收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

精确农业变量施肥精度研究

张勇智  
【摘要】:精确农业(精准农业,Precision Agriculture or Precision  Farming)是近年来国际上农业科学研究的热点领域。作为信息农业的一 种表现形式或组成部分,是近年来美国、加拿大、英国等发达国家正热衷 研究和探讨的未来农业的代名词。精确农业的核心是GPS、GIS、RS支持下 的精确定位与变量投入作业。  随着精确农业技术的发展,变量施肥技术的研究与应用也越来越引 起人们的注意。土壤养分存在明显的变异是变量施肥研究的出发点和依 据,传统的施肥方法往往选取一片面积较大的农田(如一个自然村的全部 农田)进行采样和测土,进而计算该片农田的施肥量,这种方法忽视了土 壤养分分布的时空变异,容易造成肥力低的土壤施肥不足,而肥力高的土 壤施肥过量。事实上土壤是“一步三变土”,即使在一块较小的农田里, 土壤肥力也是变化的、非均一的。  精确农业中的变量施肥技术的应用是指根据田块的不同要求,有针 对性地撒施不同配方及不同量的混合肥的实时控制技术。根据空间差异性 的分布,因地制宜,把大块农田细化为小块农田,针对小块农田进行采样、 测土和决策,按需要变量调整化肥使用,从而达到减少投入,增加产量, 提高农资利用率,减少环境污染的目的。可见为取得良好的经济效益和环 境效益,适应不同地区、不同作物、不同土壤和不同作物生长环境的需要, 变量处方施肥是未来施肥的发展方向。  在变量施肥技术系统中变量施肥机的作业精度对变量施肥的实施效 果有着至关重要的影响。经过施肥决策,不同田块单元对应不同的施肥量 -78- WP=84 摘要  而不是过去的所有单元都采用同一施肥量,最终达到减少投入和提高作业 经济性。但是如果施肥机的控制精度不能保证,必然又造成肥料浪费,使 精确农业体系的“精确”的概念失去意义。可见,研究变量施肥机的作业 施肥精度具有重要的意义。  本文的研究是吉林省科委项目:精确农业自动变量施肥技术的研究 (课题编号 20000201-3-1)的一部分。该项目的研究内容包括:建立吉 林省中部相关耕地土壤养分地理信息数据库; 建立吉林省中部相关耕地 施肥专家系统;GPS 定位精度研究,以达到准确定位操作单元;建立自动 变量施肥系统;自动变量施肥机研究。签订的技术指标施肥量 80-400 公 斤/公顷,无级调节,误差不大于 8%。对施肥系统施肥精度的研究是本 文研究的重点。本文的研究同时受到吉林省农业开发办公室项目“吉林省 榆树市变量施肥技术试验与示范”的资助。变量施肥技术是精确农业的重 要组成部分,也是发达国家研究较为成熟的部分,本文的研究对在我国发 展精确农业以及农业的可持续发展都具有积极意义。 本文的主要工作有: 1、系统地介绍了精确农业的概念、技术组成,分析了精确农业在国 内外的研究方法和现状以及变量施肥的意义。 2、介绍了本文研究的变量施肥系统的组成及变量施肥控制原理,重 点介绍了与本文研究关系密切的 GPS 系统以及变量控制系统。 3、分析了本研究中的施肥原理以及可能影响施肥量、施肥精度的主 要因素。 4、通过在模拟田间作业的土槽试验台对施肥机的性能测试和数据的 深入分析,从标定控制曲线入手,提高控制精度;通过对排肥器排肥精度 的测试与试验分析,提出提高排肥精度的措施,并经过试验验证,使排肥 器的性能得到改善,找出排肥器精度分布的曲线;对影响施肥精度的速度 -79- WP=85 吉林大学硕士学位论文  因素,设计两种类型速度传感器:角度数字编码器和接近开关测速传感器, 研究两种传感器对施肥精度的影响;通过模拟田间试验的实验室土槽试验 考查打滑率在变量施肥作业中的影响。 分析GPS定位、测速原理,深入分析GPS测速精度。GPS测速大致有3 种方法:第一是基于GPS高精度定位结果,通过位置差分获取速度;第二 是利用原始多普勒观测值直接计算速度;第三是利用载波相位中心差分所 获得的多普勒观测值来计算速度。这3 种方法之间有一定的联系,都源于 速度的数学定义公式。不过由于计算思路不同,所利用的观测量也不同,部 分方法还作了不同程度的近似假设,所以它们所确定的速度的精度也不 同。位置中心差分法、载波相位中心差分法只有在载体作匀速运动时才成 立,所以它们的测速精度不仅与载波相位观测值的精度有关,而且还受到 载体运动状态的影响。如果载体运动不符合匀速运动,其速度精度必定受 影响,而且速度变化越大,速度测量误差就越大。载体作非匀速运动, 对位 置中心差分法测速的影响要大于载波相位中心差分。载体匀速运动时,位 置差分和载波相位中心差分确定的速度的精度基本相同,但稍优于原始多 普勒观测值所确定的速度的精度均达到mm/s级精度。载体非匀速运动时 载波相位中心差分法和位置中心差分法分别达到厘米/秒级和分米/秒级精 度提出采用GPS速度代替地轮速度传感器。通过田间施肥精度检测验证 GPS测速对施肥精度的影响。 分析引起变量施肥机在低施肥量时排肥精度差的因素。主要是由于 步进电机的低频特性的影响


