一种基于智能化的农作物喷洒施肥混合系统的制作方法

本发明涉及农作物施肥，具体而言，涉及一种基于智能化的农作物喷洒施肥混合系统。

背景技术：

1、随着人工智能技术的不断发展，其在肥料混合搅拌过程中也得到了广泛应用，将肥料混合均匀并进行喷洒，可以满足不同农作物的养分需求，同时可以提高农业生产的质量和可持续性，减少了肥料资源浪费，保护了农田的土壤环境，因此，对肥料混合搅拌的均匀情况进行监测分析的重要性不言而喻。

2、现有的对肥料混合搅拌的均匀情况进行监测分析还存在以下几个方面的问题：1、仅考虑需求肥料搅拌均匀度或者需求肥料喷洒均匀度，未同时考虑需求肥料搅拌均匀度和需求肥料喷洒均匀度，分析维度较为单一，无法从多方面、多维度分析肥料混合均匀度情况，使得肥料混合均匀度分析结果存在较大的差异性，进一步降低了肥料混合均匀情况监测的效果，致使无法精确了解肥料混合均匀状态，进而无法提高目标搅拌机的混合搅拌不均匀原因确认和调节的准确性。

3、2、未结合需求肥料的数目聚集度和距离聚集度分析需求肥料搅拌均匀度，无法直观地展示需求肥料搅拌情况，使得需求肥料搅拌均匀度分析结果存在精准性不高以及合理性差等缺陷，从而降低了目标搅拌机的搅拌桶搅拌时长调节的参考性，同时降低了目标搅拌机的工作进度。

4、3、未对各喷头的喷洒情况和喷头喷洒整体情况进行分析，即未结合各喷头中需求肥料对应的喷洒数目聚集情况和喷头的喷洒肥料颗粒均匀情况分析需求肥料喷洒均匀情况，从而无法保障需求肥料喷洒均匀情况分析的综合性，同时无法为后续喷洒不均匀调节提供有效的数据支撑依据。

技术实现思路

1、鉴于此，为解决上述背景技术中所提出的问题，现提出一种基于智能化的农作物喷洒施肥混合系统。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：本发明提供一种基于智能化的农作物喷洒施肥混合系统，包括：农作物信息采集分析模块，用于提取目标农田中农作物种类，并将目标农田按照设定的面积划分为各监测子区域，采集各监测子区域中农作物数目以及各农作物的植株高度、叶片数目和各叶片颜色，分析目标农田中农作物对应的综合发育评估指数。

3、需求肥料确认模块，用于确认目标农田对应需求肥料种类和各需求肥料的施加比例。

4、搅拌信息采集分析模块，用于提取各需求肥料的颗粒轮廓形状，将需求肥料承装桶中的各需求肥料按照施加比例依次加入目标搅拌机的搅拌桶中，并采集搅拌桶内肥料的俯视图像，从图像中定位出肥料颗粒总数目以及各颗粒的轮廓形状和中心点位置，从而分析搅拌桶对应的需求肥料搅拌均匀度。

5、喷洒信息采集分析模块，用于提取目标搅拌机中各喷头的使用时长和维修次数，并采集各喷头在喷洒时对应的图像，从图像中定位出各喷头喷洒的肥料颗粒总数目和各颗粒的轮廓形状，从而分析喷头喷洒对应的需求肥料喷洒均匀度。

6、肥料混合均匀度分析模块，用于分析目标搅拌机的肥料混合均匀度。

7、混合搅拌调节模块，用于当目标搅拌机的肥料混合均匀度小于设定值时，确认混合不均匀原因，并进行调节。

8、云数据库，用于存储农作物正常发育对应的叶片颜色集合，存储农作物种类所属各综合发育状态对应的需求肥料种类和各需求肥料的施加比例，并存储各需求肥料搅拌均匀度对应的适宜搅拌时长。

9、具体地，所述分析目标农田中农作物对应的综合发育评估指数，具体分析过程为：a1、根据各监测子区域中农作物数目以及各农作物的植株高度、叶片数目和各叶片颜色，计算各监测子区域中农作物对应的发育状态评估指数，其中，表示监测子区域编号，。

