CN115038963A - 具有集成测量的高频和低频土壤和植物分析系统 - Google Patents

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Abstract

本文描述了实施低频和高频测量的土壤或植物分析设备。在一个实施例中，土壤分析设备包括用来实施低频土壤测量的第一子系统和用来实施高频土壤测量的第二子系统。第二子系统的高频测量是第一子系统低频测量的至少1.25倍。

Description

具有集成测量的高频和低频土壤和植物分析系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2020年4月23日提交的美国序列号63/014,351的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开的实施例涉及具有集成测量的高频和低频农业土壤和植物分析系统。
背景技术
近年来，先进的特定位置农业土壤测量系统(用于所谓的“精细农作”实践)的可用性增加了种植者对确定土壤特性方面空间变化的兴趣。然而，土壤中的土壤传感器和卫星土壤遥感都会存在测量精度问题。
附图说明
在附图中以示例而非限制的方式示出本公开，并且在所述附图中：
图1示出了根据一个实施例的用于实施农田的农业作业(例如，高频和低频土壤和植物分析、感测土壤和农业植物特征、向植物施加流体施用)的系统100的示例。
图2是种植机行单元的实施例的侧视图。
图3示意性示出了土壤和植物监测系统的实施例。
图4示出了根据一个实施例的土壤和植物分析设备。
图5和图6示出了根据另一个实施例的土壤和植物分析设备。
图7示出了根据另一个实施例的土壤和植物分析设备。
图8示出了根据另一个实施例的土壤和植物分析设备。
图9示出了将从土壤和植物分析设备的第一和第二子系统接收到的土壤或植物测量进行组合的方法900的一个实施例的流程图。
图10A示出了根据一个实施例的来自第一和第二子系统的数据集的绘制图。
图10B示出了同一网格1000上的来自第一和第二子系统的数据集的叠加。
图11示出了土壤和植物分析系统1200(设备1200)的示例，其包括根据一个实施例的机具1240(例如，种植机、播种机、条播机(drill)、肥料撒施机、喷雾器、犁、耙、圆盘耙(Disk)、松土机、中心支轴式喷灌机、耕作设备)和机器1202(例如，可平移自走式机器或牵引机器、车辆、全地形车辆、多用途地形车辆、皮卡车、联合收割机、拖拉机)。
发明内容
本文描述了一种实施低频和高频测量的土壤或植物分析设备。在一个实施例中，土壤分析设备包括用来实施低频土壤测量的第一子系统和用来实施高频土壤测量的第二子系统。第二子系统的高频测量的频率是第一子系统的低频测量的频率的至少1.25倍。
具体实施方式
高频和低频土壤和植物分析系统
本文描述了具有用于土壤和植物分析的高频和低频土壤和植物分析传感器的系统、机器和机具。高频和低频测量允许通过频率更低、精度较高的测量来校正可能更快、分辨率更高但精度较低的测量。高频和低频这两个术语是相对于彼此的，它们由下文描述的比率定义。高频是高于低频的任何频率，而低频是低于高频的任何频率。
在以下描述中，阐述了许多细节。然而，对于本领域的技术人员显而易见的是可以在没有这些具体细节的情况下实践本公开的实施例。在一些情况下，众所周知的结构和装置以框图形式示出而非详尽地示出，以避免混淆模糊本公开。
图1示出了根据一个实施例的用于实施农田的农业作业(例如，高频和低频土壤和植物分析、感测土壤和农业植物特征、向植物施加流体施用)的系统100的示例。举例来说且在一个实施例中，系统100可以被实现为具有服务器、数据处理装置、计算机等的基于云的系统。能够在实验室测试装置、种植机、种植机监测器、全地形车辆、多用途地形车辆、皮卡车、联合收割机、拖拉机、种植机、播种机、条播机、肥料撒施机、喷雾器、犁、耙、圆盘耙、松土机、灌溉机具(例如，中心支轴式喷灌机)、耕作设备、侧施肥杆(sidedress bar)、服务器、笔记本电脑、平板电脑、计算机终端、客户端装置、航空装置190(例如，飞机190、空中无人机装置)、手持式计算机、个人数字助理、蜂窝电话、照相机、智能电话、移动电话、计算装置或这些装置中的任意者的组合或其他数据处理装置中实现系统100的各方面、特征和功能。实验室装置是一种用于分析样本的独立装置。该实验室装置能够安置在实验室中，也能够在车辆以外的其他地方使用。
在其他实施例中，系统100包括网络计算机或位于另一个装置(例如，显示装置)或机器(例如，种植机、联合收割机)内的嵌入式处理装置或具有比图1中所示数据处理系统更少部件或可能更多部件的其他类型的数据处理系统。系统100(例如，基于云的系统)能够使用机具(例如，种植机、播种机、条播机、肥料撒施机、喷雾器、犁、耙、圆盘耙、松土机、中心支轴式喷灌机、耕作设备)、机器(例如，可平移自走式机器或牵引机器、车辆、全地形车辆、多用途地形车辆、皮卡车、联合收割机、拖拉机)和航空装置中的一种或多种或在实验室装置中感测土壤和植物以用于土壤和植物分析。系统100包括机器140、142、144、146和联接到相应机器140、142、144、146的机具141、143、145。所述机具可以包括子系统182、183，所述机器和航空装置可以包括子系统180、181，所述子系统带有用于感测相关田地(例如，田地102、105、107、109)内的土壤和植物的传感器。
系统100包括农业分析系统101，该农业分析系统包括具有当前和历史天气数据的天气存储装置150、具有针对不同区域的天气预测的天气预测模块152以及用于执行用于控制和监测不同操作(例如，土壤和植物测量)的指令的至少一个处理系统132。存储介质136可以存储指令、软件、软件程序等，以用于由处理系统执行和用于实施农业分析系统102的操作。在一个示例中，存储介质136可以包含植物感测处方(例如，将田间中的地理参考位置与植物位置、每个植物的植物数据进行关联的植物感测处方)。机具141(或任何机具)可以包括传感器、泵、流量传感器和/或流量控制器，它们可以具体地是与网络180通信以用于发送控制信号或接收所应用的数据的元件。
