基于物联网的鱼塘水质监测及无人机施药投料系统的制作方法

在本发明涉及农业技术领域，尤其涉及鱼塘水质监测及施药装备技术领域，具体地说是一种基于物联网的能够随时随地监测鱼塘水质并通过无人机半自动式投料的基于物联网的鱼塘水质监测及无人机施药投料系统。

背景技术：

在鱼塘水质与鱼类生长繁殖密切相关,尤其是ph值、溶氧量、氨氮浓度。我国渔业总产量连续多年居世界首位。鱼的产量与鱼塘环境休戚相关，一旦水质被污染就会破坏鱼塘环境导致减产，因此必须对鱼塘环境相关参数进行监测，预防水质被破坏，满足鱼塘所需的水质要求。目前我国大多数鱼塘管理者对水中环境好坏的判断主要通过鱼有无浮头等现象来判断含氧量的多少，再利用人工控制增氧机作业。这类方法效率低。随着计算机技术和物联网技术的不断发展和提高，远程监测系统已被广泛应用于各领域。在水产养殖领域，传统的人工养殖和人工采样监测已无法实现对鱼塘环境的实时监控，也不能随时获取鱼塘的水质动态，所以智能化、自动化和网络化的工厂化养殖方式已成为渔业发展的必然趋势。

技术实现要素：

在

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种基于物联网的鱼塘水质监测及无人机施药投料系统；该系统基于物联网，能够随时随地监测鱼塘水质并通过无人机半自动式投料。

本发明的目的是通过以下技术方案解决的：

一种基于物联网的鱼塘水质监测及无人机施药投料系统，包括鱼塘监控系统和无人机施药投料装置，其特征在于：所述的鱼塘监控系统用于实时监测鱼塘水质状况并将所述的鱼塘水质状况传递给增氧机启动增氧或者传递给用户终端补料；用户终端根据接受到的数据选择在无人机施药投料装置的投料舱中装填所需的物料，然后用户遥控无人机施药投料装置根据自主规划路径飞行到鱼塘上方投料。

所述的无人机施药投料装置包括无人机，在无人机的机腹底部设有电源箱、继电器控制板和带有投料舱电机的投料舱，电源箱分别通过线路与投料舱电机和继电器控制板连接供电，且继电器控制板通过线路与投料舱电机相连接以控制投料舱电机的启动和停止。

所述投料舱的底部设有投料门且投料舱的端部设有舱盖，所述投料门的开合程度由投料舱电机控制；所述的舱盖用于打开装料。

所述投料舱的底部对应投料门的位置处设有筛网。

所述的电源箱和继电器控制板安装在无人机的机腹底部的支架上侧。

所述无人机的机腹底部的支架上安装有成对设置的吊台，所述吊台的外侧安装有吊台电机且吊台的内侧安装有吊台电机驱动的主动轮，主动轮的非圆心处与连杆的一端用主动轮销铰接、连杆的另一端与投料舱两端的圆心处用投料舱销铰接且投料舱销可在吊台的槽内往复运动，当吊台电机驱动主动轮旋转时，该主动轮、连杆以及投料舱销构成曲柄滑块结构，使得整个投料舱沿吊台的槽作竖直方向的往复运动。

两吊台上皆设有独立设置的吊台电机，吊台电机通过线路与电源箱连接供电，且吊台电机通过线路与继电器控制板相连接以接受继电器控制板的控制。

所述的吊台安装在无人机的机腹底部的支架下方。

所述的鱼塘监控系统包括电源模块、信号调理电路模块、温度传感器、氨氮传感器、亚硝酸盐传感器、溶氧传感器、微控制器、增氧机无线通信模块、用户无线通信模块，温度传感器、氨氮传感器、亚硝酸盐传感器、溶氧传感器的监控信号输出端口分别与信号调理电路模块的数据输入端口相连接，信号调理电路模块的数据输出端口通过线路与微控制器的输入端相连，微控制器由电源模块供电并将信号调理电路模块输送的信号通过增氧机无线通信模块传递给增氧机或者通过用户无线通信模块传递给用户终端。

所述的增氧机上带有无线接收模块，无线接收模块能够接收到鱼塘监控系统中的增氧机无线通信模块传递至增氧机的信号。

本发明相比现有技术有如下优点：

本发明的基于物联网的鱼塘水质监测及无人机施药投料系统能够随时随地监测鱼塘的水质情况，且增氧机无需手动启动，会根据情况自动启动和停止；当需要投料时，用户可方便的装料、投料，整个投料舱沿竖直方向作往复运动，配合无人机的自动巡航功能和投料舱的上下抖动，可使投料均匀、范围广，无需亲自到鱼塘上人工撒料。

附图说明

附图1为本发明的无人机施药投料装置的结构示意图之一；

附图2为本发明的无人机施药投料装置的结构示意图之二；

附图3为本发明的无人机施药投料装置的投料舱的结构示意图；

附图4为本发明的增氧机部分的结构示意图；

附图5为本发明的鱼塘监控系统的原理框图。

其中：1—无人机；2—电源箱；3—吊台电机；4—吊台；5—投料舱销；6—投料舱电机；7—投料舱；8—连杆；9—主动轮销；10—主动轮；11—继电器控制板；12—舱盖；13—投料门；14—筛网；15—增氧机；16—无线接收模块；17—电源模块；18—信号调理电路模块；19—温度传感器；20—氨氮传感器；21—亚硝酸盐传感器；22—溶氧传感器；23—微控制器；24—增氧机无线通信模块；25—用户无线通信模块；26—用户终端。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。

如图1-5所示：一种基于物联网的鱼塘水质监测及无人机施药投料系统，包括鱼塘监控系统和无人机施药投料装置，其中鱼塘监控系统用于实时监测鱼塘水质状况并将所述的鱼塘水质状况传递给增氧机15启动增氧或者传递给用户终端26补料；用户终端26根据接受到的数据选择在无人机施药投料装置的投料舱7中装填所需的物料，然后用户遥控无人机施药投料装置根据自主规划路径飞行到鱼塘上方投料。

如图1-3所示，该无人机施药投料装置包括无人机1，在无人机1的机腹底部设有电源箱2、继电器控制板11和带有投料舱电机6的投料舱7，其中电源箱2和继电器控制板11安装在无人机1的机腹底部的支架上侧，电源箱2分别通过线路与投料舱电机6和继电器控制板11连接供电，且继电器控制板11通过线路与投料舱电机6相连接以控制投料舱电机6的启动和停止；在投料舱7的底部设有投料门13且投料舱7的底部对应投料门13的位置处设有筛网14，投料门13的开合程度由投料舱电机6控制；在投料舱7的端部设有用于打开装料的舱盖12。在此基础上，在无人机1的机腹底部的支架上安装有成对设置的吊台4，吊台4的外侧安装有吊台电机3且吊台4的内侧安装有吊台电机3驱动的主动轮10，主动轮10的非圆心处与连杆8的一端用主动轮销9铰接、连杆8的另一端与投料舱7两端的圆心处用投料舱销5铰接且投料舱销5可在吊台4的槽内往复运动，当吊台电机3驱动主动轮10旋转时，该主动轮10、连杆8以及投料舱销5构成曲柄滑块结构，使得整个投料舱7沿吊台4的槽作竖直方向的往复运动。进一步的来说，两吊台4上皆设有独立设置的吊台电机3，吊台电机3通过线路与电源箱2连接供电，且吊台电机3通过线路与继电器控制板11相连接以接受继电器控制板11的控制。吊台4安装在无人机1的机腹底部的支架下方。

如图4所示，增氧机15上带有无线接收模块16，无线接收模块16能够接收到鱼塘监控系统中的增氧机无线通信模块24传递至增氧机15的信号。

如图5所示，鱼塘监控系统包括电源模块17、信号调理电路模块18、温度传感器19、氨氮传感器20、亚硝酸盐传感器21、溶氧传感器22、微控制器23、增氧机无线通信模块24、用户无线通信模块25，温度传感器19、氨氮传感器20、亚硝酸盐传感器21、溶氧传感器22的监控信号输出端口分别与信号调理电路模块18的数据输入端口相连接，信号调理电路模块18的数据输出端口通过线路与微控制器23的输入端相连，微控制器23由电源模块17供电并将信号调理电路模块18输送的信号通过增氧机无线通信模块24传递给增氧机15或者通过用户无线通信模块25传递给用户终端26。

如图1-5所示，为本发明提供的基于物联网的鱼塘水质监测及无人机施药投料系统的一个实施例，该基于物联网的鱼塘水质监测及无人机施药投料系统主要由鱼塘监控系统、无线传输模块、增氧机15、无人机施药投料装置组成。其中鱼塘监控系统的工作原理如图5所示，温度传感器19、氨氮传感器20、亚硝酸盐传感器21、溶氧传感器22分别连接在信号调理电路模块18的输入端，而信号调理电路模块18的输出端与微控制器23的输入端相连，微控制器23由电源模块17供电，微控制器23将信号调理电路模块18输送的信号通过增氧机无线通信模块24传递给增氧机15或者通过用户无线通信模块25传递给用户终端26；无人机施药投料装置主要由无人机1、吊台4、投料舱7组成，整个装置由电源箱2提供电能驱动，并且包含继电器控制板11。其中，继电器控制板11与吊台电机3和投料舱电机6相连并控制吊台电机3和投料舱电机6的启动和关闭，用户通过远程遥控继电器控制板11的开关以达到遥控相应电机的目的；使用时，吊台电机3驱动主动轮10旋转，主动轮10的非圆心处与连杆8的一端用主动轮销9铰接、连杆8的另一端与投料舱7两端的圆心处用投料舱销5铰接且投料舱销5可在吊台4的槽内往复运动，当吊台电机3驱动主动轮10旋转时，该主动轮10、连杆8以及投料舱销5构成曲柄滑块结构，使得整个投料舱7沿吊台4的槽作竖直方向的往复运动。投料舱7的底部有筛网14、投料门13，其中投料门13由投料舱电机6驱动，工作前需打开舱盖12给投料舱7灌料。

该实施例的基于物联网的鱼塘水质监测及无人机施药投料系统工作时，四个传感器通过浮标等装置置于水中，并将接收到的信号实时传输给信号调理电路模块18，后者再将数据传输给微控制器23。若水中缺氧，则溶氧传感器22将发出异样信号，经过上述传输最终传输到增氧机15上的无线接收模块16.此时，增氧机15将自动启动增氧，当鱼塘中氧气不再缺少时，溶氧传感器22则不再传输异样信号，增氧机15便停止工作；若水中缺氨氮或亚硝酸盐，则氨氮传感器20或亚硝酸盐传感器21将发出异样信号，将信号经过上述传输最终传输到用户终端26，用户根据所接收到的数据，选择在投料舱7内投需要的料，然后启动无人机1的自动巡航功能，在鱼塘上方巡航，巡航过程中，用户遥控打开继电器控制板11的开关，从而通过投料舱电机6打开投料门13，并且使整个投料舱7上下往复运动，料通过投料舱7上下的抖动可在筛网14的作用下均匀撒下，从而达到投料的目的；投料结束后，需返航手动补料或换料。进一步的，鱼塘监控系统的传感器可选择其它类型的传感器。

本发明的基于物联网的鱼塘水质监测及无人机施药投料系统能够随时随地监测鱼塘的水质情况，且增氧机15无需手动启动，会根据情况自动启动和停止；当需要投料时，用户可方便的装料、投料，整个投料舱7沿竖直方向作往复运动，配合无人机1的自动巡航功能和投料舱7的上下抖动，可使投料均匀、范围广，无需亲自到鱼塘上人工撒料。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。