水稻作为我国一种主要粮食作物,其生长期内的各个发育阶段都有病虫害发生,且农田中不同区域病虫害严重程度不同。传统施药机用较大施药量,对整个地块进行均匀施药。农药的使用过量、利用率低引发的环境污染、资源压力、生态破环等方面的问题愈加严重。为解决以上问题,本文对精准变量施药技术进行了研究,以ArcGIS Engine嵌入式GIS开发组件和GNSS-RTK技术为基础,研制出了精准化、智能化变量施药信息处理系统。该系统能够根据田间病虫害采样数据生成空间差异性分布图,在田间作业时能根据病虫害空间差异性分布与施药机行驶速度进行变量施药,实现了农田中不同区域“按需施药”。对提高农药有效利用率、增强病虫害防治效果、促进我国农业的可持续发展具有重要意义。本文主要研究工作及结论如下:(1)根据精准农业和变量施药技术的国内外研究现状,分析和设计了水稻变量施药信息处理系统的总体方案,主要包括空间数据处理、病虫害空间差异性分布图解译、施药决策和施药控制。(2)建立了田块坐标表示体系,使作业过程的位置显示更加直观,并能根据作业幅宽规划出作业路径,便于作业人员对行。系统能够依据设计的田块边界算法,计算得出田块边框顶点坐标,将其投影到高斯平面后,建立以田块起始作业边为坐标轴的田块坐标系。(3)运用反距离权重法实现了对田间病虫害数据的插值。使用高精度GIS数据采集器采集田间水稻病虫害数据,以原始采样数据为基础,通过坐标转换公式将原始数据转换到自定义田块坐标系中,在田块边框内插值生成病虫害空间差异性分布图,并将其进行栅格重分类和栅格转面,最后生成SHP格式的矢量图。(4)完成了变量施药控制算法的设计。算法基于模糊控制理论,以施药作业机组的行驶速度和当前位置病虫害严重程度值为输入,利用专家经验和mamdani推理法计算出施药量。(5)系统采用CAN总线通信。主控制器通过CAN总线,将施药量发送给单片机执行喷施指令,并将作业状态参数通过数据远传模块发送到远程监控中心进行施药作业状态监控。下位机解译施药量,通过脉冲宽度调制方法,设定PWM方波周期不变,改变其占空比来改变喷头电磁阀通断时间,实现变量施药。(6)在施药机上安装了变量施药信息处理系统进行调试与试验。试验结果表明变量施药信息处理系统能够正常运行,通信稳定。同时为减小计算量、降低系统延时,对高斯投影转换公式进行了裁剪优化,优化后的公式平均计算精度约为0.020m,计算时间平均下降了约0.114ms。