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近年来,随着信息技术的飞速发展,农业信息化与自动化成为现代农业的重要发展方向。将信息化技术应用于喷杆喷雾机,设计和开发喷杆喷雾机作业信息采集系统,可以实时掌握喷雾机作业信息,为作业质量评价提供依据,从而提升作业效果,对于精准施药的发展具有重要意义。本文通过分析国内外现状,结合嵌入式技术设计了喷杆喷雾机作业信息采集系统和作业田块重喷漏喷区域检测算法。开展的主要研究工作包括:1.开发基于μC/OS-Ⅲ系统的喷杆喷雾机作业信息采集系统,实现喷杆喷雾机作业信息的实时采集与显示。采用模块化的设计思想,确定喷杆喷雾机作业信息采集系统整体方案:信息采集节点负责采集喷杆喷雾机作业信息,系统终端负责接收节点传输过来的作业信息,系统终端与节点之间采用CAN通信方式。其中信息采集节点包括喷雾流量信息采集节点和温湿度、喷杆高度信息采集节点,实现了喷雾流量信息、温湿度信息和喷杆高度信息的采集;此外,本系统还包括GPS信息采集模块和存储模块,实现了作业机器位置信息的实时采集与存储。2.完成系统主要传感器选型:DHT11温湿度传感器、SN-SR0T4-2.0超声波测距传感器、USN-HS06PA-1霍尔流量传感器和ATK-NEO-M8N的GPS模块;选择STM32F407开发板作为本系统终端,实现了作业信息的处理与显示;设计了信息采集节点单片机模块,并且基于CAN控制芯片MCP2515和CAN收发芯片TJA1050设计了CAN通信模块,并且通过Altium Designer软件完成CAN通信模块PCB板的设计,实现了信息采集节点与系统终端的通信。3.完成了实时操作系统μC/OS-Ⅲ和图形界面库em Win的移植,基于em Win开发了人机交互界面;参照ISO11783总线协议,完成了本系统CAN通信节点标识符(Identifier,ID)的定义;完成了喷雾流量节点任务和温湿度、喷杆高度节点任务的设计;完成了系统终端CAN通信任务、GPS信息采集任务、数据存储任务和异常警报任务的设计。4.基于MATLAB平台完成了重喷漏喷区域检测算法的开发。通过研究相邻GPS点的取样距离对喷幅边缘误差影响发现:相邻两个GPS点之间的距离l小于半边喷幅a的0.1倍,本算法产生的误差就可以基本忽略不计。讨论了作业机器发生0.5°、0.8°和1°的偏移时网格尺寸的选取对算法检测准确性的影响,确定网格尺寸的选取为0.2m,能够达到设计目的。5.对喷杆喷雾机作业信息采集系统和重喷漏喷检测算法进行了验证试验:完成了对GPS数据存储功能、GPS定位精度和CAN通信功能的测试,试验证明,本系统能够实时采集和存储作业机器GPS信息,差分GPS定位精度高于单机GPS定位精度,CAN通信模块能够实现数据的传输并且运行稳定;对系统软硬件进行整体调试与安装,在喷杆喷雾机上对系统整体进行了试验验证,结果表明,本系统能够实时采集并显示喷杆喷雾机作业信息,对流量异常和喷杆异常能够及时提醒,本算法检测出的重喷漏喷区域面积与作业中实际的重喷漏喷面积的相对误差最大为7.7%,绝大部分情况相对误差保持在5%以下,满足设计要求。