CN116700122B - 一种自适应肥料补偿的深松施肥控制系统 - Google Patents
一种自适应肥料补偿的深松施肥控制系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116700122B CN116700122B CN202310955605.5A CN202310955605A CN116700122B CN 116700122 B CN116700122 B CN 116700122B CN 202310955605 A CN202310955605 A CN 202310955605A CN 116700122 B CN116700122 B CN 116700122B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fertilizer
- module
- fertilization
- data
- control unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000004720 fertilization Effects 0.000 title claims abstract description 59
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 title claims abstract description 47
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 claims abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 10
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 7
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000000618 nitrogen fertilizer Substances 0.000 claims description 6
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 6
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims description 6
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 6
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims description 5
- 235000021049 nutrient content Nutrition 0.000 claims description 3
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 claims description 3
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 238000013528 artificial neural network Methods 0.000 claims description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 2
- 239000002686 phosphate fertilizer Substances 0.000 claims description 2
- 229940072033 potash Drugs 0.000 claims description 2
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Substances [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 235000015320 potassium carbonate Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000008331 Pinus X rigitaeda Nutrition 0.000 claims 2
- 235000011613 Pinus brutia Nutrition 0.000 claims 2
- 241000018646 Pinus brutia Species 0.000 claims 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 3
- 241000209149 Zea Species 0.000 description 2
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 2
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 1
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- DMBHHRLKUKUOEG-UHFFFAOYSA-N diphenylamine Chemical compound C=1C=CC=CC=1NC1=CC=CC=C1 DMBHHRLKUKUOEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
