一种快速优化施药参数的方法技术

一种快速优化施药参数的方法，在喷洒时首先进行试作业，在试作业过程药液中加入可与作业作物颜色区别的对比颜料进行喷洒后进行图像采集；使用数据链将采集到的图像传送到计算机或云端进行快速计算分析，对作业效果进行预判，基于作业效果的预判，调整和确定作业参数。本方法可实现通过全程数字化的处理，比传统参数优化方法节省90%的时间，而且成本低、方便快捷。

【技术实现步骤摘要】
一种快速优化施药参数的方法
本专利技术涉及农业
，特别涉及一种农业施药中快速优化施药参数的方法，属于精准农业

技术介绍
目前，农作物病虫害的防控大部分需要依靠茎叶喷雾的方式实现。传统茎叶喷雾的施药器械有背负式喷雾器、喷杆喷雾机等，而近年来发展起来基于无人飞机的航空茎叶喷雾法由于具有效率高、适应性强、人机分离等优点，已经逐渐成为病虫害防控中重要的一种方法。当前，采用无人机对农作物进行茎叶喷施时，对同一种作物，通常采用基于经验的施药参数，而且通常不管病虫害的严重程度和发生位置，都采用同一种飞行高度、同一种速度，同一种喷头流量，难以达到精准施药的目的。这种一种参数打所有病虫害的方式还容易造成农药过量施用或者喷施不足，导致环境污染、农业生产成本增加等问题。实际上，精准防控病虫害需要根据作物冠层的特点、病虫害发生的严重度、药剂的特点等综合评估药剂喷施的具体位置、农药剂量、施药环境条件要求的。无人机由于机架结构不同、喷洒系统不同、载重量不同等，同一种飞行参数，比如同一种飞行高度、飞行速度和喷头流量，其雾滴在同一种作物冠层中的分布特点不一样。因此，为了达到精准施药目的，任何一种无人机在喷施农药之前，均应先评估其本次作业的最优参数，再根据最优喷施参数喷洒农药。目前，筛选无人机最优喷施参数的方法，经常采用雾滴卡法和叶片洗脱法采集施药作业的雾滴沉降样本进行分析分别介绍如下：雾滴卡法：(1)将水敏纸(或其他试纸)固定在叶片或者PVC管上（图1）；（2）无人飞机喷雾；（3）人工去田间收集雾滴卡；（4）将雾滴卡带回室内扫描；（5）通过DepositScan等雾滴分析软件对单张雾滴卡进行分析；（6）导出单张雾滴卡分析数据；（7）汇总所有雾滴卡数据；（8）对所有采集点的雾滴数据进行分析，判断雾滴在田间和作物冠层的沉积分布；（9）根据不同参数下雾滴的沉积分布，筛选出无人飞机喷施最优参数。叶片洗脱法：叶片洗脱法评估无人飞机喷施质量的流程大致分为以下步骤：（1）配置染色剂溶液（诱惑红、罗丹明等染色剂）；（2）无人飞机喷洒染色剂溶液；（3）人工去田间将相应部位的叶片剪接下来分别装入自封袋中；（4）将叶片带回室内，12小时之内需要用蒸馏水对叶片进行洗脱；（5）用过滤器过滤洗脱液；（6）将过滤好的洗脱液在紫外分光光度计或酶标仪中测量洗脱液的吸光值；（7）测量染色剂标准液的吸光值，建立标准曲线；（8）根据标准曲线中吸光值和染色剂浓度的对应关系，求出叶片洗脱液中染色剂的浓度；（9）根据叶片洗脱液染色剂的浓度和单位面积内染色剂的喷洒量，求出叶片上染色剂的沉积量；（10）通过比较叶片上染色剂的沉积量来评估雾滴在田间和作物冠层不同部位的沉积量，从而评估无人飞机的喷雾质量。可以看出,上述两种传统方法步骤非常繁琐,而且耗时、耗人工、劳动强度大，同时雾滴采集过程中所使用的材料（水敏纸、过滤器、蒸馏水等）和仪器（分光光度计、酶标仪、扫描仪等）也比较昂贵。因此,上述两种方法不能方便快捷地测得无人飞机在不同作物和不同喷施飞行参数下作业的雾滴沉积分布数据，从而不能快速筛选出最优喷施飞行参数，影响并制约着病虫害防控的时效性。这两种方法均需要将采集的样本拿回实验室进行专业的分析处理，才能对试作业雾滴沉降效果进行评估，给出施药参数调整建议，根据实验室距离作业地点的远近，实验室工作和田间作业的配合程度，从试作业雾滴沉降到实验室完成试作业雾滴沉降效果和给出参数调整建议，需要的时间从最好的数个小时到最差的数天不等，而农作物病虫害防治的时效要求很紧迫，很多时候只能根据经验确定作业参数，而略去了施药参数优化调整的过程。没有施药参数优化调整的过程，就只能够根据经验，保守确定施药参数，使得施药过多，造成过多的农药残留和浪费，或者施药过少，导致作物病虫害得不到彻底的防治。。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服目前的无人机施药时施药参数确定中存在的上述问题，提供一种快速优化施药参数的方法。为实现本专利技术的目的，采用了下述的技术方案：一种快速优化施药参数的方法，在喷洒时首先进行试作业，在试作业过程药液中加入可与作业作物颜色区别的对比颜料进行喷洒后进行图像采集；使用数据链将采集到的图像传送到计算机或云端进行快速计算分析，对作业效果进行预判，基于作业效果的预判，调整和确定作业参数。进一步的；包括以下步骤：A：根据施药历史数据，制作雾滴沉降效果与病虫害防治效果的关系数据库，得到满足病虫害防治效果下对应的雾滴沉降效果，将该关系数据库存储在存储器中；B：施药时，选取一种可与农作物颜色明显区分的对比颜料混入到药剂中，装载在喷药系统的药箱中进行试喷药作业；C：采用图像采集系统对试喷洒作业后的作物对象进行图像采集；D：完成图像采集后，分析雾滴沉降效果，把得到的雾滴沉降效果跟对应于可以达到预期病虫害防治效果的雾滴沉降效果进行比较，判定是否达可以到预期病虫害防治效果，若不能达到目标防治效果，则重复进行步骤B、步骤C、步骤D，直到达到预期病虫害防治效果；进一步的；雾滴沉降效果采用以下方法之一或者两者联合进行判断：方法A1：用单位叶面面积的雾滴点数来衡量，在关系数据库中存储有单位叶面面积的雾滴点数与病虫害防治效果的关系，步骤D中得到的单位叶面面积的雾滴点数若小于达到病虫害防治效果对应的单位叶面面积的雾滴点数，则需要调整作业参数，增加叶面雾滴沉降；步骤D中得到的单位叶面面积的雾滴点数若大于达到病虫害防治效果对应的单位叶面面积的雾滴点数，降低叶面雾滴沉降；方法A2：叶面被染色的比例来衡量，在关系数据库中存储有单位叶面面积内被染色的面积与病虫害防治效果的关系，步骤D中得到的单位叶面面积内被染色的面积若小于达到病虫害防治效果对应的单位叶面面积内被染色的面积，则需要调整作业参数，增加叶面雾滴沉降；步骤D中得到的单位叶面面积内被染色的面积若大于达到病虫害防治效果对应的单位叶面面积内被染色的面积，降低叶面雾滴沉降。进一步的；当采用两者联合进行判断时，两者不一致时，需重新进行图像采集。进一步的；方法（A1）中系统计算出：步骤D中得到的单位叶面面积的雾滴点数/达到病虫害防治效果对应的单位叶面面积的雾滴点数的数值；方法（A2）中系统计算出：步骤D中得到的单位叶面面积内被染色的面积/达到病虫害防治效果对应的单位叶面面积内被染色的面积的数值。进一步的；所述的对比颜料确定采用以下方法之一：方法B1：人工选取对比颜色后发送给计算机或者服务器，由计算机或者服务器确认对比颜色是否可用；方法B2：计算机或者服务器根据作物确定可选用对比颜色列表，作业人员选取对比颜色，作业人员将对比颜色发送计算机或者服务器，服务器在确认对比颜色；方法B3：作业人员拍摄试喷洒作物的图像传输到计算机或云服务器，由计算机或云服务器确定对比颜色列表后反馈给作业人员。进一步的；采用方法B1、方法B2、方法B3时，作业人员同时将以下信息传输到计算机或者服务器：a)作业对象作物类型；b)农药名称；c)防治的作物病虫类型本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种快速优化施药参数的方法，其特征在于：在喷洒时首先进行试作业，在试作业过程药液中加入可与作业作物颜色区别的对比颜料进行喷洒后进行图像采集；使用数据链将采集到的图像传送到计算机或云端进行快速计算分析，对作业效果进行预判，基于作业效果的预判，调整和确定作业参数。/n