图像数据库160存储处于不同生长阶段的作物的捕捉图像。数据分析模块130可以对农业数据(例如，图像、天气、田地、产量等)实施分析以生成与农业操作有关的作物预测162。
田地信息数据库134存储由系统100监测的田地的农业数据(例如，用于确定植物特征(例如，茎直径、植物尺寸)、作物生长阶段、土壤类型的感测数据、用于确定土壤特征、水分保持能力等的感测数据)。农业实践信息数据库135存储针对正在由系统100监测的田地的农场实践信息(例如，所应用的种植信息、所应用的喷洒信息、所应用的施肥信息、种植密度、施用养分(例如，氮)、产量水平、专属指数(例如，种子密度与土壤参数的比率)等)。机具可以从施用单元获得流体施用数据并向系统100提供该数据。成本/价格数据库138存储输入成本信息(例如，种子的成本、养分(例如，氮)的成本)和商品价格信息(例如，来自作物的收入)。
图1中所示的系统100可以包括网络接口118，用于经由网络180(例如，互联网、广域网、WiMax、卫星、蜂窝、IP网络等)与其他系统或装置(例如，无人机装置，用户装置和机器(例如，种植机、联合收割机)进行通信。网络接口包括用于经由网络180进行通信的一种或多种类型的收发器。
处理系统132可以包括一个或多个微处理器、处理器、片上系统(集成电路)或一个或多个微控制器。处理系统包括用于执行一个或多个程序的软件指令的处理逻辑。系统100包括用于存储数据和用于由处理系统执行的程序的存储介质136。存储介质136能够存储例如软件成分，如用于感测植物数据的软件应用或任何其他软件应用。存储介质136能够是任何已知形式的机器可读非瞬态存储介质(如半导体存储器(例如，闪存；静态随机存储器(SRAM)；动态随机存取存储器(DRAM)等))或非易失性存储器(如硬盘或固态驱动器)。
尽管存储介质(例如，机器可访问的非瞬态介质)在示例性实施例中被示为单个介质，但术语“机器可访问的非瞬态介质”应该被理解为包括存储一组或多组指令的单个介质或多个介质(例如，集中式或分布式数据库，和/或相关联的缓存和服务器)。术语“机器可访问的非瞬态介质”还应理解为包括任何这样的介质，所述介质能够存储、编码或携带用于由机器执行并使机器实施本公开的方法中的任意一种或多种的一组指令。因此，术语“机器可访问的非瞬态介质”应理解为包括但不限于固态存储器、光和磁介质以及载波信号。
转向图2，示出了一实施例，在所述实施例中行单元200是种植机行单元。图2示出了如本文所述的土壤和植物分析传感器100的特定应用的一个示例，所述土壤和植物分析传感器放置在农业种植机的行单元200上。行单元200包括放置在行单元200的朝前端上的土壤和植物分析传感器100A和放置在行单元200的朝后端的土壤和植物分析传感器100B。土壤和植物分析传感器100A、100B针对某些应用(例如，植物接触式感测、土壤或植物遥感)可以位于地面11上方或针对其他应用(例如，土壤接触式感测)可以位于地面11下方。
关于图2，行单元200包括框架204，该框架通过平行连杆206枢转地连接到通用机架202，从而使得每个行单元200都能够独立于通用机架202竖向移动。框架204可操作地支撑一个或多个料斗208，排种器210、输种机构212、下压力控制系统214、种子沟开沟组件220、种子沟封闭组件250、压土器轮组件260和清垄器组件270。应该理解的是图2中所示的行单元200可以用于传统种植机，或者行单元200可以是中央物料种植机(central fillplanter)，在这种情况下，料斗208可以利用相应修改为本领域技术人员所认可的一个或多个小型料斗和框架204来代替。
下压力控制系统214放置成在行单元200上施加提升力和/或下压力，例如美国公开号US2014/0090585中所公开的那样。
种子沟开沟组件220包括一对开沟盘222，该对开沟盘由框架204的向下延伸的柄构件205可旋转地支撑。开沟盘222布置成向外且向后岔开，以便在种植机穿过田地时在土壤11中打开V形的沟渠10。输种机构212(如输种管或种子输送机)定位于开沟盘222之间，以从排种器210输送种子并将种子放置到打开的种子沟10中。由定位在开沟盘222附近的一对测量轮224控制种子沟10的深度。测量轮224由测量轮臂226可旋转地支撑，该测量轮臂在一端围绕枢轴销228可枢转地固定到框架204。摇臂230被枢轴销232可枢转地支撑在框架204上。应当理解的是摇臂230围绕枢轴销232的旋转通过限制测量轮臂226(以及因此测量轮)相对于开沟盘222的向上行程而设定沟渠10的深度。可以经由安装到行单元框架204并枢转地联接到摇臂230的上端的线性致动器234来可调节地定位摇臂230。线性致动器234可以被远程控制或自动致动，例如在国际公开号WO2014/186810中公开的那样。
下压力传感器238被构造为产生与由测量轮224施加在土壤上的力的大小相关的信号。在一些实施例中，用于摇臂230的枢轴销232可以包括下压力传感器238，例如在美国专利号8561472中公开的仪表销(instrumented pin)。排种器210可以是任何市售的排种器，如手指式排种器或真空排种器，如
Figure BDA0003774752470000061
排种器，其可从位于23207Townline Rd，Tremont，IL 61568的Precision Planting LLC获得。
沟封闭组件250包括封闭轮臂252，所述封闭轮臂枢转地附接到行单元框架204。一对偏置的封闭轮254可旋转地附接到封闭轮臂252并且成角度地放置以将土壤引导返回打开的种子沟中，以便“封闭”土壤沟渠。致动器256可以在一端处可枢转地附接到封闭轮臂252而在其另一端处附接到行单元框架204，以根据土壤条件改变由封闭轮254施加的下压力。封闭轮组件250可以是国际公开号WO2014/066650中公开的类型。
压土器轮组件260包括臂262，该臂枢转地附接到行单元框架204并且在封闭轮组件250的后方延伸且与其对齐。
臂262可旋转地支撑压土器轮264。致动器266在一端处可枢转地附接到所述臂，并在其另一端处附接到行单元框架204以改变由压土器轮264施加的下压力的大小以将土壤填在种子沟10上。
