[發(fā)明專利]一種基于作物長勢的變量追肥控制系統(tǒng)與方法

有效

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• 申請日: 2022-08-17
• 公開（公告）號: CN115349338B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王超柱;陳滿;黃玉珍;史海霞;金誠謙;馬立新;莫恭武;倪有亮;楊騰祥;徐金山
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇省農(nóng)業(yè)機械試驗鑒定站
• 主分類號: A01C17/00
• 分類號: A01C17/00;A01C21/00;G06N3/0464;G06N3/048;G06V10/26;G06V10/56;G06V10/82;G06V20/10
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11732
• 代理人: 孫盟盟

1.一種基于作物長勢的變量追肥控制系統(tǒng)，其特征在于，包括：機體、工業(yè)相機、機載控制器、肥箱和追肥量調(diào)節(jié)機構(gòu)；其中，工業(yè)相機安裝在所述機體首端，所述機載控制器設(shè)置于所述機體頂部，所述肥箱安裝在所述機體尾端，所述肥箱底端開設(shè)有落肥口，所述追肥量調(diào)節(jié)機構(gòu)安裝在所述機體上，并位于所述落肥口底端；所述工業(yè)相機與所述追肥量調(diào)節(jié)機構(gòu)均與所述機載控制器電連接；

基于作物長勢的變量追肥控制方法，包括如下步驟：

①完成對變量追肥控制系統(tǒng)各功能模塊進行自檢；

②自檢顯示各變量追肥控制系統(tǒng)功能模塊正常后，工業(yè)相機拍攝作物冠層的圖像，將圖像輸入到DeepLabv3+冠層圖像分割模塊，識別分割出圖像中作物的葉片區(qū)域；

③統(tǒng)計葉片區(qū)域內(nèi)圖像R分量、G分量、B分量、H分量、S分量均值信息，并將其作為輸入量傳輸進入BP神經(jīng)模塊，預(yù)測出作物冠層實時的NDVI值F_ndvi；將F_ndvi輸入到目標(biāo)追肥量計算模型，得到目標(biāo)追肥量F_m；

④執(zhí)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)優(yōu)先，開度調(diào)節(jié)補充的原則；讀取角度傳感器數(shù)據(jù)，計算落肥口開度J_c，將F_m和J_c輸入控制量計算模型，得到直流電動機目標(biāo)轉(zhuǎn)速R_m；

⑤讀取直流電動機轉(zhuǎn)速，得到直流電動機的實時轉(zhuǎn)速R_c；判斷直流電動機目標(biāo)轉(zhuǎn)速R_m是否在[0，100r/min]范圍內(nèi)，如果在這個范圍內(nèi)，調(diào)節(jié)直流電動機轉(zhuǎn)速，控制追肥量；

⑥如果Rm不在[0，100r/min]范圍內(nèi)，將F_m和R_c輸入控制量計算模型，得到落肥口目標(biāo)開度J_m；判斷落肥口目標(biāo)開度J_m是否在[0，30°]范圍內(nèi)，如果不在這個范圍內(nèi)，舵機正轉(zhuǎn)，增大落肥口開度3°，跳轉(zhuǎn)到步驟④；

⑦J_m在[0，30°]范圍內(nèi)，調(diào)節(jié)舵機，控制肥口開度。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于作物長勢的變量追肥控制系統(tǒng)，其特征在于，追肥量調(diào)節(jié)機構(gòu)包括撒肥盤、擋板、連桿、直流電動機、舵機和角度傳感器；所述舵機固定在肥箱落肥口一側(cè)，所述擋板位于所述落肥口底部并與所述落肥口貼合，所述舵機輸出端與所述擋板相連，用于控制落肥口的開度大小；所述角度傳感器設(shè)置于所述舵機的一側(cè)，用于檢測落肥口的開度；所述直流電動機安裝在所述機體上，所述撒肥盤位于所述擋板的下方，并且所述撒肥盤通過所述連桿與所述直流電動機傳動連接，用于控制單位時間內(nèi)的施肥量。

3.如權(quán)利要求1所述的一種基于作物長勢的變量追肥控制系統(tǒng)，其特征在于，機體上安裝有組態(tài)顯示屏，所述組態(tài)顯示屏與所述機載控制器電連接。

4.如權(quán)利要求1所述的一種基于作物長勢的變量追肥控制系統(tǒng)，其特征在于，完成對變量追肥控制系統(tǒng)各功能模型進行自檢的方法為：基于作物長勢的變量追肥工作開始，變量追肥控制系統(tǒng)首先進行初始化，對變量追肥控制系統(tǒng)各功能模型進行自檢，如果存在功能模塊工作不正常，則彈出錯誤信息提示對話框，要求操作人員對系統(tǒng)進行檢查。

5.如權(quán)利要求1所述的一種基于作物長勢的變量追肥控制系統(tǒng)，其特征在于，步驟⑤調(diào)節(jié)直流電動機轉(zhuǎn)速，控制追肥量的方法為：直流電動機目標(biāo)轉(zhuǎn)速R_m在[0，100r/min]范圍內(nèi)，繼續(xù)比較R_m和R_c的大小，如果RmRc，加大輸出電壓，提升直流電動機轉(zhuǎn)速，從而加大追肥量；否則減少輸出電壓，降低直流電動機轉(zhuǎn)速，從而減少追肥量；之后判斷是否作業(yè)結(jié)束，如果是，則系統(tǒng)結(jié)束作業(yè)；否則回到步驟②繼續(xù)執(zhí)行。

6.如權(quán)利要求1所述的一種基于作物長勢的變量追肥控制系統(tǒng)，其特征在于，步驟⑦J_m在[0，30°]范圍內(nèi)，調(diào)節(jié)舵機，控制肥口開度的方法為：J_m在[0，30°]范圍內(nèi)，繼續(xù)比較J_m和J_c的大小，如果JmJc，舵機正轉(zhuǎn)，加大落肥口開度，從而加大追肥量；否則控制舵機反轉(zhuǎn)，減小落肥口開度，從而減少追肥量；之后判斷是否作業(yè)結(jié)束，如果是，則系統(tǒng)結(jié)束作業(yè)；否則回到步驟②繼續(xù)執(zhí)行。