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 梁春英,王熙,张品秀,杨天维;基于DGPS变量施肥技术的应用与探讨[J];现代化农业;2003年12期
2 邝继双;变量施肥智能空间决策支持系统VRF-ISDSS——地理信息系统Arc View GIS在精细农业中的应用[J];河北农业大学学报;2000年03期
3 宋晓宇,王纪华,薛绪掌,刘良云,陈立平,赵春江;利用航空成像光谱数据研究土壤供氮量及变量施肥对冬小麦长势影响[J];农业工程学报;2004年04期
4 梁春英,王熙,赵军,王智敏,庄卫东;变量施肥播种机电控液压驱动控制系统设计[J];黑龙江八一农垦大学学报;2003年03期
5 王新忠,王熙,王智敏;精准农业与变量施肥技术[J];黑龙江八一农垦大学学报;2002年04期
6 梁红霞,马友华,黄文江,刘良云,王纪华,赵春江,薛绪掌;基于遥感数据的冬小麦长势监测和变量施肥研究进展[J];麦类作物学报;2005年03期
7 杨志杰;;圆盘式变量施肥机的发展及其关键技术介绍[J];农业机械;2007年10期
8 杨印生,吴才聪,马成林,张书慧;应用变量施肥技术的合理农田规模研究[J];农业系统科学与综合研究;2004年01期
9 吴才聪,马成林,张书慧,陈秀万;基于GIS的精确农业合理采样与施肥间距研究[J];农业机械学报;2004年02期
10 马成林,吴才聪,张书慧,杨印生,李洪伟,韩云霞;基于数据包络分析和人工神经网络的变量施肥决策方法研究[J];农业工程学报;2004年02期
11 张书慧,马成林,吴才聪,韩云霞,廖宗建;变量施肥机空间数据采集与处理方法[J];农业机械学报;2004年04期
12 王秀,孟志军,叶涛,白由路;变量悬耕施肥机结构及工作原理[J];农业网络信息;2004年S1期
13 王熙,王新忠,王智敏,庄卫东,蔡德利,赵军,汪春;基于DGPS定位的大豆变量施肥播种应用试验[J];黑龙江八一农垦大学学报;2004年04期
14 杨富江;;变量施肥控制装置的应用分析[J];农业机械;2006年22期
15 吴文波,张书慧,李雪飞,钱侠;基于PDA/GPS/GIS的精确农业空间信息采集方法及其数据应用[J];吉林大学学报(工学版);2005年03期
16 李爱传;王熙;汪志强;高飞;;电液驱动式变量施肥闭环控制系统研究[J];中国农学通报;2009年07期
17 张涛;赵洁;;变量施肥技术体系的研究进展[J];农机化研究;2010年07期
18 怀宝付;梁春英;王熙;李爱平;张红霞;;变量施肥控制系统设计[J];黑龙江八一农垦大学学报;2011年04期
19 孙裕晶,马成林,张书慧,张勇智;智能变量施肥技术初步试验研究[J];农机化研究;2003年04期
20 梁春英;郑子华;杨桂芳;王熙;李爱传;;基于PID算法的变量施肥控制系统设计[J];黑龙江八一农垦大学学报;2006年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张继成;陈海涛;侯守印;;基于AVR的变量施肥控制器的研究[A];中国农业工程学会电气信息与自动化专业委员会、中国电机工程学会农村电气化分会科技与教育专委会2010年学术年会论文摘要[C];2010年
2 李加念;洪添胜;冯瑞珏;;基于PWM的文丘里变量施肥装置设计[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
3 王熙;汪春;庄卫东;王新忠;;大豆播种机变量施肥控制装置研究与设计[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
4 江发潮;彭彦昆;;精准变量施肥技术现状及其研究应用展望[A];中国农作制度研究进展2008[C];2008年