清垄器组件270可以是能够从位于23207Townline Rd，Tremont，IL61568的Precision Planting LLC获得的
Figure BDA0003774752470000071
系统。清垄器组件270包括臂272，所述臂枢转地附接到行单元框架204的朝前端并且与开沟组件220对齐。一对清垄器轮274可旋转地附接到臂272的朝前端。致动器276在一端处可枢转地附接到臂272，并在另一端处可枢转地附接到行单元框架204，以调节作用在臂上的下压力，以根据作物残留物的量和土壤条件来改变清垄器轮274的动作的侵入性。
应当理解的是，可以根据关注的土壤区域或特征而将传感器定位在清垄器组件270之后且在开沟组件220之前、或者定位在开沟盘222与封闭轮254之间或与压土器轮264之间的一个或多个位置中，而非如图2所示那样定位土壤和植物分析传感器100。
转向图3，示意性地示出了土壤和植物监测系统300。监测器50优选地与同每个行单元200相关联的部件数据通信，所述每个行单元均包括驱动器315、种子传感器305、GPS接收器52、下压力传感器392、阀390、深度调节致动器380和深度致动器编码器382。在一些实施例中，特别是其中每个排种器230并非由单独的驱动器315驱动的那些实施例中，监测器50还优选地与离合器310数据通信，该离合器被构造为选择性地将排种器230可操作地联接到驱动器315。
继续参考图3，监测器50优选地与蜂窝调制解调器330或构造为使监测器50与由附图标记335所标识的互联网数据通信的其他部件进行数据通信。互联网连接可以包括无线连接或蜂窝连接。经由互联网连接，监测器50优选地接收来自天气数据服务器340和土壤/植物数据服务器345的数据。经由互联网连接，监测器50优选地将测量数据(例如，本文所述的土壤和植物测量值)传输到推荐服务器(其可以是与天气数据服务器340和/或土壤/植物数据服务器345相同的服务器)，以用于存储农艺推荐(例如，种植推荐(如种植深度、是否种植、种植哪些田地、种植哪种种子或种植哪种作物)以及从存储在服务器上的推荐系统接收所述农艺推荐；在一些实施例中，推荐系统基于监测器50所提供的测量数据来更新种植推荐。
继续参考图3，监测器50还优选地与一个或多个温度传感器360数据通信，该温度传感器安装到种植机10并且构造为产生与由种植机行单元200正在耕作的土壤的温度相关的信号。监测器50优选地与一个或多个传感器350(例如反射率、光波长反射/吸收、电磁波长反射/吸收、电流流动、X射线荧光、激光诱导击穿光谱、近红外光谱、中红外光谱、远红外光谱、X射线衍射、伽马射线发射、多光谱感测、短波红外、离子选择性电极、化学场效应晶体管、微流体、流动注入分析、电感耦合等离子体、紫外可见或近红外荧光、光声光谱)进行数据通信，该传感器安装到种植机10并构造为生成与由种植机行单元200正在耕作的土壤或植物相关的信号。
参考图3，监测器50优选地与一个或多个电导率传感器365数据通信，该电导率传感器安装至种植机10并且构造为生成与由种植机行单元200正在耕作的土壤的温度相关的信号。
在一些实施例中，第一组传感器350、温度传感器360和电导率传感器安装到压种器400并放置成分别测量沟渠38中土壤的土壤特征、温度和电导率。在一些实施例中，第二组传感器350、温度传感器360和电导率传感器370安装到参考传感器组件1800并放置成分别测量土壤的土壤特征、温度和电导率，优选地在不同于压种器400上的传感器的深度处测量。
在一些实施例中，传感器的子组经由总线60(例如，CAN总线)与监测器50数据通信。在一些实施例中，安装到压种器400和参考传感器组件1800的传感器同样经由总线60与监测器50数据通信。然而，在图3所示的实施例中，安装到压种器400和参考传感器组件1800的传感器分别经由第一无线发射器62-1和第二无线发射器62-2与监测器50数据通信。每个行单元处的无线发射器62均优选地与单个无线接收器64数据通信，该单个无线接收器进而又与监测器50数据通信。无线接收器可以安装到通用机架14或拖拉机5的驾驶室中。
土壤和植物分析系统的每个子系统都能够使用传感技术，所述传感技术包括但不限于：光波长反射/吸收值、电磁波长反射/吸收值、温度、电流流动、电导率、X射线荧光、激光诱导击穿光谱、近红外光谱、中红外光谱、远红外光谱、X射线衍射、伽马射线发射、多光谱感测、短波红外、离子选择性电极、化学场效应晶体管、微流体、流动注入分析、电感耦合等离子体，紫外可见或近红外荧光，光声光谱。
每个子系统均能够具有关于接近土壤的各种可能实施例，包括但不限于与土壤(或植物)直接物理接触以及在不与土壤或植物直接物理接触情况下的土壤或植物的远程测量。
直接测量设备能够安装在以下车辆或装备中的一者上，包括但不限于：种植机、播种机、条播机、肥料撒施机、喷雾器、犁、耙、圆盘耙、松土机、中心支轴式喷灌机、耕作设备、可平移自走式机器或牵引机器、车辆、全地形车辆、多用途地形车辆、皮卡车、联合收割机、拖拉机。
对于非直接物理接触的应用，远程测量设备能够安装在任何前面提到的车辆或装备上，也可以安装在航空装置上，如飞机、无人机、卫星(例如卫星影像)等。此外，能够在实验室测试装置中收集和测试样本。
每个子系统均能够具有关于土壤准备的各种可能实施例，包括但不限于以下实施例。在第一示例中，能够不对土壤进行任何准备而只是使该土壤处于自然的田地条件下，并且测量设备能够直接测量土壤特性。
在第二示例中，能够通过添加稀释剂或萃取剂来产生土壤溶液，之后使用测量设备测量土壤溶液中的特性。专门针对萃取待测化学品来选择萃取剂。在一些实施例中，稀释剂或萃取剂是水。在其他实施例中，萃取剂是用于测试土壤和/或植被中的养分的任何化学萃取剂。萃取剂的示例包括但不限于水、Mehlich3萃取剂、NaCl、二乙基三胺五乙酸(DTPA)、碳酸氢铵-二乙基三胺五乙酸(AB-DTPA)、Mehlich 1、Mehlich 2、Mehlich 3、NH4OAc、OlsenP测试萃取剂、Morgan萃取剂、改性的Morgan萃取剂、Bray-Kurtz萃取剂、CaCl2、BaCl2、SrCl2、热水、Truog萃取剂、Ambic萃取剂、HNO3、LiCl、醋酸钙-乳酸、草酸盐、柠檬酸盐-重碳酸盐-连二亚硫酸盐、HCl、酸性草酸铵。
