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《南京林业大学》 2017年
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基于流动显示的农药在线混合试验系统研究

张敏  
【摘要】:我国是农业大国,面对病虫的危害,农药喷洒是进行防治,提高农业产量的有效途径,但由于施药技术的落后,农药的浪费以及对环境的污染是非常严重的问题,为了提高农药使用效率,农药在线混合值得研究。本文从流动图像的角度来研究农药的在线混合效果,其目的是提高农药的混合效果,减少农药的浪费,提高农药的使用效率,在实现防护病虫害的基础上,减少对环境的污染以及人畜的危害,推动我国农业的绿色发展。本课题主要完成了以下工作:(1)了解国内外农药在线混合的研究现状,总结了示踪法,光学方法,附加热和能量的流动等动态流动图像显示技术,分析了动态图像显示技术的多相流混合技术的研究。(2)分析了农药在线混合试验的工作原理,并分析了农药在线混合图像数据采集系统的组成,针对农药在线混合试验系统采集的流动图像,设计了图像数据处理的方案,并分析了其理论依据。(3)理论基础之上,进行了农药在线混合试验系统的设计,重点在于图像采集系统的设计。对高速相机,采集卡,镜头,工作站,紫光灯进行了对比选择,从性能,功能,费用等角度确定适当的硬件设备,对比了XCAPTM Software和stream7软件确定最优的软件系统。结合农药在线混合试验系统,实现整体实验系统的设计。根据理论的设计,选型购买高速相机,采集卡,镜头,紫光灯,Matlab软件,Stream7软件,搭建在线混合实验台,图像采集系统,实现农药在线混合试验系统的整体构建。(4)根据介质的不同特性,溶解效果的好坏,示踪剂亮暗程度,价格等多因素的考虑,选择合适的示踪剂,根据流动图像像素,曝光,采集速度等因素进行相机,软件的采集调试,并对获取的图像进行预处理,得到农药在线混合的流动显示。(5)从气泡的宏观处理方式到粒子分布面积的处理方式再到像素的微观处理方式,由浅入深的不断精确化农药与清水混合图像中农药所占的百分比,并对纯水纯药进行标定,将像素所对应的百分比映射到农药的实际浓度比,并从横纵向的二维及三维角度进行浓度的分析,基于Matlab的流动图像处理,获取混药器各部位实际混合效果,最终从有效区域的均值和中值的角度减小分布不均匀的问题,进一步精确了定量分析混合效果数据的真实性,设计了图像数据处理的软件程序。(6)针对水、植物油和硅油等三种不同介质进行流动图像定量处理,分别从水溶性、乳化性、脂溶性三种性质农药角度进行分析,突出实验结果的严谨性,验证了农药在线混合试验系统的可行性。
【学位授予单位】:南京林业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TQ450.6

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