[00115039]作物感知与在线智控的智能导航精准变量喷雾机研制

农药是重要的生产资料,在当前和今后相当长的时间内,化学防治仍然是控制农作物生物灾害的重要手段和措施。农作物病虫草害防治一直成为丰收的重要制约环节,如何保障粮食丰收,植保机械成为了关键中的关键。随着我国农业机械化水平大幅度提高,主要农作物耕、种、收综合机械化水平已超过 40%,这对农业连续高产、稳产起到了举足轻重的促进作用。但是,植保机械落后,智能化程度不高,农药污染、浪费严重是我国农业病虫害防治的现状。目前,我国农药生产水平已达到国际先进水平,可是由于施药机械和技术的落后,致使整个植保行业不能同步发展。研发高可靠性、强实用性的智能型植保机械,提高当前我国施药机械质量,改进现有施药技术,提高农药利用率是提高作物病虫害防治效果、减轻农药污染最经济的重要手段,是农业节本增效,保护农业生态环境的重要途径。 本项目创新了基于激光传感的冠层内孔隙率测量和估算方法,融合基于机器视觉的作物生长期识别CNN网络模型,优化了气流辅助和静电喷雾多模式施药方式,建立了作物不同生长期的在线变量施药决策方法,实现了喷雾区域自动识别的作业路径规划,开发了SDAU-SC001作物感知与导航规划的智能喷雾控制系统,研制了集成作物形态感知、变量施药和智能导航功能的3WP-1600GA智能型气流辅助式精准变量喷雾机,该机通过了国家产品认证,已销售20余台,经用户使用,反映良好。 计划任务完成情况包括： 1)研究了基于激光传感的冠层内孔隙率测量和估算方法。 2)建立了基于机器视觉的作物生长期识别的CNN网络。 3)建立了基于作物形态感知的变量施药决策方法。 4)研究了喷雾区域自动识别的作业路径规划。 5)开发了SDAU-SC001作物感知与导航规划的智能喷雾控制系统。 6)研制了3WP-1600GA智能型喷杆喷雾机。 7)经国家植保机械质量监督检验中心检验（报告编号：WJ2019189）和国家再制造机械产品质量监督检验中心（山东）检验（报告编号：JXCS20012）,样机性能参数达到项目目标要求。 8)在临沂市华盛药械有限公司实验基地开展样机性能试验,进行雾滴沉积性能测定、喷雾量分布均匀性测定以及雾滴在作物穿透性能测定试验。 9)项目在泰安、临沂、滨州等地开展验证试验累计作业面积8000余亩/次,在多地进行了研发样机示范和推广,截止目前该机共销售20余台/套。 10)项目申报专利19项（其中申请发明专利11项,均已经进入实审阶段;申请实用新型8项,授权7项）,软件著作权登记1项,发表SCI/EI检索论文5篇,在审投稿论文2篇;培养青年技术骨干3名,研究生5名。 该项目符合国家的产业政策,能够增强协作企业的市场竞争力,增加企业的经济效益,提升企业的技术水平,具备显著的良好的社会效益。该机在有效节省了农药和水资源的同时,大大减少了农药对环境的污染。降低对土壤的污染程度,有效保护环境、降低农药残留。该机产业化前景广阔,具有较高的生态效益。 该产品经初期投放市场,目前已销售 20 台,因产品配置不同,售价在 48~70 万元之间。大量投入市场后,预计每年可新增生产能力 30~35 台,销售收入为 2500~3000 万元,每台机器的成本为 20~30 万元,利润增加约 1000 万元。可为社会增加 100 个就业岗位,人均年工资按 50000 元/人计算,每年新增工资总额及福利费用为 500 余万元。随着我国国民经济的发展及国家产业结构的调整,当前农村劳动力价值升高,采用人工打药每天每人防治约 10 亩左右,劳务费按200 元每天计算,防治成本约为 20 元/亩。若采用大型高地隙智能高效精量喷杆喷雾机,每小时作业效率约为 100 亩/台,而燃油和机器折旧费用合计约 200 元/小时,防治成本约为 2 元/亩,每亩节约劳务费约 18 元,由此可知,使用大型高地隙智能高效精量喷杆喷雾机,可大幅度降低每亩的人工和物资投入;另外与普通高地隙大田喷杆喷雾机作业效率每小时 40 亩/台相比,作业效率提高了 2.5倍,经济效益显著。