在第三示例中，可以通过机械压缩土壤来产生土壤“小球”，之后使用测量设备测量土壤“小球”中的特性。
在第四示例中，可以通过干燥处理从土壤中去除水来准备土壤样本，之后使用测量设备测量土壤中的特性。
在第五示例中，可以通过机械地平滑化或粗糙化土壤的表面特性来准备土壤样本，以辅助后续测量方法。
土壤和植物分析系统能够测量不同的参数，所述参数包括土壤和植物测量，如土壤物理特性、土壤化学特性、土壤力学特性、土壤生物特性和植物特性。
土壤物理特性包括密度、强度、质地、结构、水分含量、结持度、渗透性、孔隙和矿物学。
土壤化学特性(可萃取和不可萃取形式)包括pH、缓冲液pH、磷、钾、钙、镁、阳离子交换能力、有机物、硫、硝酸盐、锌、钠、铁、锰、钼、硼、铜、氯、氯化物、铁、碱饱和度、硝酸盐、亚硝酸盐、总氮、铵、磷酸盐、正磷酸盐、聚磷酸盐、总磷酸盐、阳离子交换能力、阳离子碱饱和百分比、可溶性盐、有机物、过量石灰、活性炭、铝、氨基糖硝酸盐、氨氮、碳氮比、电导率、质地(沙子、淤泥、粘土)、包囊线虫卵计数和可矿化氮。
土壤力学特性包括剪切强度、压缩性、侵蚀性、弹性、塑性、有效含水量、塑性极限、液限、比重等。
土壤生物学特性包括矿化潜力、CO2骤发、线虫分析和包囊线虫。
植物/植被测量特性包括氮、硝酸盐、磷、钾、镁、钙、钠、阳离子的碱基饱和百分比、硫、锌、锰、铁、铜、硼、氨氮、碳、氯化物、钴、钼、硒、总氮和活植物寄生线虫。
在一个示例中，测量频率能够由以下单位表示，但不限于以下单位：测量/面积(例如，英亩、公顷、平方米、平方英尺)、测量/时间、测量/距离(例如，英尺、米、公里等)、测量/网格(其中网格是叠加在田地上的多边形图案)、测量/区域(其中区域是叠加在田地上的不规则形状)。
图4示出了根据一个实施例的土壤和植物分析设备。土壤分析设备400能够是自走式的或者由拖拉机402或机器牵引。土壤和植物分析设备400包括子系统410和子系统420。在一个示例中，能够将稀释剂添加到子系统410中并且利用流动注入分析系统测量土壤和植物特性。子系统420(例如土壤收集刀、植物收集刀)可以包括与土壤或植物组织直接接触的土壤/植物收集取样器422和传感器424(例如NIR传感器)。传感器424能够安装到子系统420。根据土壤或植物分析应用，传感器424能够位于土壤表面水平450之上、附近或之下。替代地，能够收集土壤或植物样本，然后在与车辆分离的实验室装置上进行测试。
图5和图6示出了根据另一个实施例的土壤和植物分析设备。土壤和植物分析设备600能够是自走式的或者由拖拉机602、604或机器牵引。土壤和植物分析设备600包括图5中的子系统610和图6中的子系统620。子系统610可以包括与土壤或植物直接接触的传感器612(例如，激光诱导击穿光谱(LIBS)取样器传感器)，以利用激光诱导击穿光谱测量土壤或植物特性。传感器612能够安装到子系统610。
在一个示例中，子系统620可以包括与土壤直接接触以感测土壤特性的传感器624(例如，VIS-NIR传感器)。传感器624能够安装到子系统620，该子系统能够连接或安装到机具606(例如，种植机606)。传感器612和624能够位于土壤表面水平650之上、附近或之下。
图7示出了根据另一个实施例的土壤和植物分析设备。土壤和植物分析设备700能够是自走式的或者由拖拉机702或机器牵引。土壤和植物分析设备700包括子系统710，该子系统具有带有传感器722和土壤/植物收集取样器724的刀720。子系统740能够安装到灌溉系统730(例如，中心支轴式喷灌机)或不同类型的机具。在一个示例中，子系统710能够将土壤/植物组织压缩成小样本(例如，小球)，然后通过X射线衍射对该小样本进行分析。刀720包括土壤/植物取样器724以从田地获得土壤或植物组织并将该土壤或植物组织作为输入提供给子系统710。刀720包括X射线衍射传感器722以感测土壤或植物特性。子系统740使用伽马射线发射技术实施非接触式土壤/植物感测。传感器722能够定位在土壤表面水平750之上、附近或之下，而子系统740定位在土壤表面水平之上以用于伽马射线发射技术。
图8示出了根据另一个实施例的土壤和植物分析设备。土壤和植物分析设备800包括子系统810和子系统840。子系统810能够是自走式的或者由拖拉机802或机器牵引。在一个示例中，能够将稀释剂添加到子系统810的分析单元812，并且使用离子选择性电极测量土壤/植物特性。子系统810的土壤收集刀820可以包括土壤/植物组织收集取样器822。刀820能够定位在土壤表面水平850下方。
子系统840包括多光谱传感器，其中子系统840安装到航空装置804或与航空装置804集成。多光谱传感器在不接触土壤或植物组织的情况下测量土壤或植物特征。
在第一实施例的一个示例中，土壤分析设备包括：实施低频土壤测量的第一子系统(例如，180、182、410、420、424、610、620、624、720、722、740、810、840、传感器1252、取样器1255、传感器1212)；和实施高频土壤测量的第二子系统(例如，181、183、410、420、424、610、620、624、720、722、740、810、840、传感器1252、取样器1255、传感器1212)。第二子系统的高频测量的第一频率和第一子系统的低频测量的第二频率具有至少1.25的频率比。在一个示例中，频率比(例如，1.25、1.5、2、3、5、10等)至少为1.25，并且具有较高精度的低频测量能够用于改善具有较低精度的高频测量的精度。
第三子系统(例如，处理系统132、处理系统1262、处理系统1220、处理系统132)被构造为将来自第一子系统的测量值与来自第二子系统的测量值组合成能够在显示装置(例如，显示装置1225、1230、监测器50)上显示的土壤特性的空间地图。
在一个示例中，第一和第二子系统呈彼此机械耦合、流体连通或电通信中的一种或多种状态。
第一子系统和第二子系统都附接到单个车辆或田地中的设备的附属件。第一子系统的测量精度能够比第二子系统的测量精度好至少25％。
