[發明專利]一種基于作物長勢的變量追肥控制系統與方法

有效

• 申請號: 202210988313.7
• 申請日: 2022-08-17
• 公開（公告）號: CN115349338B
• 公開（公告）日: 2023-06-30
• 發明（設計）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）人: 江蘇省農業機械試驗鑒定站
• 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所(普通合伙) 11732
• 代理人: 孫盟盟

本發明關于一種基于作物長勢的變量追肥控制系統與方法，涉及農業機械技術領域。包括機體、工業相機、機載控制器、肥箱和追肥量調節機構；工業相機安裝在機體首端，機載控制器設置于機體頂部，肥箱安裝在機體尾端，肥箱底端開設有落肥口，追肥量調節機構安裝在機體上，并位于落肥口底端；工業相機與追肥量調節機構均與機載控制器電連接。本發明通過工業相機識別水稻、小麥的冠層信息，通過機載控制器計算出實時的追肥量，控制追肥量調節機構進行精準追肥，從而提升肥料的利用率，達到綠色增效的目標。

技術領域

本發明涉及農業機械技術領域，具體為一種基于作物長勢的變量追肥控制系統與方法。

背景技術

氮肥是含有影響水稻、小麥生長發育最為活躍的營養元素氮的化肥。大量研究表明:在一定范圍內，增施氮肥能增加水稻、小麥的產量；在相同施氮量下，降低基肥施用比例，增加中后期追肥比例，既有利于延緩植株衰老和提高籽粒產量，又有利于形成合理的群體和產量結構，還有利于提高籽粒蛋白質、改善水稻、小麥品質。因此，追氮對水稻、生產具有十分重要的意義。

水稻、小麥追氮方式采用傳統粗放的作業形式，缺乏相應的精準追肥控制系統，嚴重制約現代農業的發展。針對這一突出問題，國內研究主要集中在排肥機構、監測設備、管理決策系統以及變量控制等局部環節上，而有關智能化、集成化、易操作的精準變量追肥控制系統的研究較少。

因此，如何提供一種基于作物長勢的變量追肥控制系統與方法成為了本領域技術人員急需解決的技術問題。

發明內容

本發明主要目的在于提供一種基于作物長勢的變量追肥控制系統與方法，以解決上述問題。

為達上述目的，本發明提供了一種基于作物長勢的變量追肥控制系統，包括：機體、工業相機、機載控制器、肥箱和追肥量調節機構；其中，工業相機安裝在所述機體首端，所述機載控制器設置于所述機體頂部，所述肥箱安裝在所述機體尾端，所述肥箱底端開設有落肥口，所述追肥量調節機構安裝在所述機體上，并位于所述落肥口底端；所述工業相機與所述追肥量調節機構均與所述機載控制器電連接。

進一步的，追肥量調節機構包括撒肥盤、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，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；所述角度傳感器設置于所述舵機的一側，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的施肥量。

進一步的，機體上安裝有組態顯示屏，所述組態顯示屏與所述機載控制器電連接。

一種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各功能模塊進行自檢；

②自檢顯示各變量追肥控制系統功能模塊正常后，工業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域；

③統計葉片區域內圖像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神經模塊，預測出作物冠層實時的NDVI值F_ndvi；將F_ndvi輸入到目標追肥量計算模型，得到目標追肥量F_m；

④執行轉速調節優先，開度調節補充的原則；讀取角度傳感器數據，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轉速R_m；

⑤讀取直流電動機轉速，得到直流電動機的實時轉速R_c；判斷直流電動機目標轉速R_m是否在[0，100r/min]范圍內，如果在這個范圍內，調節直流電動機轉速，控制追肥量；