【技术特征摘要】
1.一种快速优化施药参数的方法，其特征在于：在喷洒时首先进行试作业，在试作业过程药液中加入可与作业作物颜色区别的对比颜料进行喷洒后进行图像采集；使用数据链将采集到的图像传送到计算机或云端进行快速计算分析，对作业效果进行预判，基于作业效果的预判，调整和确定作业参数。


2.根据权利要求1所述的一种快速优化施药参数的方法，其特征在于包括以下步骤：
A：根据施药历史数据，制作雾滴沉降效果与病虫害防治效果的关系数据库，得到满足病虫害防治效果下对应的雾滴沉降效果，将该关系数据库存储在存储器中；
B：施药时，选取一种可与农作物颜色明显区分的对比颜料混入到药剂中，装载在喷药系统的药箱中进行试喷药作业；
C：采用图像采集系统对试喷洒作业后的作物对象进行图像采集；
D：完成图像采集后，分析雾滴沉降效果，把得到的雾滴沉降效果跟对应于可以达到预期病虫害防治效果的雾滴沉降效果进行比较，判定是否达可以到预期病虫害防治效果，若不能达到目标防治效果，则重复进行步骤B、步骤C、步骤D，直到达到预期病虫害防治效果。


3.根据权利要求2所述的一种快速优化施药参数的方法，其特征在于：雾滴沉降效果采用以下方法之一或者两者联合进行判断：
方法A1：用单位叶面面积的雾滴点数来衡量，在关系数据库中存储有单位叶面面积的雾滴点数与病虫害防治效果的关系，步骤D中得到的单位叶面面积的雾滴点数若小于达到病虫害防治效果对应的单位叶面面积的雾滴点数，则需要调整作业参数，增加叶面雾滴沉降；步骤D中得到的单位叶面面积的雾滴点数若大于达到病虫害防治效果对应的单位叶面面积的雾滴点数，降低叶面雾滴沉降；
方法A2：叶面被染色的比例来衡量，在关系数据库中存储有单位叶面面积内被染色的面积与病虫害防治效果的关系，步骤D中得到的单位叶面面积内被染色的面积若小于达到病虫害防治效果对应的单位叶面面积内被染色的面积，则需要调整作业参数，增加叶面雾滴沉降；步骤D中得到的单位叶面面积内被染色的面积若大于达到病虫害防治效果对应的单位叶面面积内被染色的面积，降低叶面雾滴沉降。


4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒙艳华，王美美，闫宾，侯绿原，钟万强，
申请(专利权)人：安阳工学院，
类型：发明
国别省市：河南;41