在第二实施例的一个示例中，土壤分析设备包括：实施高精度土壤测量的第一子系统(例如，180、182、410、420、424、610、620、624、720、722、740、810、840、传感器1252、取样器1255、传感器1212)和实施低精度土壤测量的第二子系统(例如，181、183、410、420、424、610、620、624、720、722、740、810、840，传感器1252、取样器1255、传感器1212)。第一子系统的高测量精度是第二子系统的低测量精度的至少1.25倍(例如，1.25倍、1.5倍、2倍、3倍等)。
第三子系统(例如，处理系统132、处理系统1262、处理系统1220、处理系统132)被构造为将来自第一子系统的测量值与来自第二子系统的测量值组合成能够在显示装置(例如，显示装置1225、1230、监测器50)上显示的土壤特性的空间地图。
在一个示例中，第一和第二子系统呈彼此机械耦合、流体连通或电通信中的一种或多种状态。
第一子系统和第二子系统都附接到单个车辆或田地中的设备的附属件。高精度和低精度测量允许通过频率较低、精度较高的测量来校正可能更快、分辨率更高但精度较低的测量。
在第三实施例的一个示例中，植物分析设备包括实施低频植物测量的第一子系统(例如，180、182、410、420、424、610、620、624、720、722、740、810、840、传感器1252、取样器1255、传感器1212)和实施高频植物测量的第二子系统(例如，181、183、410、420、424、610、620、624、720、722、740、810、840、传感器1252、取样器1255、传感器1212)。第二子系统的高频测量能够大于第一子系统的低频测量的1.25倍。在一个示例中，高频测量和低频测量之间的频率比至少为1.25(例如，1.25、1.5、2、3、5、10等)。
第三子系统(例如，处理系统132、处理系统1262、处理系统1220、处理系统132)被构造为将来自第一子系统的测量值与来自第二子系统的测量值组合成能够在显示装置(例如，显示装置1225、1230、监测器50)上显示的植物特性的空间地图。
在一个示例中，第一和第二子系统呈彼此机械耦合、流体连通或电通信中的一种或多种状态。
第一子系统和第二子系统都附接到单个车辆或田地中的设备的附属件。第一子系统的测量精度能够比第二子系统的测量精度好至少25％。
在第四实施例的一个示例中，植物分析设备包括实施高精度土壤测量的第一子系统(例如，180、182、410、420、424、610、620、624、720、722、740、810、840、传感器1252、取样器1255、传感器1212)和实施低精度土壤测量的第二子系统(例如，181、183、410、420、424、610、620、624、720、722、740、810、840，传感器1252、取样器1255、传感器1212)。第一子系统的高测量精度至少是第二子系统的低测量精度的1.25倍(例如，1.25倍、1.5倍、2倍、3倍等)。
第三子系统(例如，处理系统132、处理系统1262、处理系统1220、监测器50)被构造为将来自第一子系统的测量与来自第二子系统的测量组合成能够在显示装置(例如，显示装置1225、1230、监测器50)上显示的植物特性的空间地图。测量可以包括用于分析植物组织的任何测量，包括硝酸盐时间测量。
在示例中，高频测量以每英亩10次测量发生，低频测量以每英亩4次测量发生，从而导致比率为2.5:1，因此符合标准(例如，第二子系统的高频测量能够大于第一子系统的低频测量的1.25倍)。
在另一个示例中，高频测量以每秒1200次测量发生，低频测量以每秒2次测量发生，从而产生600:1的比率。
通过将测量的值与可比较的土壤实验室值进行比较来计算土壤分析测量精度。例如，在土壤磷酸盐测量的情况中，通过以下等式计算测量精度：
|实验室磷酸盐－土壤分析测量的磷酸盐|/实验室磷酸盐。
在一个示例中，(|20ppm－25ppm|/20ppm)*100％＝25％，其中，给定实验室磷酸盐为20ppm，土壤分析测量的磷酸盐为25ppm，实验室磷酸盐为20ppm。
第三子系统能够组合从其他子系统接收到的测量值。第三子系统有多种方法组合来自第一子系统和第二子系统的测量值。
在一个示例中，假设来自第二子系统的高频数据是将被运行的“主要”数据，这是因为该高频数据具有比来自第一系统的数据的更高分辨率的优势。
图9示出了用于将从土壤和植物分析设备的第一和第二子系统接收的土壤或植物测量值进行组合的方法900的一个实施例的流程图。由硬件(电路、专用逻辑等)、软件(比如所述软件在通用计算机系统或专用机器或装置上运行)或两者的组合来实施方法900。在一个实施例中，由土壤和植物分析设备(例如，设备400、600、700、800)的第三子系统(例如，基于云的处理实体的处理系统132、处理系统1262、处理系统1220、监测器50)来实施方法900。第三子系统能够执行具有处理逻辑的软件应用或程序的指令。
在本文的任何实施例中，在操作902处，土壤和植物分析系统的第三子系统从第一和第二子系统接收数据(例如，土壤和植物测量值、土壤和植物数据集)。在操作904处，第三子系统使来自第二子系统的数据集被绘制在由n个单元格组成的空间网格(例如，网格1000)上。在操作906处，第三子系统使来自第一子系统的数据集被绘制在由n个单元格组成的相同空间网格上。
在操作908处，第三子系统在来自第二子系统的数据集的每个数据点周围选择m个最接近的单元格(例如，m＝9，m等于任何整数值)。在操作910处，第三子系统确定针对第二子系统的数据集的m个单元格的中值测量。
在操作912处，第三子系统实施第二子系统的数据集的这些中值测量相对第一子系统的数据点的第一次线性回归。第一次线性回归为第二子系统的数据集生成新的数据点。
在操作914处，第三子系统实施从原始第二子系统数据集到第一次线性回归的与针对第二子系统的新/修改的数据点(例如，土壤或植物测量数据)相关联的回归线的第二次线性回归。
在操作916处，第三子系统将来自第二次线性回归的斜率/偏移应用到第二子系统数据集中的所有单元格，以用于最终的一个或多个校正值。
图10A示出了根据一个实施例的来自第一子系统和第二子系统的数据集的绘制图。来自第二子系统的高频数据集1002被绘制在网格1000上。来自第二子系统的低频数据集1012被绘制在同一网格1000上。
