車載式作物生長信息獲取平臺的研發(fā).pdf

1、車載式作物生長信息獲取平臺可以在線、實時、高通量獲取作物信息，解決了當前便攜式設(shè)備監(jiān)測面積小、勞動強度大、工作效率低、測量誤差大而且無法與農(nóng)機變量施肥作業(yè)結(jié)合等弊端。本論文基于虛擬儀器技術(shù)研發(fā)了車載式作物生長信息硬件單元，構(gòu)建了基于CAN總線技術(shù)的信息傳輸網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計開發(fā)了基于LabVIEW架構(gòu)的車載式作物生長信息獲取平臺軟件單元。研發(fā)的車載式作物生長信息獲取平臺集作物生長信息感知、分析、處理于一體，突破原有單節(jié)點監(jiān)測模式;采用虛擬儀器技

2、術(shù)，系統(tǒng)模塊易擴展、易移植，縮短了開發(fā)周期，提升了車載平臺的實用性，促進了我國作物栽培智能化設(shè)備的發(fā)展。
　　首先，綜合介紹了近年來國內(nèi)外作物生長信息監(jiān)測設(shè)備的研究進展，闡述了虛擬儀器技術(shù)在測試系統(tǒng)研發(fā)領(lǐng)域的優(yōu)勢，提出了基于虛擬儀器技術(shù)的車載式作物生長信息獲取平臺研究思路，規(guī)劃了本課題的研究內(nèi)容和技術(shù)路線，完成了車載式作物生長信息獲取平臺總體方案設(shè)計。
　　其次，研發(fā)了車載式作物生長信息獲取平臺硬件單元。設(shè)計并比較了RC濾波

3、電路、二階無限增益多路反饋有源濾波電路、巴特沃茲濾波電路，開發(fā)了適用于車載式作物生長傳感器的信號調(diào)理電路，保證了車載式作物生長傳感器的可靠性。研究了不同工況條件下常用的RS232C、RS485、CAN總線、PXI總線四種數(shù)據(jù)采集與傳輸方式，開發(fā)了基于CAN總線傳輸方案的車載式信息處理節(jié)點，其集成了信號調(diào)理電路、MCU電路、CAN總線接口通訊電路，進一步構(gòu)建了基于CAN總線技術(shù)和虛擬儀器技術(shù)的車載式信息傳感網(wǎng)絡(luò)，具有速度快、穩(wěn)定性好、拓展

4、性強的優(yōu)點。
　　另外，開發(fā)了基于LabVIEW架構(gòu)的車載式作物生長信息獲取平臺軟件單元，將其分為用戶管理、在線監(jiān)控、數(shù)據(jù)管理與分析三大模塊。軟件功能包括數(shù)據(jù)采集與存儲、可視化監(jiān)控、智能報警、數(shù)據(jù)分析、地圖操作等。為實現(xiàn)GIS系統(tǒng)與本軟件的集成，在LabVIEW環(huán)境下二次開發(fā)了MapInfo軟件，完成了GIS系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫的綁定與交互設(shè)計。通過數(shù)據(jù)的管理分析，自動生成作物生長信息空間分布圖，為后期變量施肥作業(yè)提供技術(shù)支撐。
　

5、　最后，對本平臺進行了試驗研究，對其進行性能檢驗。穩(wěn)定性試驗中，針對車載式作物生長傳感器信號的波動干擾問題，編寫了均差補償優(yōu)化算法。小麥田間試驗中，將平臺測試結(jié)果與FieldSpec4光譜儀進行NDVI、RVI、DVI的擬合對比，相關(guān)系數(shù)分別為0.90、0.89、0.88，相關(guān)性良好，均方根誤差(RMSE)分別為0.04、0.14、0.05;水稻田間試驗中，與FieldSpec4光譜儀、Topcon光譜儀同步測量，三種設(shè)備進行NDVI的