针对现有农作物病害叶片检测方法利用图像特征定位叶片病害区域精度不高的问题，提出一种基于多模态特征对齐的作物病害叶片检测新方法。在训练阶段，利用视觉编码器和文本编码器将农作物叶片集中的图片和文本进行编码，并根据视觉编码特征定位给定图片中的病害区域，利用视觉和文本编码融合特征实现病害区域病害类型的细粒度分类。在推理阶段，利用预训练的病害区域定位模块定位给定测试图片中的病害区域，并将其提取的病害区域作为预训练分类模型的输入；通过计算预测文本值与文本集中原始标签之间的相似度值，快速给出病害区域的细粒度分类结果。在多个开源的农作物病害数据集上进行测试，所提出方法在马铃薯、番茄、苹果和草莓四种类型的病害叶片数据集上精准率分别为0.957 4、0.961 1、0.958 0和0.950 2，综合性能更优，具有较好实用价值。

水稻秸秆与土壤翻埋过程是影响秸秆还田的重要因素。在前期建立的还田刀辊—土壤—水稻秸秆三者仿真互作模型的基础上，进一步研究土壤颗粒的运动状态。在耕深为20cm、刀轴旋转速度为240r/min、单位秸秆量为3.5kg/m2时，以秸秆翻埋率和还田深度为指标，分别进行仿真与室内模拟试验，翻埋率分别为87.5%、86.7%，还田深度分别为19.16cm、18.68cm，模拟试验验证仿真试验的有效性。仿真结果显示所标定颗粒152658与刀辊接触时，开始向后下方位移，到达最低点后随着刀辊的旋转向后上方抛洒，此时运动轨迹近似抛物线，随后在重力作用下回落到地表，与其他颗粒碰撞产生波动，直至最终停下。通过随机标定颗粒研究土壤受力情况，结果表明：当弯刀在开始接触土壤颗粒时，颗粒X、Y、Z方向受力均直线上升，最大值分别为15.61N、37.2N、50.37N，直到该土壤颗粒团被弯刀切碎后，力逐渐下降为0。同理标定秸秆颗粒45681，分析其运动轨迹，仿真结果表明：起初土壤颗粒对秸秆速度产生促进和抑制双重作用，随着土壤回落地表，秸秆在土层下主要受到土壤摩擦作用，直至秸秆速度降为0。仿真分析从微观角度揭示弯刀对秸秆翻埋还田的工作机理，为部件优化设计提供理论支持。

农业机械的作业路径很大程度上决定作业环节的质量、效率和成本，因此针对小麦收割机复杂边界的作业路径规划问题，建立基于行走方向的收割机调度规划模型，并针对凸、凹多边形边界农田提出具有最少转弯次数的混合求解算法：该算法包含扫描线算法并通过假想区域填补方式求解凸、凹多边形转弯次数，最后利用旋转法求解最少转弯次数对应的最优行走方向，获得收割机的优化路径轨迹。仿真田块区域的求解结果表明，该优化算法能够有效获取转弯次数最少的行走方向及路径轨迹：凸边形农田仿真案例中，最优行走方向与沿长边方向的路径相比优化程度能达到11.32%；凹边形农田仿真案例中，最优行走方向比沿长边行走方向的路径优化程度达到5.66%。基于最少转弯次数的混合求解算法能够为实际复杂边界环境的收割机收获作业提供一定的决策依据。

秸秆还田机还田弯刀的力学状态，直接影响还田质量及刀具可靠性。在含水率为30%，坚实度为700 kPa的黑土土壤中进行耕作参数优化试验，当耕深为200 mm、刀轴旋转速度为240 r/min、单位秸秆量为3.5 kg/m2时，刀轴扭矩平均值最小。依据优化的耕作参数及测定的仿真接触参数和材料参数，采用离散元法建立还田弯刀—土壤和还田弯刀—土壤—秸秆的仿真互作模型，对比分析有、无秸秆两种状态下，弯刀所受扭矩的变化，并进行试验验证。仿真试验表明：有、无秸秆扭矩最大值分别为25.8 N·m、21.7 N·m，平均值分别为19.5 N·m、17.4 N·m，刀辊在有秸秆耕作时平均所消耗功率大于无秸秆状态的12.1%。验证试验表明：有、无秸秆状态扭矩最大值分别为32.3 N·m、26.7 N·m，平均值分别为23.7 N·m、21.3 N·m，有秸秆状态平均扭矩要高于无秸秆状态扭矩的11.3%左右。对比分析可知，有秸秆的试验值和仿真值，二者变化趋势基本相同，但试验值高于仿真值，且数据波动多、变化快。

识别小麦抽穗扬花期抽穗情况,可用于指导后期水肥管理、病害防治和产量预测等。为实现准确、自动地麦穗计数,提出一种基于颜色特征的麦穗计数方法。抽穗扬花期小麦麦穗与叶片、茎秆颜色非常接近,常见颜色特征并不能有效分割麦穗,通过彩色直方图均衡化和红绿归一化差异指数对麦穗进行有效提取。针对图像中麦穗粘连问题,利用改进Harris角点检测算法分别对垂直拍摄和45°夹角拍摄的小麦图像进行验证。通过样本图像进行计数试验,准确率分别为96.06%和94.74%。结果表明,经均衡化处理后麦穗、叶片和茎秆出现明显颜色色差,可以利用颜色特征提取大田环境下抽穗扬花期麦穗图像;麦穗细化后进行骨架交点检测,可用于粘连麦穗的准确计数。

基于STM32和STC89C52单片机设计一种分布式无线自动浇灌系统,用以实现农业灌溉的智能化,系统包括一个主机和多个从机,土壤温湿度检测模块和电磁阀浇灌模块与从机相连,完成数据的采集、发送及处理功能,以继电器控制电磁阀工作,通过开关水泵实现自动浇灌,从机个数可根据测量点的需求进行扩展。显示模块和报警模块与主机相连,完成数据的接收、处理、显示及报警功能。主从之间采用NRF905模块进行无线通信,构成"一对多"的通信网络。系统有效地解决传统灌溉体系中低效率的问题,试验结果表明,该浇灌系统无线传输数据可达145 m,实现通过设置不同区域内不同农作物需水量后,自动进行科学灌溉。