10、a2、将各监测子区域中农作物对应的发育状态评估指数进行均值计算，得到农作物对应的平均发育状态评估指数，并记为。

11、a3、从各监测子区域中农作物对应的发育状态评估指数中提取最大值和最小值，并分别记为和。

12、a4、计算目标农田中农作物对应的综合发育评估指数，，其中，和分别表示设定参照的发育状态评估指数和发育状态评估指数极值差，和分别表示设定的发育状态评估指数和发育状态评估指数极值差对应综合发育评估占比权重。

13、具体地，所述计算各监测子区域中农作物对应的发育状态评估指数，具体计算过程为：b1、将各监测子区域面积记为。

14、b2、将各监测子区域中各农作物的植株高度与设定参照的植株高度进行对比，若某监测子区域中某农作物的植株高度小于设定参照的植株高度，则判定该农作物为发育异常农作物，统计各监测子区域中发育异常农作物数目，记为。

15、b3、将各监测子区域中各农作物的各叶片颜色与云数据库中存储的农作物正常发育对应的叶片颜色集合进行对比，若某农作物的某叶片颜色位于农作物正常发育对应的叶片颜色集合内，则判定该叶片为正常叶片，统计各监测子区域中各农作物的正常叶片数目，记为，其中，表示农作物编号，。

16、b4、将各监测子区域中各农作物的叶片数目记为。

17、b5、计算各监测子区域中农作物对应的发育状态评估指数，，其中，和分别表示设定参照的农作物密集度占比、发育异常农作物数目占比和正常叶片数目占比，和分别表示设定的农作物密集度占比、发育异常农作物数目占比和正常叶片数目占比对应发育状态评估占比权重，表示自然常数，表示农作物数目。

18、具体地，所述目标农田对应需求肥料种类和各需求肥料的施加比例的确认方式为：将目标农田中农作物对应的综合发育评估指数与云数据库中存储的农作物种类所属各综合发育状态对应的需求肥料种类和各需求肥料的施加比例进行对比，从而得到目标农田对应需求肥料种类和各需求肥料的施加比例。

19、具体地，所述分析搅拌桶对应的需求肥料搅拌均匀度，具体分析过程为：c1、将各需求肥料的颗粒轮廓形状与图像中定位的各颗粒的轮廓形状进行对比，得到各需求肥料对应的颗粒数目和各颗粒的中心点位置，将各需求肥料对应的颗粒数目记为，其中，表示需求肥料的编号，。

20、c2、将图像中定位的肥料颗粒总数目记为。

21、c3、计算需求肥料对应的数目聚集度，，其中，表示第个需求肥料对应的参照颗粒数目占比，表示需求肥料数目。

22、c4、计算需求肥料对应的距离聚集度。

23、c5、计算搅拌桶对应的需求肥料搅拌均匀度，，其中，和分别表示设定参照的数目聚集度和距离聚集度，和分别表示设定的数目聚集度和距离聚集度对应需求肥料搅拌均匀度评估占比权重。

24、具体地，所述计算需求肥料对应的距离聚集度，具体计算过程为：d1、获取各需求肥料的各颗粒中心点与其他颗粒中心点之间的直线距离，将其进行累加，并将累加得到的值除以2，作为各需求肥料对应的总分布距离。

25、d2、将各需求肥料对应的总分布距离与各需求肥料的设定参照的分布距离进行对比，若某需求肥料对应的总分布距离大于其设定参照的分布距离，则判定该需求肥料为分布距离密集肥料，统计分布距离密集肥料的数目，记为。

26、d3、计算需求肥料对应的距离聚集度，，其中，表示设定参照的分布距离密集肥料的数目。

27、具体地，所述分析喷头喷洒对应的需求肥料喷洒均匀度，具体分析过程为：e1、根据各喷头喷洒的肥料颗粒总数目和各颗粒的轮廓形状，按照需求肥料对应的数目聚集度的计算方式同理计算得到各喷头中需求肥料对应的喷洒数目聚集度，记为，其中，表示喷头的编号，。

