自动化仪表在林业中应用前景探究

《自动化仪表在林业中应用前景探究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、自动化仪表在林业中应用前景探究　　【摘要】自动化仪表应用于林业的精确施药，该技术的核心内容是实现对靶喷药，达到只对目标物喷药，特别是准确测量施药机械与靶标的距离，采用合适测距系统运用的农药精确施用机械是保证农药精确施药机械有效运行的关键技术。农药精确施用的机械智能测距装置的研制过程，基于化工仪表专业课程理论，培养自动化装置的设计能力、调试能力等职业技能。【关键词】精确施药；测距装置1.研究背景本课题来源于农药精确施用的机械智能测距控制系统的研究项目，以及基于自动化专业职业技能培养的化工仪表课程改

2、革的研究项目。7在化工生产过程中，物料的物位等距离信号的检测工作很重要，要求实时性、精确性。考虑其实效性及研制成本，为准确的检测出距离，可采用多种化工自动化仪表，其中超声波测距装置在各类企业中使用广泛。而对于化工仪表课程，改革的意义在于降低理论学习的难度，增强该课程的直观性，激发学习兴趣，并且使之契合现代实用技术的发展，拉近课堂教学和生产实践的距离，使学生在校期间就能掌握先进的技术手段和方法，为培养和训练学生的分析和解决问题能力打下基础。将具有测距功能的自动化仪表用于林业精确施药，不但能保证所测

3、距离准确，而且还能提高农药防治的实效性，减少环境污染。研制农药精确施用机械智能测距装置，作为化工仪表课程的项目任务之一，摈除以往的纯理论吸收式教学模式，而是引导设计者运用自动化专业理论知识去设计、调试系统，分析解决实际问题，以积累专职技能，体现课程改革的目的，从而研究出职业技能培养的最有力方案。农林病虫草害是农林生产的主要灾害之一，被称为“无烟的火灾”。农药防治的高效性、速效性、经济性、快捷性，使得农药防治在相当长的一段时间内仍是防治农林病虫草害的最主要方法。但是常规的施药方法，只有微乎其微的农

4、药起到防治作用，而大部分农药没有能够发挥作用，流失到环境中。农药的大量流失不仅造成了对环境的污染和对生态系统的破坏，也在多方面制约了我国农林生产的可持续发展。针对我国农药用量逐年增加、药效逐年下降、农产品农药加重等问题，研究发展作物病虫草害精确施药技术，大幅度降低农药施用量和其对环境的影响是当前施药控制系统研究的重点。2.测距装置在林业中的研究现状2.1农药精确施用技术研究现状7世界各国对农药精确施用技术的发展潜力及应用前景有着广泛共识，并将其作为发展农业高新技术应用的重要内容。从20世纪90年

5、代开始，美国开始研究农药精确施用技术，如戴维斯加洲大学研制的基于视觉传感器对成行作物实施精确施药系统；Durand-Wayland公司研制的Smartspary果树智能喷雾系统。在国内，南京林业大学郑加强等人从20世纪90年代末开始研究基于计算机视觉的农药精确对靶施用系统和农药实时精确对靶施用方法。2.2测距方法目前一般测距的技术有激光测距、红外测距、微波雷达测距和超声波测距等。（1）激光测距典型激光测距的方法有脉冲法、相位法、干涉法等，这些方法各有特点，分别应用于不同的测量环境和测量领域。激光

6、测量系统具有高单色性，高方向性和相干性好等特点，因此激光波束近似直线，很少扩散，波束能量集中，传输距离远，具有反应快、有效测量距离大、分辨率高、误差小等优点。激光镜头易受灰尘、雨雪、风沙的污蚀而影响其工作性能。（2）红外测距7红外线测距和激光、超声波测距在原理上基本相同，均是根据发射波和反射波时间差来判断目标的距离。红外线介于可见光和微波之间的一种电磁波，它不仅具有可见光的直线传播、反射、折射等特性，还具有微波的某些特性，如较强的穿透力和能贯穿某些不透明的物质等。红外线测距在技术上难度不大，系统

7、成本低廉，但是在恶劣天气下和稍长距离探测时不够及时、精确。（3）微波雷达测距微波是指频率300MHz～300GHz范围内极高频电磁波。微波探测技术是利用电磁波对目标的反射特性进行目标探测和定位，能够精确地测定目标的方向、距离和速度。微波探测技术特点十分明确，其不受热、噪音、温度、气流、尘埃等因素影响，能够适应恶劣环境，抗干扰能力强。然而控制技术较复杂，成本相对较高，多用于军事用途，并且在近距离测距中反而精度不高。（4）超声波测距7超声波是指频率大于20kHz的在弹性介质中产生的机械震荡波，具有声

8、波传输的基本物理特性如反射、折射、干涉等。超声波测速测距的基本原理是利用其反射特性。超声波发生器发射40kHz超声波遇到障碍物后产生反射波，当超声波接收器收到反射信号后，并将其转换成电信号，测出发射波和回波之间的时间间隔，根据声速即可求出距离。由于超声波频率较高，穿透力强，指向性强，传输过程中衰减少，能量消耗缓慢，在介质中传播的距离较远，遇到杂质或分界面时会产生反射波，因此常被用于非接触式测距。另外，超声波具备激发容易、检测工艺简单、操作方便、价格便宜等优点，并且对光线、色彩和电磁场不敏感，因此