- G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
- G05B19/0423—Input/output
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01B—SOIL WORKING IN AGRICULTURE OR FORESTRY; PARTS, DETAILS, OR ACCESSORIES OF AGRICULTURAL MACHINES OR IMPLEMENTS, IN GENERAL
- A01B49/00—Combined machines
- A01B49/04—Combinations of soil-working tools with non-soil-working tools, e.g. planting tools
- A01B49/06—Combinations of soil-working tools with non-soil-working tools, e.g. planting tools for sowing or fertilising
- A01B49/065—Combinations of soil-working tools with non-soil-working tools, e.g. planting tools for sowing or fertilising the soil-working tools being actively driven
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01C—PLANTING; SOWING; FERTILISING
- A01C15/00—Fertiliser distributors
- A01C15/005—Undercarriages, tanks, hoppers, stirrers specially adapted for seeders or fertiliser distributors
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01C—PLANTING; SOWING; FERTILISING
- A01C15/00—Fertiliser distributors
- A01C15/16—Fertiliser distributors with means for pushing out the fertiliser, e.g. by a roller
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01C—PLANTING; SOWING; FERTILISING
- A01C21/00—Methods of fertilising, sowing or planting
- A01C21/005—Following a specific plan, e.g. pattern
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01C—PLANTING; SOWING; FERTILISING
- A01C21/00—Methods of fertilising, sowing or planting
- A01C21/007—Determining fertilization requirements
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/20—Pc systems
- G05B2219/24—Pc safety
- G05B2219/24215—Scada supervisory control and data acquisition
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Soil Sciences (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Fertilizing (AREA)
Abstract
本发明属于农业施肥技术领域，尤其为一种自适应肥料补偿的深松施肥控制系统，包括数据采集模块、数据处理模块和深松施肥控制模块，所述数据采集模块包括无人机、高光谱相机、主控单元1、5G模块和北斗定位模块1，所述高光谱相机搭载在无人机上。本发明通过无人机载高光谱的方式提高了土壤数据采集的效率，另外扩展了土壤养分预测后的一系列工作，实现了根据土壤养分指导施肥的功能，同时使用双倾角传感器对耕地深度进行精准监测，使用霍尔传感器对工作面积进行计算，均给出了有效计算公式，从数据采集、传输到处理、控制均制定了完整的方案，使深松施肥一体机自动实现“因地制宜”。
Description
技术领域
本发明涉及农业施肥技术领域，具体为一种自适应肥料补偿的深松施肥控制系统。
背景技术
已有深松施肥控制技术可以拆分为深松控制技术和施肥控制技术，控制依据分别包括以下几个方面:
深松控制技术：1）耕深控制器通过耕深信号和阻力信号等判断当前耕作情况并计算输出信号，通过提升电机驱动器控制提升电机对农具的升降。2）通过建立深松深度与某一物理量的函数关系，进而通过监测这一物理量来控制耕地深度。3）使用传感器结合单片机获得深松铲入土深度，并展示在显示屏，便于实时调整深松深度。