28、e2、将各喷头喷洒的肥料颗粒总数目记为。

29、e3、计算喷头的喷洒肥料颗粒均匀度，，其中，表示设定参照的肥料颗粒总数目偏差，表示第个喷头喷洒的肥料颗粒总数目。

30、e4、计算喷头喷洒对应的需求肥料喷洒均匀度，，其中，和分别表示设定参照的喷洒数目聚集度和喷洒肥料颗粒均匀度，和分别表示设定的喷洒数目聚集度和喷洒肥料颗粒均匀度对应需求肥料喷洒均匀度评估占比权重，表示喷头数目。

31、具体地，所述目标搅拌机的肥料混合均匀度的计算公式为：，其中，和分别表示设定的需求肥料搅拌均匀度和需求肥料喷洒均匀度对应肥料混合均匀度评估占比权重。

32、具体地，所述混合不均匀原因的确认方式为：构建混合不均匀原因评估模型，输出混合不均匀原因，其中混合不均匀原因评估模型表示为：，其中，和分别表示各混合不均匀原因评估条件。

33、表示且，表示且，表示且，其中，和分别表示设定参照的需求肥料搅拌均匀度和需求肥料喷洒均匀度。

34、具体地，所述进行调节，具体调节过程为：f1、当混合不均匀原因为搅拌不均匀时，将搅拌桶对应的需求肥料搅拌均匀度与云数据库中存储的各需求肥料搅拌均匀度对应的适宜搅拌时长进行匹配，得到当前搅拌桶对应的适宜搅拌时长，并将当前搅拌桶的搅拌时长调节至适宜搅拌时长。

35、f2、当混合不均匀原因为喷洒不均匀时，根据目标搅拌机中各喷头的使用时长和维修次数，计算目标搅拌机中各喷头的老化度，并将各喷头的老化度与设定参照的老化度进行对比，若某喷头的老化度大于或者等于设定参照的老化度，则表明该喷头为老化喷头，并将各老化喷头进行替换。

36、f3、当混合不均匀原因为综合原因时，将当前搅拌桶的搅拌时长调节至适宜搅拌时长并将各老化喷头进行替换。

37、相较于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：（1）本发明通过对目标搅拌机的混合搅拌不均匀原因进行确认和调节，有效解决了因肥料混合不均匀而导致的肥料质量不高和性能差，最大程度上提高了农作物的产量，同时减少了肥料资源的浪费，并维护了目标农田的土壤健康，提高了目标农田循环利用的可能性。

38、（2）本发明通过分析搅拌桶对应的需求肥料搅拌均匀度和需求肥料喷洒均匀度，进而分析肥料混合均匀度，从多方面、多维度分析肥料混合均匀度情况，降低了肥料混合均匀度分析结果中存在的差异性，进一步提高了肥料混合均匀情况监测的效果，致使精确地了解肥料混合均匀状态，进而提高目标搅拌机的混合搅拌不均匀原因确认和调节的准确性。

39、（3）本发明通过计算需求肥料对应的数目聚集度和距离聚集度，从而分析搅拌桶对应的需求肥料搅拌均匀度，直观地展示了需求肥料搅拌情况，从而提高了需求肥料搅拌均匀度分析结果的精准性和合理性，进而提高了目标搅拌机的搅拌桶搅拌时长调节的参考性，同时提高了目标搅拌机的工作进度。

40、（4）本发明通过计算得到各喷头中需求肥料对应的喷洒数目聚集度和喷头的喷洒肥料颗粒均匀度，分析喷头喷洒对应的需求肥料喷洒均匀度，从而保障了需求肥料喷洒均匀情况分析的综合性，同时为后续喷洒不均匀原因的确认和调节提供了有效的数据支撑依据。

41、附图说明

42、为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

43、图1为本发明系统模块结构连接示意图。

44、图2为本发明目标搅拌机结构示意图。