[发明专利]一种基于作物长势的变量追肥控制系统与方法

权利要求书

1.一种基于作物长势的变量追肥控制系统，其特征在于，包括：机体、工业相机、机载控制器、肥箱和追肥量调节机构；其中，工业相机安装在所述机体首端，所述机载控制器设置于所述机体顶部，所述肥箱安装在所述机体尾端，所述肥箱底端开设有落肥口，所述追肥量调节机构安装在所述机体上，并位于所述落肥口底端；所述工业相机与所述追肥量调节机构均与所述机载控制器电连接；

基于作物长势的变量追肥控制方法，包括如下步骤：

①完成对变量追肥控制系统各功能模块进行自检；

②自检显示各变量追肥控制系统功能模块正常后，工业相机拍摄作物冠层的图像，将图像输入到DeepLabv3+冠层图像分割模块，识别分割出图像中作物的叶片区域；

③统计叶片区域内图像R分量、G分量、B分量、H分量、S分量均值信息，并将其作为输入量传输进入BP神经模块，预测出作物冠层实时的NDVI值F_ndvi；将F_ndvi输入到目标追肥量计算模型，得到目标追肥量F_m；

④执行转速调节优先，开度调节补充的原则；读取角度传感器数据，计算落肥口开度J_c，将F_m和J_c输入控制量计算模型，得到直流电动机目标转速R_m；

⑤读取直流电动机转速，得到直流电动机的实时转速R_c；判断直流电动机目标转速R_m是否在[0，100r/min]范围内，如果在这个范围内，调节直流电动机转速，控制追肥量；

⑥如果Rm不在[0，100r/min]范围内，将F_m和R_c输入控制量计算模型，得到落肥口目标开度J_m；判断落肥口目标开度J_m是否在[0，30°]范围内，如果不在这个范围内，舵机正转，增大落肥口开度3°，跳转到步骤④；

⑦J_m在[0，30°]范围内，调节舵机，控制肥口开度。

2.如权利要求1所述的一种基于作物长势的变量追肥控制系统，其特征在于，追肥量调节机构包括撒肥盘、挡板、连杆、直流电动机、舵机和角度传感器；所述舵机固定在肥箱落肥口一侧，所述挡板位于所述落肥口底部并与所述落肥口贴合，所述舵机输出端与所述挡板相连，用于控制落肥口的开度大小；所述角度传感器设置于所述舵机的一侧，用于检测落肥口的开度；所述直流电动机安装在所述机体上，所述撒肥盘位于所述挡板的下方，并且所述撒肥盘通过所述连杆与所述直流电动机传动连接，用于控制单位时间内的施肥量。

3.如权利要求1所述的一种基于作物长势的变量追肥控制系统，其特征在于，机体上安装有组态显示屏，所述组态显示屏与所述机载控制器电连接。

4.如权利要求1所述的一种基于作物长势的变量追肥控制系统，其特征在于，完成对变量追肥控制系统各功能模型进行自检的方法为：基于作物长势的变量追肥工作开始，变量追肥控制系统首先进行初始化，对变量追肥控制系统各功能模型进行自检，如果存在功能模块工作不正常，则弹出错误信息提示对话框，要求操作人员对系统进行检查。

5.如权利要求1所述的一种基于作物长势的变量追肥控制系统，其特征在于，步骤⑤调节直流电动机转速，控制追肥量的方法为：直流电动机目标转速R_m在[0，100r/min]范围内，继续比较R_m和R_c的大小，如果RmRc，加大输出电压，提升直流电动机转速，从而加大追肥量；否则减少输出电压，降低直流电动机转速，从而减少追肥量；之后判断是否作业结束，如果是，则系统结束作业；否则回到步骤②继续执行。

6.如权利要求1所述的一种基于作物长势的变量追肥控制系统，其特征在于，步骤⑦J_m在[0，30°]范围内，调节舵机，控制肥口开度的方法为：J_m在[0，30°]范围内，继续比较J_m和J_c的大小，如果JmJc，舵机正转，加大落肥口开度，从而加大追肥量；否则控制舵机反转，减小落肥口开度，从而减少追肥量；之后判断是否作业结束，如果是，则系统结束作业；否则回到步骤②继续执行。