[发明专利]一种基于果树冠层叶面积指数的变量喷雾控制系统及方法

说明书

本发明涉及农业智能机械技术领域，更具体地，涉及一种基于果树冠层叶面积指数的变量喷雾控制系统及其对果树冠层变量喷雾方法。该系统由信息采集端实时获取回波能量、靶标距离、喷雾机行驶速度的信息，经过中央处理器模块的计算，得出冠层叶面积指数喷雾依据值L，根据L值的变化，实现实时变量喷雾。该检测系统及方法具有在线实时检测果树冠层叶面积指数的功能，能够对果树冠层不同位置有针对性的进行药物的喷施，可以更好的满足果园的精准化施药的要求，同时该系统具有适应性强、响应快、检测精度高等优点。

技术领域

本发明涉及农业智能机械技术领域，更具体地，涉及一种基于果树冠层叶面积指数的变量喷雾控制系统及其对果树冠层变量喷雾方法。

背景技术

果园病虫害防治主要靠化学农药的喷施，但传统连续施药的方式会存在大量的农药残留，不符合当今社会环保，可持续发展的要求。果园喷雾在技术层面上主要存在的难题是难以在线计算靶标药量需求分布并实施对靶变量喷雾控制。为了解决上述难题达到果园精准喷雾的要求，需要研究果园靶标特征识别方法以获取靶标位置、体积、稠密程度等信息，以及研究喷药量智能控制技术来实现对靶变量喷雾。

果园冠层信息的获取是对靶变量喷雾系统研究的关键。当前，果树冠层靶标的探测技术主要有光学传感器靶标探测技术、机器视觉靶标探测技术、激光雷达靶标探测技术、超声传感器靶标探测技术，且对果树冠层的位置、体积信息的探测技术已经非常成熟，应用广泛，而果树冠层稠密度信息的探测技术以及根据果树冠层稠密度信息的喷药量智能控制还处于技术攻关阶段，有待进一步朝着果园应用方向深入研究以实现技术突破。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种基于果树冠层叶面积指数的变量喷雾控制系统及其对果树冠层变量喷雾方法，即结合超声波传感器和无线传输网络技术完成数据的采集，并通过处理器模块运用时域能量计算方法等完成信息的输出。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于果树冠层叶面积指数的变量喷雾控制系统，该系统包括超声波传感器模组、无线数据传输模块、速度传感器、定位模块、轨迹显示模块、中央数据处理模块、外部电源模块、电源模块、变量喷雾控制模块及控制开关。

所述的超声波传感器模组，其包括3个超声波传感器、微处理器及存储卡，3个超声波传感器、存储卡分别与微处理器连接；超声波传感器用于实时发射超声波信息和接收其回波信息，且有效的避免靶标的漏测，提高了探测精度，存储卡用于存储回波能量数值，微处理器用于处理超声波模组1接受的回波电压数据。

所述无线数据传输模块用于实时将超声波传感器模组得出的距离和回波能量信息传输到中央处理器模块。

所述速度传感器用于实时采集喷雾机行驶速度信息。

所述定位模块和轨迹显示模块用于实时定位及显示喷雾机行走轨迹,以监测喷雾机是否有重喷和漏喷的现象。

所述中央处理器模块实时对接收的靶标距离、回波能量信息、喷雾机行驶速度信息进行计算和处理；中央处理器模块由中央处理器和存储卡组成。

所述变量喷雾模块与中央处理器模块连接，并用于根据中央处理模块得到的信息进行实时变量喷雾。

所述超声波传感器模组、外部电源模块分别与无线数据传输模块连接，并通过无线数据传输模块发送信息；所述速度传感器、定位模块、轨迹显示模块分别与中央处理模块连接；所述电源模块分别为中央处理模块、定位模块、轨迹显示模块供电。

所述控制开关用于整个控制系统的启停。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步的，所述超声波传感器、无线数据传输模块、外部电源模块一起封装，并给出充电接口和超声波发射出口，集成可移动超声波信息收集系统，设置于喷雾机前半部分，超声波传感器模组与喷头位于同一竖直平面上。