其中技术3）最为常见，应用在机器上的传感器主要分为超声波传感器和倾角传感器。第一种使用超声波传感器可以测得传感器到地面的距离值，将距离值传送到控制器，通过设定程序计算出耕深。第二种通过在牵引机身和拉杆等位置安装倾角传感器，通过拉杆的角度变化结合机身的角度变化获得最终的耕地深度。
施肥控制技术：1）通过测量机构测量机器行进的速度，单片机通过控制电机调整施肥速率，实现根据行进速度调整施肥的速率，进而达到区域定量施肥的效果。2）通过输入作物生长所需的肥量控制马达带动排肥。3）高光谱测作物光谱信息，专家系统根据光谱信息调整施肥。
上述技术均实现了对深松施肥作业的有效控制，但依然存在以下问题：
1）建立深松深度与某一物理量关系的方法，一方面需要多种传感器测量参与建模的变量，一方面需要验证建模的效果，实现比较复杂。利用超声波传感器测量耕地深度的方法，测量精度易受到地面杂物的影响；另外，使用倾角传感器的大多数研究中，没有同时考虑机器上坡和下坡时对耕地深度的计算误差。
2）在施肥控制技术上，缺少对土壤实际养分含量的关注，即使存在依据土壤养分精准施肥的研究，也缺少数据和计算方法的支撑。
因此我们提出了一种自适应肥料补偿的深松施肥控制系统来解决上述问题。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种自适应肥料补偿的深松施肥控制系统，解决了上述背景技术中所提出的问题。
（二）技术方案
本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
一种自适应肥料补偿的深松施肥控制系统，包括数据采集模块、数据处理模块和深松施肥控制模块。
所述数据采集模块包括无人机、高光谱相机、主控单元1、5G模块1和北斗定位模块1，所述高光谱相机搭载在无人机上，所述主控单元1将收集到的数据采用5G的通信方式发送至本地服务器。
所述数据处理模块对高光谱相机采集到的高光谱信息进行处理，所述数据处理模块对高光谱图像进行坐标加载并提取光谱曲线。
所述深松施肥控制模块包括主控单元2、5G模块2、倾角传感器、深松施肥一体机、北斗定位模块2和LCD显示屏，深松施肥一体机包括牵引机和深松施肥装置，深松施肥装置的后部设置有施肥装置，深松施肥装置的前部设置有深松铲，倾角传感器用于测量深松铲的入地深度，倾角传感器设置为2个，分别为倾角传感器1和倾角传感器2，用于测量地面水平和不水平的两种情况，倾角传感器1和倾角传感器2分别位于牵引机身和连接深松铲的拉杆上，倾角传感器通过串口的方式与主控单元2相连，主控单元2解析倾角传感器传来的数据并将其转换为耕地深度，所述主控单元2计算完耕地深度后，将数据展示在LCD显示屏的指定位置上，施肥装置包含3个肥箱和用于控制施肥的控制电机和排肥轴，3个所述肥箱分别装有氮肥、磷肥、钾肥，主控单元2通过5G模块2接收到相应数据后，提取氮磷钾含量，分别与提前设定的基准作比对，深松施肥一体机上安装有用于测量机器前进距离的霍尔传感器。
进一步地，所述主控单元2通过控制电机带动排肥轴分别排出的肥量，使土壤中N-P2O5-K2O的比例保持在14:18:13。
进一步地，所述主控单元1采用FPGA芯片，高光谱相机通过Camera Link接口与主控单元1相联，将5G模块1与FPGA芯片通过USB接口连接起来,北斗定位模块1以串口的方式连接在FPGA芯片上。
进一步地，在FPGA芯片上设计高光谱图像采集和预处理的逻辑电路，包括对图像进行去噪、校正、配准等处理，生成符合5G通信标准要求的数据格式，将预处理后的图像数据通过5G模块1进行无线传输，同时在FPGA内部设计相应的5G通信协议栈和调制解调等逻辑电路，以确保数据传输的正确性和稳定性。
进一步地，所述主控单元2采用STM32单片机，5G模块2以USB的方式与STM32单片机相连进行数据的接收。
进一步地，所述倾角传感器1、倾角传感器2和北斗定位模块2分别连接到STM32单片机的数据收发串口，STM32单片机采用并口的方式将数据展示在LCD显示屏上。
（三）有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种自适应肥料补偿的深松施肥控制系统，具备以下有益效果：
本发明，通过无人机载高光谱的方式提高了土壤数据采集的效率，另外扩展了土壤养分预测后的一系列工作，实现了根据土壤养分指导施肥的功能，同时使用双倾角传感器对耕地深度进行精准监测，使用霍尔传感器对工作面积进行计算，均给出了有效计算公式，从数据采集、传输到处理、控制均制定了完整的方案，使深松施肥一体机自动实现“因地制宜”。
附图说明
图1为本发明系统原理图；
图2为本发明上坡时深松施肥一体机耕地深度计算示意图；
图3为本发明深松施肥控制系统流程图；
图4为本发明主控单元1结构示意图；
图5为本发明主控单元2结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
如图3所示，一种自适应肥料补偿的深松施肥控制系统，为克服已有技术存在的多个问题，本发明采用无人机载的高光谱相机对地块进行拍照，将获得的高光谱信息通过5G无线通信方式传输给本地服务器对高光谱数据进行处理，得到相应地块的土壤信息（氮、磷、钾含量）以及地理坐标，进而根据上述信息计算单位地块施肥量，并反馈至处于待机状态的深松施肥一体机，当深松施肥一体机工作时，深松施肥一体机上装配的控制模块根据每个地块的信息自动控制施肥量，使氮磷钾的比例与预设的14:18:13一致。本发明提升了现有技术中深松深度控制和施肥控制的性能，解决了深松施肥作业中的深松深度控制和监测、施肥控制、面积统计的关键技术问题。
