭。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟2包括:針對(duì)待探測靶標(biāo)作物建立模型，6個(gè)紅外傳感器分為i層到i+5層共6個(gè)掃描范圍，掃描層邊界重疊1mm ;為了對(duì)建立的作物靶標(biāo)探測模型進(jìn)行測試，建立時(shí)間樹，對(duì)六個(gè)層各自的開始探測時(shí)間Til和探測結(jié)束時(shí)間Ti2、噴藥注射開始時(shí)間Ts和噴藥注射結(jié)束時(shí)間Tt、以及注射區(qū)域的位置和體積進(jìn)行分析，得出: 紅外傳感器通過植株中心軸的時(shí)間T。
如果作物發(fā)生傾斜，依靠模型能得到根區(qū)注射區(qū)域范圍的準(zhǔn)確位置； 植株根區(qū)定量注藥需要的總時(shí)間Tx = bH/V，其中b為根結(jié)線蟲入侵植株的根部區(qū)域?qū)挾扰c其株高之間對(duì)應(yīng)的相關(guān)系數(shù)，H為植株高度； 延遲噴藥時(shí)間Td = U/V，其中Ltl為用戶設(shè)置的延遲距離，即為紅外傳感器固定點(diǎn)與噴藥注射頭之間在拖拉機(jī)行進(jìn)方向上的距離； 噴藥注射開始時(shí)間Ts = Tc-Tx/2+Td;噴藥注射停止時(shí)間Tt= Ts+bH/V。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟3包括:根據(jù)植株統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，建立單獨(dú)預(yù)測計(jì)算患病植株根部區(qū)域?qū)挾葃l和植株寬度xl的方程關(guān)系為:yl =.3.79x1+0.7，擬合相關(guān)度R2 = 0.92，單位cm ;正常植株的根部區(qū)域?qū)挾葃2和植株高度x2的計(jì)算方程為:y2 = 4x2+0.86，擬合相關(guān)度R2 = 0.84,單位cm ;根據(jù)電磁閥和噴藥注射頭特性建立根區(qū)注射流量精準(zhǔn)控制的計(jì)算方程為:y3 = 12.163x3+7.6，其中y3為流量，單位ml, x3為電磁閥占空比，R2 = 0.935，其中二階擬合方程的R2為0.9714。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟4包括:啟動(dòng)拖拉機(jī)和該裝置，讓拖拉機(jī)在茄子地間行走，單片機(jī)記錄下6個(gè)紅外傳感器的六個(gè)層各自的開始探測時(shí)間Til和探測結(jié)束時(shí)間Ti2、植株高度H，速度傳感器記錄下拖拉機(jī)實(shí)際作業(yè)行進(jìn)速度V ； 其中，針對(duì)第i個(gè)傳感器開始探測到植株的時(shí)間Til和傳感器結(jié)束探測到植株的時(shí)間Τ?2的建立數(shù)組NI和N2，用于分別存儲(chǔ)Til和Ti2的值；i為數(shù)組NI和N2的游標(biāo)；V=^-At是計(jì)算拖拉機(jī)實(shí)際作業(yè)行進(jìn)速度的公式，Al為速度傳感器每產(chǎn)生一個(gè)脈沖走過的距離，At為速度傳感器產(chǎn)生單個(gè)脈沖的時(shí)間間隔長度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟5包括:單片機(jī)計(jì)算植株寬度xl=(Ti2-Til)V，xl代入步驟3中方程yl = 3.79x1+0.7得出患病植株根部區(qū)域?qū)挾葃l ;植株高度H帶入步驟3中方程y2 = 4x2+0.86得出正常植株的根部區(qū)域?qū)挾葃2 ;若yl > y2，則說明當(dāng)前植株正常，若yl < y2,則說明當(dāng)前植株患病。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟6包括:根據(jù)步驟2中的公式計(jì)算得出噴藥注射開始時(shí)間Ts = Tc-Tx/2+Td ;噴藥注射停止時(shí)間Tt = Ts+f ;噴藥量Q = QraH7Q1是最大基準(zhǔn)藥量，a是植株高度和噴藥量的關(guān)系系數(shù)；噴藥電磁閥占空比U = f(Q/Tx),其中，f (X)為單位時(shí)間噴藥量與占空比的函數(shù)關(guān)系式；若當(dāng)前植株患病，單片機(jī)根據(jù)計(jì)算結(jié)果輸出指令控制電磁閥，完成對(duì)植株根部的噴藥。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK104076711SQ201410294998
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月25日
【發(fā)明者】祁力鈞, 馬偉 申請(qǐng)人:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)