5 张继成;苏中滨;郑萍;;基于AVR的变量施肥系统设计[A];黑龙江省计算机学会2009年学术交流年会论文集[C];2010年
6 张书慧;马成林;孙裕晶;;精确农业变量施肥技术试验研究[A];中国数字农业与农村信息化学术研究研讨会论文集[C];2005年
7 王秀;孟志军;白由路;;机械化变量施肥技术在我国的应用初探[A];中国数字农业与农村信息化学术研究研讨会论文集[C];2005年
8 王新忠;王熙;庄卫东;汪春;;精准农业变量施肥GIS系统研究[A];农业机械化与新农村建设——中国农业机械学会2006年学术年会论文集(下册)[C];2006年
9 马旭;马成林;桑国旗;;变量深施肥机的研究[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(下册)[C];2001年
10 李成华;宫元娟;S.A.Shearer;;磷肥平均量施用与可变量施用的对比分析[A];全面建设小康社会:中国科技工作者的历史责任——中国科协2003年学术年会论文集(上)[C];2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张睿;智能型变量施肥关键技术研究[D];中国农业科学院;2012年
2 于英杰;基于传感器定位的变量施肥控制系统研制[D];吉林大学;2010年
3 陈立平;精准农业变量施肥理论与试验研究[D];中国农业大学;2003年
4 王熙;精准农业大豆变量施肥控制技术研究[D];黑龙江八一农垦大学;2010年
5 梁春英;电液比例变量施肥系统参数模型辨识及滑模变结构控制研究[D];沈阳农业大学;2013年
6 李瑞;规模经营条件下土壤养分精准管理研究[D];中国农业科学院;2006年
7 庄卫东;东北黑土漫岗区大豆变量施肥播种技术研究[D];黑龙江八一农垦大学;2011年
8 陈相芬;变量施肥的环境效率测算技术研究[D];吉林大学;2007年
9 吴才聪;精确农业变量施肥决策研究与技术经济分析[D];吉林大学;2003年
10 乔欣;基于光谱技术的大豆营养信息诊断及其变量施肥系统研究[D];吉林大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 胡玲燕;基于光传感器的变量施肥控制系统的开发[D];太原理工大学;2010年
2 赵登峰;棉花变量施肥关键技术及装置研究[D];石河子大学;2012年
3 刘步玉;变量施肥控制方法研究[D];东北林业大学;2013年
4 乔璐;混合变量施肥控制系统的设计[D];南京农业大学;2013年
5 麻灵;综合气候条件的变量施肥决策系统研究[D];东北农业大学;2011年
6 王雪峰;基于RS与GIS的变量施肥处方生成系统研究[D];大连理工大学;2004年
7 韩云霞;2BFJ-6型自动变量施肥机控制系统研究[D];吉林大学;2004年
8 谭旭;基于GIS的分散农户变量施肥系统设计与实现[D];电子科技大学;2012年
9 任益敏;混合变量施肥机电子控制系统的研究[D];南京农业大学;2012年
10 侯顺艳;基于组件式GIS的精准农业变量施肥处方系统应用研究[D];河北农业大学;2003年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;我国首台智能变量复合机研制成功[N];大众科技报;2005年
2 记者 章迪思 实习生 周惠婷;葡萄藤“长”出传感器[N];解放日报;2006年
3 周铮;变量施肥系统让棉田节肥又增产[N];农民日报;2008年
4 本报记者 李军;北京精准农业关键技术取得重大突破[N];中国信息报;2006年
5 本报记者 刘庆斌;“数字”让农机变聪明[N];经济日报.农村版;2006年
6 本报记者 朱必义;驶向信息高速公路的团场经济[N];新疆日报(汉);2006年
7 ;精准农业软硬件产品[N];科技日报;2004年
8 吕玉臣;农垦北安分局抒写现代农业传奇[N];黑河日报;2007年
9 范建 通讯员 赵林萍 赵俊辉;上海郊区:精准农业使农民开眼受惠[N];科技日报;2004年
10 吕玉臣 记者 沈才;现代农业催生“大户人家”[N];黑龙江日报;2007年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978