一种自适应肥料补偿的深松施肥控制系统，包括数据采集模块、数据处理模块和深松施肥控制模块。
数据采集模块主要包括：无人机、高光谱相机、主控单元1、5G模块1和北斗定位模块1，具体实地工作时，将高光谱相机搭载在无人机上，无人机按照预设的路线在区域内进行高光谱数据收集，由于无人机携带高光谱相机拍摄的效果受到背景噪声和镜头畸变的影响，需要首先对图像进行预处理，包括对高光谱图像畸变校正、噪声去除等，然后主控单元1将收集到的数据采用5G的通信方式发送至本地服务器。
数据处理模块主要是对收集到的高光谱信息进行处理。对高光谱图像进行坐标加载，提取光谱曲线，并结合光谱特征建立相应的土壤元素含量预测模型，这里采用精度较高的反向传播神经网络的建模方法构建反演模型。最后将模块得到的土壤各个养分含量预测值传输至农机上的数据接收装置。
深松施肥控制模块包括：主控单元2、5G模块2、倾角传感器、深松施肥一体机、北斗定位模块2和LCD显示屏。深松施肥一体机包括牵引机和深松施肥装置，深松施肥装置的后部设置有施肥装置，深松施肥装置的前部设置有深松铲，深松施肥一体机在工作时，深松铲在前用于深松。倾角传感器适用于测量深松铲的入地深度，为了减少地面并不经常是完全水平带来的测量误差，倾角传感器设置为2个，分别为倾角传感器1和倾角传感器2，分别位于牵引机身和连接深松铲的拉杆上。倾角传感器通过串口的方式与控制模块2相连，控制模块2解析倾角传感器传来的数据并将其转换为耕地深度。如图2所示，机手通过控制操纵杆带动拉杆AB提升或下降，进一步带动后方深松铲提升或下降，点B下降的高度就是深松铲进入土壤的深度，即深松深度。
针对农机在水平、上坡和下坡路段工作时的不同情况，以上坡为例。如图2所示，首先读取深松铲刚好接触地面时产生的车身角度和拉杆的倾斜角度/>，此时的/>是针对垂直反向的角，而实际要参与计算的是角/>，得到/>，并记录此时点A距离地面的高度为/>，点B距离地面的高度为/>，其中/>。当农机在作业过程中，读取此时产生的车身角度/>和拉杆的倾斜角度/>，得到/>，并记录此时点B距离地面的高度为/>，其中/>= />，因此，得到耕地深度。
当主控单元2计算完耕地深度后，将数据展示在LCD显示屏的指定位置上，方便机手查看并根据当前土壤状况及时控制操纵杆做出调节。
施肥装置包含3个肥箱和用于控制施肥的控制电机和排肥轴，3个所述肥箱分别装有氮肥、磷肥、钾肥。主控单元2通过5G模块2接收到相应数据后，提取氮磷钾含量（记为），分别与提前设定的基准作比对（以在吉林省东部种植玉米，并且产量水平在600公斤/亩为例，按照《2021年春季主要农作物科学施肥指导意见》，配方肥建议在23公斤/亩，按照14-18-13（N-P2O5-K2O）的比例，计算得到一亩地玉米所需的氮肥为7.16公斤，磷肥为9.2公斤，钾肥为6.64公斤。因此，将一亩地拆分分为/>个单位地块，就可以计算出单位地块所需的肥量分为别/>），主控单元2通过控制电机带动排肥轴分别排出的肥量，从而使此时的土壤中N-P2O5-K2O的比例保持在14-18-13，实现自动缺肥补偿。
除了深松和施肥的控制，系统还具有计算作业面积的功能，通过在深松施肥一体机上安装霍尔传感器，测量机器前进的距离，结合机器幅宽，进而计算实际工作面积。具体实施过程为：记录深松施肥一体机轮胎的周长为，霍尔传感器和轮胎轴承同轴安装，同时与主控单元的IO引脚相连，已知霍尔传感器一圈有12个钢珠，随着轮胎转一圈就会产生12个脉冲信号，可以计算1个脉冲信号产生的距离是/>；主控单元通过对脉冲进行计数，记为/>，就可以得到机器前进的距离/>，结合机器的幅宽/>，得到实际的作业面积/>。
一种基于土壤状况的自动深松施肥控制系统流程如图3所示：
详细系统流程如下：
Step1：无人机搭载高光谱相机，按照预设的路线采集土壤信息。
Step2：主控单元1将提前制定好的标志位填加到采集数据上，并通过5G的形式将整体数据发送至本地服务器。
Step3：本地服务器根据标志位验证数据队列，若符合则接收并存储，同时提取有效信息带入数据处理模块，得到所需的氮磷钾施肥量，将上述信息（包括地块经纬度）发送至深松施肥一体机上的数据接收端。
Step4：主控单元2提取接收到的数据，在行进的过程中，由北斗定位模块2获取当前经纬度，主控单元2根据实际经纬度与接收到的地块经纬度作比对，控制施肥装置在相应位置的施肥量，另外，主控单元2以串口的方式接收倾角传感器传来的数据，并进行提取运算。
其中主控单元1采用FPGA芯片，如图4所示。高光谱相机通过Camera Link接口与之相联，将5G模块1与FPGA芯片通过USB接口连接起来,同时将北斗定位模块1以串口的方式连接在FPGA芯片上。在FPGA芯片上设计高光谱图像采集和预处理的逻辑电路，包括对图像进行去噪、校正、配准等处理，生成符合5G通信标准要求的数据格式。将预处理后的图像数据通过5G模块1进行无线传输，同时在FPGA内部设计相应的5G通信协议栈和调制解调等逻辑电路，以确保数据传输的正确性和稳定性。
由于主控单元2并不需要对图像数据进行接收与转发，因此选用STM32单片机，如图5所示。其中5G以USB的方式与单片机接口连接起来，两个倾角传感器和北斗定位模块2分别连接到单片机的数据收发串口，将上述数据处理后，采用并口的方式将数据展示在LCD上。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种自适应肥料补偿的深松施肥控制系统，包括数据采集模块、数据处理模块和深松施肥控制模块，其特征在于：