图10B示出了来自第一和第二子系统的数据集在同一网格1000上的叠加。第三子系统在第二子系统的数据集的每个数据点周围选择m个最接近的单元格(例如，m＝9，m等于任何整数值)。第三子系统确定针对第二子系统的数据集的m个单元格的中值测量(例如，4、4、6)。第三子系统对来自第二子系统的数据集的这些中值测量相对第一子系统的数据点(例如，3、4、8)实施第一次线性回归(例如，y＝0.4286x+2.5238，y＝第二子系统，x＝第一子系统)。
第三子系统实施从原始第二子系统数据集到第一次线性回归的回归线的第二次线性回归(例如，y＝0.9644x+0.1665，y＝第二子系统新值(3.8096、4.2382、5.9526)，x＝第二子系统原始值(4、4、6))。第三子系统将来自第二次线性回归的斜率/偏移应用于第二子系统数据集中的所有单元格，以用于最终的校正值(新值)。
图11示出了土壤和植物分析系统1200(设备1200)的示例，其包括根据一个实施例的机具1240(例如，种植机、播种机、条播机、肥料撒施机、喷雾器、犁、耙、圆盘耙、松土机、中心支轴式喷灌机、耕作设备)和机器1202(例如，可平移自走式机器或牵引机器、车辆、全地形车辆、多用途地形车辆、皮卡车、联合收割机、拖拉机)。机器1202包括处理系统1220、存储器1205、机器网络1210(例如，控制器局域网(CAN)串行总线协议网络、ISOBUS网络等)以及用于与包括机具1240的其他系统或装置通信的网络接口1215。机器网络1210包括传感器1212(例如，速度传感器、光波长反射/吸收、电磁波长反射/吸收、温度、电流流动、电导率、X射线荧光、激光诱导击穿光谱，近红外光谱，中红外光谱，远红外光谱，X射线衍射，伽马射线发射，多光谱传感，短波红外，离子选择性电极，化学场效应晶体管，微流体，流动注入分析，感应耦合等离子体、紫外可见或近红外荧光、光声光谱)、用于控制和监测机器或机具的操作的控制器1211(例如GPS接收器、雷达单元)。网络接口1215能够包括GPS收发器、WLAN收发器(例如，WiFi)、红外收发器、蓝牙收发器、以太网或与包括机具1240的其他装置和系统进行通信的其他接口中的至少一种。网络接口1215可以与机器网络1210集成，或者如图12所示与机器网络1210分离。I/O端口1229(例如，诊断/车载诊断(OBD)端口)使得能够与另外的数据处理系统或装置(例如，显示装置、传感器等)进行通信。
在一个示例中，机器实施拖拉机的操作，该拖拉机联接到用于田地的土壤和植物分析的机具。用于机具的每个行单元的土壤和植物分析数据均能够与应用时的位置数据相关联，以便更好地了解针对田地的每行和区域的土壤和植物分析。与土壤和植物分析相关的数据能够被显示在显示装置1225和1230中的至少一个上。显示装置能够与其他部件(例如，处理系统1220、存储器1205等)集成以形成监测器50。
处理系统1220可以包括一个或多个微处理器、处理器、片上系统(集成电路)或一个或多个微控制器。处理系统包括用于执行一个或多个程序的软件指令的处理逻辑1226和用于发射通信以及经由机器网络1210或网络接口1215从机器、或经由机具网络1250或网络接口1260从机具接收通信的通信单元1228(例如，发射器、收发器)。通信单元1228可以与处理系统集成或与处理系统分离。在一个实施例中，通信单元1228经由I/O端口1229的诊断/OBD端口与机器网络1210和机具网络1250数据通信。
包括一个或多个处理器或处理单元的处理逻辑1226可以处理从通信单元1228接收的通信，所述通信包括农业数据(例如，GPS数据、种植应用数据、土壤特征、植物特征、从机具1240和机器1202的传感器感测的任何数据等)。处理逻辑1226能够如本文所述处理高频和低频土壤/植物测量以确定土壤和植物特性和特征。系统1200包括存储器1205，用于存储数据和处理系统所执行的程序(软件1206)。存储器1205能够存储例如软件成分(如用于分析土壤和种植应用以实施本公开的操作的土壤和植物分析软件)或任何其他的软件应用或模块、图像(例如，作物、土壤、犁沟、土块、行单元等的捕捉图像)、警报、地图等。存储器1205能够是任何已知形式的机器可读非瞬态存储介质(如半导体存储器(例如，闪存；SRAM；DRAM等))或非易失性存储器(如，硬盘或固态驱动器)。该系统还能够包括音频输入/输出子系统(未示出)，其可以包括麦克风和扬声器，用于例如接收和发送语音命令或用于用户认证或授权(例如，生物测定)。
处理系统1220分别经由通信链路1231-1236与存储器1205、机器网络1210、网络接口1215、收割台(header)1280、显示装置1230、显示装置1225和I/O端口1229双向通信。处理系统1220能够与存储器1205集成或与存储器1205分离。
显示装置1225和1230能够为用户或操作者提供可视化用户界面。显示装置可以包括显示控制器。在一个实施例中，显示装置1225是便携式平板装置或计算装置，其具有触摸屏，该触摸屏显示数据(例如，土壤和植物分析数据、种植应用数据、捕捉的图像、本地化视图图层、土壤颜色数据和图像、种子发芽数据的高清田地图、种子环境数据、所种植或收获的数据或其他农业变量或参数、产量图、警报等)以及由农业数据分析软件应用所生成的数据，并且从用户或操作者接收针对田地区域的分解视图从而监测和控制田地操作的输入。操作可以包括机器或机具的构造、报告数据、控制机器或机具(包括传感器和控制器)以及存储生成的数据。显示装置1230可以是显示器(例如，由原始设备制造商(OEM)提供的显示器)，其显示用于局部视图地图层的图像和数据、所应用的流体施用数据、所种植或收获的数据、产量数据、种子发芽数据、种子环境数据、控制机器(例如，种植机、拖拉机、联合收割机、喷雾器等)、操纵所述机器以及通过位于机器或机具上的传感器和控制器来监测所述机器或与所述机器相连接的机具(例如，播种机、联合收割机、喷雾器等)。
驾驶室控制模块1270可以包括用于启用或禁用机器或机具的某些部件或装置的附加控制模块。例如，如果用户或操作者不能使用显示装置中的一个或多个来控制机器或机具，则驾驶室控制模块可以包括开关以关闭或关掉机器或机具的部件或装置。
