一、引言
我国是一个农业大国, 农业是国民经济的基础, 农业稳定对于我国发展具有重要意义[1]。当前我国经济发展进入新常态, 发展现代农业是我国农业发展的必由之路。《中共中央国务院关于积极发展现代农业扎实推进社会主义新农村建设的若干意见》中明确指出:农业丰则基础强, 农民富则国家盛, 农村稳则社会安。培养新型农民发展农业, 提高农业水利化、机械化和信息化水平, 提高土地产出率、资源利用率和农业劳动生产率。农药喷洒是农业生产中的重要环节, 农药喷洒智能化对于提高农业生产水平具有重要促进作用[2]。当前, 智能化农药喷洒具有一定的提升空间。一方面农药的科学喷洒需要研究, 如农药喷洒的剂量、针对性、有效性等;另一方面提高农药喷洒的效率需要研究, 如农药喷洒方式方法等。
鉴于此, 本文在综合当前农业农药喷洒智能化研究成果的基础上, 采用电气自动化技术对农药喷洒智能控制体系进行了研究。面向蔬菜大棚构建了农药喷洒应用系统模型, 对模型各部分的电气组成及工作原理进行了阐述, 对控制协议及工作流程进行了介绍, 对基于上位机的智能化人机交互模式进行了说明。本文工作对智能化农药喷洒工作进行了探索, 对现代农业具有一定的促进意义和应用实践价值。
二、系统模型及工作原理
在蔬菜大棚内分割为N个不同的种植区域, 每个种植区域部署有监控摄像机、农药喷洒喷头。系统主控室内部署有农药喷洒自动控制上位机, 上位机连接有显示器及RS232等外部设施;蔬菜大棚中的摄像机通过视频线接入上位机中, 农药喷洒喷头通过农药输送管道与不同的农药泵向连, 农药泵的电机电源线与一个继电器相连, 继电器的控制端通过数据线与上位机的RS232端相连。上位机通过网线与外部的农药喷洒大数据中心相连。系统模型如图1所示。
本系统的工作流程为:第一步, 通过每个种植区的监控摄像头, 对种植区作物的生长情况进行监测;第二步, 对获取的影像进行处理后, 传入农药喷洒大数据中心;第三步, 通过农药喷洒大数据中心反馈的信息, 生成农药喷洒方案;第四步, 通过上位机向农药水泵发送命令, 实现精准农药喷洒。
三、系统模块设计
(一) 农药喷洒大数据中心
农药喷洒大数据中心的主要功能为:第一, 能够接收特定格式的图像信息;第二, 能够基于接收的图像进行病虫害等数据库影像资料的数据匹配;第三, 能够产生鉴定报告, 明确当前植被的健康状态;第四, 对于需要进行农药喷洒的情况, 大数据中心能够生成农药喷洒方案。其格式要素为:农药配方、农药喷洒周期、复检日期等。
农药喷洒大数据中心的功能实现方案为:第一, 构建植被病虫害数据库、植被农药喷洒方案数据库。此类数据库的构建可采用SQL关系型数据库, 构建对应的植被病虫害类型表格、病虫害外部表现表格、农药配方表格、农药喷洒方案表格等。第二, 构建面向植被的病虫害识别平台。综合运用模式识别技术、智能卷积技术, 对系统接收到的图片信息特征进行提取;进而通过基于网格的微观匹配比较, 实现对数据库中对应病虫害特例的锁定。第三, 把病虫害名称作为输入参数, 遍历植被农药喷洒方案数据库, 输出对应的解决方案。
(二) 上位机功能设计
上位机的功能主要包括基于RS232接口的串口通信、基于网络的TCPIP信息通信、基于VGA数据接口的视频信息接收。主要设计包括以下三个方面:第一, RS232通信协议设计。上位机通过RS232接口与多个不同的农药水泵控制器相连, 本系统通过设定的RS232通信协议实现对不同农药水泵的控制。通信协议为:起始位两个字符05H、05H;水泵标识位两位从00到FF;控制命令码一位, 0H代表关闭阀门, 1H代表打开阀门, 结束位两个字符FF、FF, 奇偶校验位1位。第二, 视频监控功能设计。通过基于JAVA的视频采集类JMF, 对前端Web摄像头进行驱动, 实现对植被图片的形成。利用MP4图像压缩函数, 对采集的视频信息进行格式化, 进而通过流媒体转化实现对植被信息的实时传输。第三, 通过在编程软件中引入Web服务, 实现对农药喷洒大数据中心服务的网络应用。
四、结语
为了更好的提高农药喷洒智能控制效果, 优化面向蔬菜大棚的农药喷洒控制电气方案, 本文对农药喷洒智能控制系统进行了研究。给出了系统架构模型, 并对系统整体运行原理及流程、各模块功能作用进行了逐一说明。本系统的特点有两项:第一, 引入了农药喷洒大数据中心的概念, 为智能化农药喷洒提供了智力支持;第二, 给出了基于实际数据采集、分析的精准农药喷洒实施方案和工作流程。本文工作对智能化农药喷洒工作进行了探索, 对现代农业具有一定的促进意义和应用实践价值。
摘要：民以食为天, 农业作为第一产业在我国经济体系中具有重要基础性地位。在农业生产中, 农药具有杀虫、杀菌、杀灭有害虫类的作用, 对保障、促进农作物的成长具有积极效用。随着我国发展现代农业政策的不断推出, 利用现代信息技术优化农业生产作业的驱动力不断增强。在此背景下, 本文面向蔬菜大棚, 采用电气自动化技术对农药喷洒智能控制系统进行了研究。构建了农药喷洒智能控制系统模型, 对模型各部分的工作原理进行了阐述, 对模块设计理念进行了介绍。
关键词：农药喷洒,智能控制,系统研究,蔬菜大棚
参考文献
[1] 薛新宇.航空施药技术应用及对水稻品质影响研究[D].南京农业大学, 2013.
[2] 简翔成.“农用无人机”喷洒农药试验与应用分析[J].南方农机, 2018 (11) :34-35.