所述数据采集模块包括无人机、高光谱相机、主控单元1、5G模块1和北斗定位模块1，所述高光谱相机搭载在无人机上，所述主控单元1将收集到的数据采用5G的通信方式发送至本地服务器；
所述数据处理模块对高光谱相机采集到的高光谱信息进行处理，所述数据处理模块对高光谱图像进行坐标加载并提取光谱曲线，并结合光谱特征建立相应的土壤元素含量预测模型，这里采用精度较高的反向传播神经网络的建模方法构建反演模型，最后将模块得到的土壤各个养分含量预测值传输至农机上的数据接收装置；
所述深松施肥控制模块包括主控单元2、5G模块2、倾角传感器、深松施肥一体机、北斗定位模块2和LCD显示屏，深松施肥一体机包括牵引机和深松施肥装置，深松施肥装置的后部设置有施肥装置，深松施肥装置的前部设置有深松铲，倾角传感器用于测量深松铲的入地深度，倾角传感器设置为2个，分别为倾角传感器1和倾角传感器2，用于测量地面水平和不水平的两种情况，倾角传感器1和倾角传感器2分别位于牵引机身和连接深松铲的拉杆上，倾角传感器通过串口的方式与主控单元2相连，主控单元2解析倾角传感器传来的数据并将其转换为耕地深度，所述主控单元2计算完耕地深度后，将数据展示在LCD显示屏的指定位置上，施肥装置包含3个肥箱和用于控制施肥的控制电机和排肥轴，3个所述肥箱分别装有氮肥、磷肥、钾肥，5G模块2接收数据采集模块得到的土壤各个养分含量预测值，主控单元2通过5G模块2接收到相应数据后，提取氮磷钾含量，分别与提前设定的基准作比对，深松施肥一体机上安装有用于测量机器前进距离的霍尔传感器，针对农机在水平、上坡和下坡路段工作时的不同情况，首先读取深松铲刚好接触地面时产生的车身角度和拉杆的倾斜角度/>，此时的/>是针对垂直反向的角，而实际要参与计算的是角/>，得到/>，并记录此时点A距离地面的高度为/>，点B距离地面的高度为/>，A为拉杆的上端，B为拉杆的下端，其中/>，当农机在作业过程中，读取此时产生的车身角度和拉杆的倾斜角度/>，得到/>，并记录此时点B距离地面的高度为/>，其中/>= />，因此，得到耕地深度。
2.根据权利要求1所述的一种自适应肥料补偿的深松施肥控制系统，其特征在于：所述主控单元2通过控制电机带动排肥轴分别排出的肥量，氮磷钾含量分别记为/>，单位地块所需的肥量分别为/>，使土壤中N-P2O5-K2O的比例保持在14:18:13。
3.根据权利要求1所述的一种自适应肥料补偿的深松施肥控制系统，其特征在于：所述主控单元1采用FPGA芯片，高光谱相机通过Camera Link接口与主控单元1相联，将5G模块1与FPGA芯片通过USB接口连接起来,北斗定位模块1以串口的方式连接在FPGA芯片上。
4.根据权利要求3所述的一种自适应肥料补偿的深松施肥控制系统，其特征在于：在FPGA芯片上设计高光谱图像采集和预处理的逻辑电路，包括对图像进行去噪、校正、配准处理，生成符合5G通信标准要求的数据格式，将预处理后的图像数据通过5G模块1进行无线传输，同时在FPGA内部设计相应的5G通信协议栈和调制解调逻辑电路，以确保数据传输的正确性和稳定性。
5.根据权利要求1所述的一种自适应肥料补偿的深松施肥控制系统，其特征在于：所述主控单元2采用STM32单片机，5G模块2以USB的方式与STM32单片机相连进行数据的接收。
6.根据权利要求5所述的一种自适应肥料补偿的深松施肥控制系统，其特征在于：所述倾角传感器1、倾角传感器2和北斗定位模块2分别连接到STM32单片机的数据收发串口，STM32单片机采用并口的方式将数据展示在LCD显示屏上。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310955605.5A CN116700122B (zh) | 2023-08-01 | 2023-08-01 | 一种自适应肥料补偿的深松施肥控制系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310955605.5A CN116700122B (zh) | 2023-08-01 | 2023-08-01 | 一种自适应肥料补偿的深松施肥控制系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116700122A CN116700122A (zh) | 2023-09-05 |
| CN116700122B true CN116700122B (zh) | 2023-10-13 |
Family
ID=87824262
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310955605.5A Active CN116700122B (zh) | 2023-08-01 | 2023-08-01 | 一种自适应肥料补偿的深松施肥控制系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116700122B (zh) |
Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201638046U (zh) * | 2010-04-15 | 2010-11-17 | 吉林农业大学 | 基于归一化植被指数的玉米氮肥变量施肥控制装置 |
| JP2011254711A (ja) * | 2010-06-05 | 2011-12-22 | Zukosha:Kk | 施肥マップ生成システム，その方法，産業用ヘリコプタ，サーバ，可変施肥機 |