机具1240包括机具网络1250、处理系统1262、网络接口1260和用于与包括机器1202的其他系统或装置通信的可选的输入/输出端口1266。机具网络1250(例如，控制器局域网(CAN)串行总线协议网络、ISOBUS网络等)包括：泵1256，用于将流体从储罐(多个储罐)1290泵送到机具的施用单元1280、1281、…N；用于感测土壤和植物特性和特征的传感器1252(例如，速度传感器、光波长反射/吸收、电磁波长反射/吸收、温度、电流流动、电导率、X射线荧光、激光诱导击穿光谱、近红外光谱、中红外光谱、远红外光谱、X射线衍射、伽马射线发射、多光谱感测、短波红外、离子选择性电极、化学场效应晶体管、微流体、流动注入分析、电感耦合等离子体、紫外可见或近红外荧光、用于检测种子通过的光声光谱种子传感器、用于检测土壤或沟渠的特征(包括土壤水分、土壤有机物、土壤温度、土壤颜色、种子存在、种子间距、被压实种子的百分比和土壤残留物的存在)的传感器、下压力传感器、致动器阀、用于联合收割机的湿度传感器或流量传感器、用于机器的速度传感器、用于种植机的种子力传感器、用于喷雾器的流体施用传感器或用于机具的真空、提升、下压力传感器、流量传感器等)；用于收集土壤和植物样本以进行土壤和植物分析的取样器1255；控制器1254(例如，GPS接收器)以及用于控制和监测机具的操作的处理系统1262。所述泵控制和监测由机具施加的到作物或土壤的流体施用。能够在作物发育的任何阶段应用流体施用，包括播种时在种植沟内、在单独的沟渠中与种植沟相邻、或在靠近有种子或作物生长的种植区域的区域(例如，在玉米或大豆行之间)内施加流体施用。在其他实施例中，施用器可以是颗粒物质施用器或流体施用器与颗粒物质施用器的组合。
例如，控制器可以包括与多个种子传感器通信的处理器。处理器被构造为处理数据(例如，流体施用数据、种子传感器数据、土壤数据、植物数据、犁沟或沟渠数据)并将经处理的数据传输到处理系统1262或1220。控制器和传感器可以用于监测种植机上的马达和驱动器，所述马达和驱动器包括用于改变植物密度的变速驱动系统。控制器和传感器还可以提供收割幅度(swatch)控制以关闭种植机的各个行或部段。传感器和控制器可以感测单独控制种植机的每行的马达的变化。这些传感器和控制器可以感测用于种植机的每行的输种管中的种子输送速度。
网络接口1260能够是GPS收发器、WLAN收发器(例如WiFi)、红外收发器、蓝牙收发器、以太网或与包括机器1202的其他装置和系统通信的其他接口。网络接口1260可以与机具网络1250集成或者如图12所示与机具网络1250分离。
处理系统1262分别经由通信链路1241-1243与机具网络1250、网络接口1260和I/O端口1266双向通信。
机具经由有线以及也可能无线的双向通信1204而与机器通信。机具网络1250可以直接与机器网络1210通信，或者经由网络接口1215和1260与机器网络1210通信。机具还可以物理联接到用于农业作业(例如，种植、收割、喷洒等)的机器。存储器1205可以是机器可访问的非瞬态介质，其上存储了体现本文描述的方法或功能中的任何一种或多种的一组或多组指令(例如，软件1206)。在系统1200执行软件1206期间，软件1206还可以完全或至少部分地驻留在存储器1205内和/或处理系统1220内，所述存储器和处理系统也构成机器可访问的存储介质。还可以经由网络接口1215在网络上传输或接收软件1206。

Claims (29)

1.一种土壤分析设备，所述土壤分析设备包括：
用来实施低频土壤测量的第一子系统；和
用来实施高频土壤测量的第二子系统，其中所述第二子系统的高频测量是所述第一子系统的低频测量的至少1.25倍。
2.根据权利要求1所述的土壤分析设备，还包括：
第三子系统，所述第三子系统构造为将来自所述第一子系统的测量值与来自所述第二子系统的测量值组合成将在显示装置上显示的土壤特性的空间地图。
3.根据权利要求1所述的土壤分析设备，其中，所述第一子系统和第二子系统呈彼此机械联接、流体连通或电通信中的一种或多种状态。
4.根据权利要求1所述的土壤分析设备，其中，所述第一子系统和第二子系统附接到单个的全地形车辆、多用途地形车辆、皮卡车、联合收割机、拖拉机、种植机、播种机、条播机、肥料撒施机、喷雾器、犁、耙、圆盘耙、松土机、灌溉机具、耕作设备、侧施肥杆或田地中的设备的附属件。
5.根据权利要求1所述的土壤分析设备，其中，所述第一子系统和第二子系统位于实验室装置中。
6.根据权利要求1所述的土壤分析设备，其中，所述第一子系统的测量精度比所述第二子系统的测量精度好至少25％。
7.根据权利要求1所述的土壤分析设备，其中，所述第一子系统和第二子系统中的一个或多个包括用来实施低频测量的第一传感器和用来实施高频测量的第二传感器。
8.根据权利要求1所述的土壤分析设备，其中，所述第一子系统或第二子系统使用伽马射线发射技术来实施非接触式土壤感测，或者所述第一子系统或第二子系统包括安装到航空装置或与航空装置集成的多光谱传感器。
9.一种土壤分析设备，包括：
用来实施第一精度水平的土壤测量的第一子系统；和
用来实施第二精度水平的土壤测量的第二子系统，其中
所述第一子系统的所述第一精度水平比所述第二子系统的所述第二精度水平好至少25％。
10.根据权利要求9所述的土壤分析设备，还包括：
第三子系统，所述第三子系统构造为将来自所述第一子系统的测量值与来自所述第二子系统的测量值组合成将在显示装置上显示的土壤特性的空间地图。
11.根据权利要求9所述的土壤分析设备，其中，所述第一子系统和第二子系统呈彼此机械联接、流体连通或电通信中的一种或多种状态。
12.根据权利要求9所述的土壤分析设备，其中，所述第一子系统和第二子系统都附接到单个的车辆或田地中的设备的附属件。
13.根据权利要求9所述的土壤分析设备，其中，所述第一子系统和第二子系统位于实验室装置中。
14.根据权利要求9所述的土壤分析设备，其中，所述第一子系统或第二子系统中的至少一个包括感测技术，所述感测技术包括光学波长反射/吸收感测、电磁波长反射/吸收感测、温度感测、电流流动、电导率、X射线荧光、激光诱导击穿光谱、近红外光谱、中红外光谱、远红外光谱、X射线衍射、伽马射线发射、多光谱感测、短波红外、离子选择性电极、化学场效应晶体管、微流体、流动注入分析、电感耦合等离子体、紫外可见或近红外荧光、光声光谱中的一种或多种。
15.根据权利要求9所述的土壤分析设备，其中，所述第一子系统或第二子系统中的至少一个包括传感器，以通过与所述土壤直接物理接触来获得土壤测量值。
16.根据权利要求9所述的土壤分析设备，其中，所述第一子系统或第二子系统中的至少一个包括将安装在车辆、设备或航空装置上的远程测量设备。
17.一种植物分析设备，包括：
用来实施低频植物测量的第一子系统；和
用来实施高频植物测量的第二子系统，其中所述第二子系统的高频测量是所述第一子系统的低频测量的至少1.25倍。
18.根据权利要求17所述的植物分析设备，还包括：
第三子系统，所述第三子系统构造为将来自所述第一子系统的测量值与来自所述第二子系统的测量值组合成将在显示装置上显示的植物特性的空间地图。
19.根据权利要求17所述的植物分析设备，其中，所述第一子系统和第二子系统呈彼此机械联接、流体连通或电通信中的一种或多种状态。
20.根据权利要求17所述的植物分析设备，其中，所述第一子系统和第二子系统附接到单个的全地形车辆、多用途地形车辆、皮卡车、联合收割机、拖拉机、种植机、播种机、条播机、肥料撒施机、喷雾器、犁、耙、圆盘耙、松土机、灌溉机具、耕作设备、侧施肥杆或田地中的设备的附属件。
21.根据权利要求15所述的植物分析设备，其中，所述第一子系统和第二子系统位于实验室装置中。
22.根据权利要求17所述的植物分析设备，其中，所述第一子系统的测量精度比所述第二子系统的测量精度好至少25％。
23.根据权利要求17所述的植物分析设备，其中，植物测量包括植物组织的硝酸盐时间测量。
24.根据权利要求17所述的植物分析设备，其中，高频植物测量以每英亩10次测量发生，低频植物测量以每英亩4次测量发生。
25.一种处理系统，包括：
通信单元，其用于从土壤分析设备的第一子系统和第二子系统接收土壤或植物测量数据；和
处理器，所述处理器联接到所述通信单元，所述处理器构造为使来自所述第二子系统的土壤或植物测量数据被绘制在具有多个单元格的空间网格上并且使来自所述第一子系统的土壤或植物测量数据被绘制在同一空间网格上，其中所述第二子系统的土壤或植物测量数据的频率至少是所述第一子系统的土壤或植物测量数据的频率的1.25倍。
26.根据权利要求25所述的处理系统，其中，所述处理器还构造为在所述第二子系统的土壤或植物测量数据的每个数据点周围选择m个单元格，并且确定针对所述第二子系统的土壤或植物测量数据的所述m个单元格的中值测量。
27.根据权利要求26所述的处理系统，其中，所述处理器还构造为实施来自所述第二子系统的所述中值测量相对所述第一子系统的土壤或植物测量数据的第一次线性回归。
28.根据权利要求27所述的处理系统，其中，所述处理器还构造为实施从所述第二子系统的土壤或植物测量数据到所述第一次线性回归的与针对所述第二子系统的经修改的土壤或植物测量数据相关联的回归线的第二次线性回归。
29.根据权利要求28所述的处理系统，其中，所述处理器还构造为将来自所述第二次线性回归的斜率或偏移应用于所述第二子系统的土壤或植物测量数据中的所有单元格以用于最终的校正值。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116584210A (zh) * 2023-07-17 2023-08-15 中国农业大学 一种具有等离子处理功能的牧草播种装置及方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021132195A1 (de) * 2021-12-07 2023-06-07 Lemken Gmbh & Co. Kg Verfahren zum Erfassen einer partiell krumenvertiefenden Maßnahme

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8561472B2 (en) 2007-01-08 2013-10-22 Precision Planting Llc Load sensing pin
WO2012167244A1 (en) 2011-06-03 2012-12-06 Precision Planting, Inc. Agricultural row unit apparatus, systems, and methods
UA118547C2 (uk) 2012-10-24 2019-02-11 Пресіжн Плентінг Елелсі Сільськогосподарські системи, способи і пристрій для загортання борозни
BR112015028728B1 (pt) 2013-05-17 2020-12-08 Precision Planting Llc método para estimar umidade do solo em um campo
WO2019079205A1 (en) * 2017-10-17 2019-04-25 Precision Planting Llc SOIL DETECTION SYSTEMS AND INSTRUMENTS FOR DETECTING DIFFERENT SOIL PARAMETERS
US10416106B1 (en) * 2018-03-02 2019-09-17 Sprinkl.IO LLC Remote wireless moisture sensors for irrigation

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116584210A (zh) * 2023-07-17 2023-08-15 中国农业大学 一种具有等离子处理功能的牧草播种装置及方法
CN116584210B (zh) * 2023-07-17 2023-09-22 中国农业大学 一种具有等离子处理功能的牧草播种装置及方法

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