| CN104793552A (zh) * | 2015-03-25 | 2015-07-22 | 江苏大学 | 一种智能化深松整地作业质量监控系统 |
| CN105547366A (zh) * | 2015-12-30 | 2016-05-04 | 东北农业大学 | 微小型无人机农作物信息获取与施肥灌溉指导装置 |
| CN105987679A (zh) * | 2016-04-27 | 2016-10-05 | 中电科卫星导航运营服务有限公司 | 农机具深松作业的远程实时监测系统及面积测算方法 |
| CN106370145A (zh) * | 2016-11-28 | 2017-02-01 | 长春理工大学 | 一种深松机耕地深度监测装置及方法 |
| CN106441199A (zh) * | 2016-10-12 | 2017-02-22 | 中国农业大学 | 一种开沟机作业质量监测系统及方法 |
| CN106717395A (zh) * | 2017-03-09 | 2017-05-31 | 山东农业大学 | 一种智能化分层可控的精量深松施肥装置 |
| CN106843062A (zh) * | 2017-03-08 | 2017-06-13 | 江苏大学 | 智能变量施肥控制系统及控制方法 |
| CN107493703A (zh) * | 2017-09-18 | 2017-12-22 | 河北农业大学 | 一种深松整地联合作业机作业质量测控系统及方法 |
| CN108605450A (zh) * | 2018-04-08 | 2018-10-02 | 昆明理工大学 | 一种旋耕深松施肥机 |
| CN110352650A (zh) * | 2019-06-26 | 2019-10-22 | 哈尔滨航天恒星数据系统科技有限公司 | 用于深松作业质量监测的装置和方法 |
| WO2019239363A1 (en) * | 2018-06-15 | 2019-12-19 | BMK - Engineering d.o.o. Brežice | Tractor attachment for loosening and deep root fertilisation of soil |
| KR20210063016A (ko) * | 2019-11-22 | 2021-06-01 | 주식회사 공간정보 | 작물 재배면적 추출방법 및 프로그램 |
| CN216163218U (zh) * | 2021-11-02 | 2022-04-05 | 四川省烟草公司凉山州公司 | 一种深松施肥机深松深度检测与施肥控制装置 |
-
2023
- 2023-08-01 CN CN202310955605.5A patent/CN116700122B/zh active Active
Patent Citations (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201638046U (zh) * | 2010-04-15 | 2010-11-17 | 吉林农业大学 | 基于归一化植被指数的玉米氮肥变量施肥控制装置 |
| JP2011254711A (ja) * | 2010-06-05 | 2011-12-22 | Zukosha:Kk | 施肥マップ生成システム，その方法，産業用ヘリコプタ，サーバ，可変施肥機 |
| CN104793552A (zh) * | 2015-03-25 | 2015-07-22 | 江苏大学 | 一种智能化深松整地作业质量监控系统 |
| CN105547366A (zh) * | 2015-12-30 | 2016-05-04 | 东北农业大学 | 微小型无人机农作物信息获取与施肥灌溉指导装置 |
| CN105987679A (zh) * | 2016-04-27 | 2016-10-05 | 中电科卫星导航运营服务有限公司 | 农机具深松作业的远程实时监测系统及面积测算方法 |
| CN106441199A (zh) * | 2016-10-12 | 2017-02-22 | 中国农业大学 | 一种开沟机作业质量监测系统及方法 |
| CN106370145A (zh) * | 2016-11-28 | 2017-02-01 | 长春理工大学 | 一种深松机耕地深度监测装置及方法 |
| CN106843062A (zh) * | 2017-03-08 | 2017-06-13 | 江苏大学 | 智能变量施肥控制系统及控制方法 |
| CN106717395A (zh) * | 2017-03-09 | 2017-05-31 | 山东农业大学 | 一种智能化分层可控的精量深松施肥装置 |
| CN107493703A (zh) * | 2017-09-18 | 2017-12-22 | 河北农业大学 | 一种深松整地联合作业机作业质量测控系统及方法 |
| CN108605450A (zh) * | 2018-04-08 | 2018-10-02 | 昆明理工大学 | 一种旋耕深松施肥机 |
| WO2019239363A1 (en) * | 2018-06-15 | 2019-12-19 | BMK - Engineering d.o.o. Brežice | Tractor attachment for loosening and deep root fertilisation of soil |
| CN110352650A (zh) * | 2019-06-26 | 2019-10-22 | 哈尔滨航天恒星数据系统科技有限公司 | 用于深松作业质量监测的装置和方法 |
| KR20210063016A (ko) * | 2019-11-22 | 2021-06-01 | 주식회사 공간정보 | 작물 재배면적 추출방법 및 프로그램 |
| CN216163218U (zh) * | 2021-11-02 | 2022-04-05 | 四川省烟草公司凉山州公司 | 一种深松施肥机深松深度检测与施肥控制装置 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 孙永佳 ; 孙宜田 ; 沈景新 ; 李青龙 ; 张波 ; 窦青青 ; .免耕精量施肥播种机监控系统的研制.农机化研究.2018,(第01期),全文. * |
| 孟长伊 ; 李广宇 ; 郝宇佳 ; 杨少奇 ; 张含思 ; 张磊 ; 李剑飞 ; .一种多功能深松施肥机的设计与田间试验效果.山东农业科学.2014,(第12期),全文. * |
| 米国华 ; 伍大利 ; 陈延玲 ; 夏婷婷 ; 冯国忠 ; 李前 ; 石东峰 ; 苏效坡 ; 高强 ; .东北玉米化肥减施增效技术途径探讨.中国农业科学.2018,(第14期),全文. * |
| 黄家怿 ; 唐观荣 ; 冯大春 ; 王书阳 ; 潘明 ; .农机深松整地作业监测系统的设计与实现.现代农业装备.2017,(第03期),全文. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116700122A (zh) | 2023-09-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20220124969A1 (en) | Systems and methods for control, monitoring and mapping of agricultural applications | |
| US11235772B2 (en) | Slip control system for an off-road vehicle | |
| CN106892009A (zh) | 一种北斗导航无人驾驶全液压多功能拖拉机及其控制方法 | |
| US20200236836A1 (en) | System and method for controlling the operation of an agricultural implement based on determined soil moisture content | |
| CN102523808B (zh) | 新型双轴双调节精准变量施肥机及施肥方法 | |
| CN110352650A (zh) | 用于深松作业质量监测的装置和方法 | |
| CN111373908A (zh) | 利用北斗导航实现精密播种施肥的控制系统及其方法 | |
| CN105723899A (zh) | 一种自走式遥控点施施肥机及遥控点施施肥方法 | |
| CN206734437U (zh) | 一种北斗导航无人驾驶全液压多功能拖拉机 | |
| CN112461899A (zh) | 一种变量施肥系统及其控制方法 | |
| CN116700122B (zh) | 一种自适应肥料补偿的深松施肥控制系统 | |
| CN209449194U (zh) | 一种基于北斗导航的智能化小麦精量播种施肥作业机 | |
| CN212116163U (zh) | 利用北斗导航实现精密播种施肥的控制系统 | |
| Yin et al. | Method and system of plowing depth online sensing for reversible plough | |
| US11576294B2 (en) | Agricultural work system | |
| CN210691110U (zh) | 一种基于北斗导航的农业机械姿态监测装置 | |
| CN109819757B (zh) | 一种联合收获机的收获边界定位跟踪系统及方法 | |
| CN116897668A (zh) | 一种电驱农作物播种施肥控制方法及系统 | |
| CN116636362A (zh) | 一种用于土壤养分改良的设备及方法 | |
| US20200170174A1 (en) | System and method for generating a prescription map for an agricultural implement based on soil compaction | |
| Dampney et al. | Precision Agriculture in England: Current Practice and Research‐Based Advice to Farmers | |
| CN114568077B (zh) | 一种基于动态处方图的变量播种控制系统及方法 | |
| CN214205854U (zh) | 基于rtd定位的耕深及计亩装置 | |
| CN205941911U (zh) | 北斗深松检测仪 | |
| JP7331984B1 (ja) | 作業車両 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |