一种基于RFID的农用喷雾装置及其控制方法与流程

本发明涉及农用设备的技术领域，尤其涉及一种基于rfid的农用喷雾装置及其控制方法。

背景技术：

众所周知，人类的生活离不开动植物的供给。先进的农业生产已经离不开各类农药的使用，它已成为动植物免受病、虫、草害的有效保护手段之一。有人估计，如果没有农药，全世界因病、虫、草害造成的动植物损失可达50％左右，使用了农药可挽回损失约15％。因此，农药给人们带来了巨大的效益，为人类的生存做出了巨大的贡献。

然而，对农作物进行喷洒农药时，农作物农药超标会影响民众的身体健康。农药为什么会超标？原因之一在于，农民在调配农药喷剂时，不能很好地控制农药的投放量，往往投放过量。这样哪怕是正常喷洒，仍然会导致农作物的农药超标。现用的农药残留检测器，是“事后”检测蔬菜农药残留度。

如公开号为cn102816691a的专利公开了一种果蔬中农药残留快速检测装置，包括显色池、废液池、样液供给装置、显色液供给装置、缓冲液供给装置、底物供给装置、样液泵、底物泵、显色液泵、缓冲液泵、阀门系统、反应器和一个电子测控系统。应用一种果蔬中农药残留量快速检测装置对果蔬中农药残留量进行快速检测，可完全排除待测果蔬样液本身颜色对检测结果的干扰。同时一种果蔬中农药残留快速检测装置在应用于果蔬中农药残留量快速检测时，由于酶抑制反应、酶催化底物水解反应全部都在同一个封闭的反应器内进行，因此环境因素变化带来的影响控制在最低限度，使得检测结果相对更准确。其虽然可以快速检测出果蔬中的农药残留量，但是上述专利仍然是“事后”检测，并不能在“事前”控制农药的投放量。因此，针对上述问题，本发明提出了一种基于rfid的农用喷雾装置及其控制方法，从源头上控制农药喷剂的浓度，彻底杜绝“事后”的农药超标问题，保证民众吃到安全、健康的农作物。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种基于rfid的农用喷雾装置及其控制方法，通过rfid读头读取农药类型，从而自动匹配用量，能从源头上控制农药喷剂的浓度，彻底杜绝“事后”的农药超标问题，保证民众吃到安全、健康的农作物。

为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于rfid的农用喷雾装置，其特征在于，包括罐体、喷杆及配套的农药瓶，所述罐体上设有进液口，所述进液口下设有微处理模块控制的rfid读头、流量计、电磁阀，所述农药瓶瓶口设有rfid标签，所述rfid读头用于识别rfid标签，所述电磁阀用于控制进液口的开合，所述流量计用于计量进入罐体的水量和农药量；当rfid读头识别到带有所需的rfid标签的农药瓶口时，所述进液口的电磁阀打开供农药进入，所述流量计计量进入的农药量，计量达标后，所述电磁阀及进液口闭合。

进一步的，所述罐体上还设有开关模块、进水控制模块、进药控制模块、语音模块；所述开关模块用于启动农用喷雾装置工作；所述进水控制模块用于接收输入的进水控制指令；所述进药控制模块用于接收输入的进药控制指令；所述语音模块用于提示执行的控制指令。

进一步的，所述罐体上还设有状态指示灯，所述状态指示灯设置于所述进液口处，所述状态指示灯用于根据微处理模块控制指令显示当前的状态。

进一步的，所述进液口上设有相适配的进液口盖，所述罐体设有背带扣。

进一步的，所述喷杆通过导管、电泵连接于罐体，所述电泵连接有可充电蓄电池。

进一步的，所述进水模块包括进水按键及指示灯，所述进药模块包括进药按键及指示灯，所述语音模块包括扬声器及扬声孔，所述开关模块包括装置总开关和电泵开关，所述微处理模块与rfid读头、流量计、进水按键及指示灯、进药按键及指示灯、状态指示灯、电磁阀及电磁阀驱动电路、电泵及电泵驱动电路、语音模块、可充电蓄电池及其电源管理电路和充电控制电路电连接；所述微处理模块还连接有存储电路和万年历电路，所存储电路用于存储包括历史作业记录、作业记录信息。

相应的，还提供一种基于rfid的农用喷雾装置的控制方法，所述控制方法基于权利要求1-6所述的一种基于rfid的农用喷雾装置，包括：

s1.农药喷雾装置初始化；

s2.微处理模块通过电磁阀驱动电路控制电磁阀的开启，通过进液口向所述农药喷雾装置的罐体加入水，当进水量达到所需水量时，所述电磁阀关闭；其中，向罐体加水时设置于进液口下的流量计实时获取进水量；

s3.设置于进液口下的rfid读头识别农药瓶瓶口的rfid标签，根据所述识别的rfid标签查找与rfid标签相对应的农药配比量；

s4.微处理模块通过电磁阀驱动电路控制电磁阀的开启，通过进液口向所述农药喷雾装置的罐体加入农药；其中，向罐体加入农药时设置于进液口下的流量计实时获取进药量；

s5.根据所述流量计实时获取的进药量判断加入的农药量是否等于查找到的农药配比量，若是，则所述电磁阀关闭；

s6.开启电泵开关并开始喷药。

进一步的，所述步骤s3中还包括：

根据所述识别的rfid标签判断所述rfid标签相对应的农药是否过期，若是，则提醒用户；若否，则查找与rfid标签相对应的农药配比量。

进一步的，所述步骤s4还包括：

向所述农药喷雾装置的罐体加入农药时，所述rfid读头周期性读取rfid标签；判断连续两次读取到的rfid标签是否相同，若相同，则继续执行；若不相同，则关闭电磁阀。

进一步的，所述步骤s5之后还包括：

将当前操作的记录上传至存储电路中。

与现有技术相比，本发明中达到的技术效果为：

1、农药瓶上设置rfid标签，装置上设置rfid读头，实现农药身份识别、进药量自动匹配，杜绝进过期药、进过量药等问题；

2、进药过程中周期性持续读取，可避免用户无意中搞错进药药瓶；

3、作业记录可查看，数据集可更新。

附图说明

图1是实施例一提供的一种基于rfid的农用喷雾装置结构爆炸图；

图2是实施例一提供的一种基于rfid的农用喷雾装置结构图；

图3是实施例一提供的一种基于rfid的农用喷雾装置的电路示意图；

图4是实施例二提供的一种基于rfid的农用喷雾装置的控制方法流程图；

其中，1.农药瓶；2.进液口盖；3.rfid标签；4.进液口；5.状态指示灯；6.进水按键及指示灯；7.进药按键及指示灯；8.扬声孔；9.rfid读头；10.mcu芯片；11.流量计；12.电磁阀；13.罐体；14.背带扣；15.可充电蓄电池；16.装置总开关；17.导管；18.电泵；19.充电口，20.喷杆；21.电泵开关。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种基于rfid的农用喷雾装置及其控制方法。

实施例一

本实施例提供一种基于rfid的农用喷雾装置，如图1-2所示，包括罐体13、喷杆20及配套的农药瓶1；其中，罐体13上设有进液口4，进液口4下设有微处理模块控制的rfid读头9、流量计11、电磁阀12；农药瓶1瓶口设有rfid标签3，rfid读头9用于识别rfid标签3，电磁阀12用于控制进液口4的开合，流量计11用于计量进入罐体13的水量和农药量；当rfid读头9识别到带有所需的rfid标签3的农药瓶口时，进液口4的电磁阀12打开供农药进入，流量计11计量进入的农药量，计量达标后，电磁阀12及进液口4闭合。

在本实施例中，微处理模块为mcu芯片10，用于处理各个模块的信息。其中，mcu为集成蓝牙(蓝牙，ble4.0)模块的微处理器(比如ti公司的cc2540)，可与智能手机蓝牙连接，智能手机安装专用app，可读取装置的作业记录，也可更新装置的数据集。

农药瓶1瓶口设置的rfid标签3为一个环状的无源、柔性的rfid标签；rfid标签固定套于农药瓶1的瓶颈处，无法被取下，其作用是标识当前农药的身份。

农药根据化学成分、用途等的不同，可分为多种类型。不同类型的农药，使用时其用量也有不同要求，即有不同的药、水配比规定。比如：水量为单位水量(比如1l)时，农药a的安规用量为pa(ml)，农药b的安规用量为pb(ml)，等等。

将农药倒入装置时，手拿瓶口朝下，靠近进液口4，rfid读头9装在进液口4的下方可确保其能读取到农药瓶颈上的环状标签，如采用13.56mhz方案，该距离一般在5cm以内。

在本实施例中，进液口4设置于罐体13的顶部，且还设有与进液口4相适配的进液口盖2，当罐体需要加入水或农药时，打开进液口盖2，将水或农药通过进液口4加入；当完成加水或加药时，将进液口盖2盖于进液口4上。

rfid读头9、mcu芯片10、流量计11、电磁阀12以及电磁阀的驱动电路均设置于进液口4下、罐体13内。

其中，rfid读头9读取农药瓶1的rfid标签3，将读取到的信息经过mcu芯片10进行处理。

流量计11用于计量进入罐体13的水量和农药量，具体为：当用户开始加水时，将水通过进液口注入装置，此进水过程中，mcu芯片控制流量计13实时计算/刷新进水量；或当用户开始加药时，将药通过进液口注入装置，在进药过程中，mcu芯片控制流量计实时计算/刷新倒入的农药的量。

电磁阀12用于控制进液口4的开合，具体为：在装置的初始状态下，电磁阀12处于关闭状态，当收到进水或进药开启的指令后，mcu芯片控制电磁阀的驱动电路，令电磁阀12打开；当收到进水或进药停止的指令后，令电磁阀12关闭。

在本实施例中，罐体13顶部还设有进水控制模块、进药控制模块、语音模块、状态指示灯；其中，进水模块为进水按键及指示灯6，用于接收输入的进水控制指令；进药模块为进药按键及指示灯7，用于接收输入的进药控制指令；语音模块包括扬声器及扬声孔8，提示执行的控制指令；状态指示灯5设置于进液口处，用于根据微处理模块控制指令显示当前的状态；状态指示灯5采用一体式红、绿两色led(3脚、共阳led灯)。

具体为，开启装置后，状态指示灯5亮红色，通过语音模块提示用户“请按下进水按键”，用户接收到该信息后，用户按一下进水按键6，此时进水按键6的指示灯亮起，状态指示灯5亮绿色；当进水量达到了所需的水量后，再按一下进水按键6，此时进水按键6的指示灯熄灭，状态指示灯5亮红色，语音提示“进水完毕”；接着当需要加入药时，语音提示“请按下进药按键”，用户接收到信息后，用户按一下进药按键7，此时进药按键7的指示灯亮起，状态指示灯5亮绿色；当进药量达到所需的药量时，语音提示“进药完毕”，再按一下进药按键7，此时进药按键7的指示灯熄灭，状态指示灯5亮红色。

在本实施例中，罐体13表面设有背带扣14；罐体13底部设有可充电蓄电池15、装置总开关16、导管17、电泵18、充电口19；导管17和电泵18相连，电泵18还与可充电蓄电池15连接。

具体为，将市电插头插入充电口19，市电经过充电控制电路，对可充电蓄电池15充电。可充电蓄电池15电量不足时，状态指示灯5红色、快闪。充电过程中，状态指示灯5红色、慢闪。充满时，状态指示灯5红色熄灭。

电源管理电路以可充电蓄电池15的输出电压为输入电压，转换成各等级直流电压后输出，用于给mcu芯片10、rfid读头9、流量计11、电磁阀12及电磁阀驱动电路、电泵18及电泵驱动电路、进水指示灯6、进药指示灯7、状态指示灯5、语音模块(含扬声器)等各电路模块供电。

如图3所示为农用喷雾装置的电路框图，该装置内还包括万年历电路、存储电路，存储电路用于存储包括历史作业记录、作业记录信息；万年历电路用于存储年、月、日、时、分、秒。

mcu芯片10分别与rfid读头9、流量计11、进水按键及指示灯6、进药按键及指示灯7、状态指示灯5、电磁阀12及电磁阀驱动电路、电泵18及电泵驱动电路、语音模块、可充电蓄电池15、电源管理电路、充电控制电路、存储电路、万年历电路连接。

可充电蓄电池15还包括给存储电路、万年历电路供电。

在本实施例中，喷杆20通过导管、电泵连接于罐体13，喷杆20表面还设有电泵开关21，用于控制电泵18的开启与停止。

在本实施例中，装置还可与终端进行连接，用安装于终端的app实现装置的作业记录查看、数据集更新。其中，终端可以是手机、ipad、平板电脑、智能手环、智能手表等。

本实施例以装置与手机通过蓝牙连接为例说明：

手机连接装置，读取装置存储器中的信息，app可据此获得装置的历史作业记录，作业记录信息至少包括：农药id(手机app可根据该id，进一步关联到对应的农药类型、农药名称、农药厂家、生产日期、过期日期等具体信息)、进水量、进药量、作业日期。

手机通过互联网访问服务器，可获取定期更新的数据集，通过连接装置，可对装置的数据集进行更新，从而使装置能支持新药的识别、自动配比。

与现有技术相比，本实施例中达到的技术效果为：

1、农药瓶上设置rfid标签，装置上设置rfid读头，实现农药身份识别、进药量自动匹配，杜绝进过期药、进过量药等问题；

2、进药过程中周期性持续读取，可避免用户无意中搞错进药药瓶；

3、作业记录可查看，数据集可更新。

实施例二

本实施例提供一种基于rfid的农用喷雾装置的控制方法，该控制方法基于实施例一的农用喷雾装置，如图4所示，包括步骤：

s11.农药喷雾装置初始化；

s12.微处理模块通过电磁阀驱动电路控制电磁阀的开启，通过进液口向所述农药喷雾装置的罐体加入水，当进水量达到所需水量时，所述电磁阀关闭；其中，向罐体加水时设置于进液口下的流量计实时获取进水量；

s13.设置于进液口下的rfid读头识别农药瓶瓶口的rfid标签，根据所述识别的rfid标签查找与rfid标签相对应的农药配比量；

s14.微处理模块通过电磁阀驱动电路控制电磁阀的开启，通过进液口向所述农药喷雾装置的罐体加入农药；其中，向罐体加入农药时设置于进液口下的流量计实时获取进药量；

s15.根据所述流量计实时获取的进药量判断加入的农药量是否等于查找到的农药配比量，若是，则所述电磁阀关闭；

s16.开启电泵开关并开始喷药。

在步骤s11中，农药喷雾装置初始化。

假设可充电蓄电池的电量正常，点击装置的总开关使装置开机后，装置处于初始状态，初始状态为：电磁阀关闭，状态指示灯亮红色，电泵开关关闭。

本实施例以当前所需的农药为农药a具体说明。

在步骤s12中，微处理模块通过电磁阀驱动电路控制电磁阀的开启，通过进液口向所述农药喷雾装置的罐体加入水，当进水量达到所需水量时，所述电磁阀关闭；其中，向罐体加水时设置于进液口下的流量计实时获取进水量。

首先在罐体内加入水，此时，语音模块对用户进行语音提示，如“请按下进水按键”，用户接收到该语音提示后，用户按一下进水按键，此时进水按键的指示灯亮起，状态指示灯亮绿色；然后语音提示“请开始加水”，此时电磁阀自动打开；

用户开始加水，将水通过进液口注入装置，此过程中，流量计实时计算/刷新进水量，当用户认为已达到自己所需的水量时，再按一下进水按键，进水按键的指示灯熄灭，状态指示灯亮红色，语音提示“进水完毕”，电磁阀关闭，装置记录加入的水量。

在步骤s13中，设置于进液口下的rfid读头识别农药瓶瓶口的rfid标签，根据所述识别的rfid标签查找与rfid标签相对应的农药配比量。

在本实施例中，步骤s13中还包括：

根据所述识别的rfid标签判断所述rfid标签相对应的农药是否过期，若是，则提醒用户；若否，则查找与rfid标签相对应的农药配比量。

具体为：当进水结束后，语音提示“请识别农药是否过期”，用户取本次要使用的农药瓶(先不打开)，将瓶口靠近进液口，装置的rfid读头读取rfid标签的id并记录，根据该id，在预存在装置内存储电路中的数据集中进行查找，查找到该id对应的农药的过期时间，与万年历电路的当前时间(年、月、日、时、分、秒)进行对比，判断该id农药是否过期，若是，语音提示“农药过期，请不要使用”，后续流程不再执行；若否，则继续执行；

装置根据记录的该id，在事先已预存在装置内的数据集查找到该id对应的农药的配比量(设农药a的安规用量为每单位水量进药量/配比量为pa)，结合记录的水量(设当前加入的水量为p)，则可知匹配的应进药量等于p×pa，记录该应进药量。

在本实施例中，预存在装置内的数据集，至少包括如下信息：农药id、过期日期、单位水量时的安规配比用量。

在步骤s14中，微处理模块通过电磁阀驱动电路控制电磁阀的开启，通过进液口向所述农药喷雾装置的罐体加入农药；其中，向罐体加入农药时设置于进液口下的流量计实时获取进药量。

在本实施例中，步骤s14还包括：向所述农药喷雾装置的罐体加入农药时，所述rfid读头周期性读取rfid标签；判断连续两次读取到的rfid标签是否相同，若相同，则继续执行；若不相同，则关闭电磁阀。

具体为，当获取到农药a的进药量后，语音提示“请按下进药按键”，用户按一下进药按键，进药按键的指示灯亮起，状态指示灯亮绿色，语音提示“请开始进药”，此时电磁阀自动打开。

用户打开瓶盖，开始从进液口倒入农药。从用户开始倒入农药，至进药完毕的整个过程(称为进药过程)中，装置的rfid读头按设定的周期，周期性读取标签的id，并作两个比较：

(1)将步骤s13中记录的id、与进药过程中第1次读到的id进行比较；

(2)将进药过程中第n次读到的id，与第n-1次读到的id进行比较。(n≥2，即第2次与第1次比，第3次与第2次比……。采样与控制中的常规做法)

若(1)或(2)的比较结果不一致，表明此过程中用户可能错拿了别的药瓶，则立刻关闭电磁阀，状态指示灯亮红色，语音提示“请勿错误进药”。

若(1)与(2)的比较结果均一致，表明此过程中用户操作正常。

在步骤s15，根据所述流量计实时获取的进药量判断加入的农药量是否等于查找到的农药配比量，若是，则所述电磁阀关闭。

在进药的过程中，流量计实时计算/刷新倒入的农药的量，并与查找到记录的农药配比量中应进药量做比较，当判断到倒入的量等于应进药量时，语音提示“进药完毕”，电磁阀关闭；用户再按一下进药按键，进药按键的指示灯熄灭，状态指示灯亮红色，语音提示“请打开电泵开关开始喷药”。

在本实施例中，步骤s15之后还包括：将当前操作的记录上传至存储电路中。

将当前操作记录上传至手机app中，此后，app可据此获得装置的历史作业记录，作业记录信息至少包括：农药id(手机app可根据该id，进一步关联到对应的农药类型、农药名称、农药厂家、生产日期、过期日期等具体信息)、进水量、进药量、作业日期。

手机通过互联网访问服务器，可获取定期更新的数据集，通过连接装置，可对装置的数据集进行更新，从而使装置能支持新药的识别、自动配比。

在步骤s16中，开启电泵开关并开始喷药。

当装置中完成水和药的进入后，水和药进行混合，并语音提示“请打开电泵开关开始喷药”，最后执行喷药，用户打开喷药开关，执行喷药作业。

与现有技术相比，本发明中达到的的技术效果为：

1、农药瓶上设置rfid标签，装置上设置rfid读头，实现农药身份识别、进药量自动匹配，杜绝进过期药、进过量药等问题；

2、进药过程中周期性持续读取，可避免用户无意中搞错进药药瓶；

3、作业记录可查看，数据集可更新。

实施例三

本实施例提供一种基于rfid的农用喷雾装置的控制方法与实施例二的不同之处在于：

本实施例以需要配2种及以上的农药为例进行说明，包括步骤：

包括步骤：

s11.农药喷雾装置初始化；

s12.微处理模块通过电磁阀驱动电路控制电磁阀的开启，通过进液口向所述农药喷雾装置的罐体加入水，当进水量达到所需水量时，所述电磁阀关闭；其中，向罐体加水时设置于进液口下的流量计实时获取进水量；

s13.设置于进液口下的rfid读头识别农药瓶瓶口的rfid标签，根据所述识别的rfid标签查找与rfid标签相对应的农药a配比量；

s14.微处理模块通过电磁阀驱动电路控制电磁阀的开启，通过进液口向所述农药喷雾装置的罐体加入农药a；其中，向罐体加入农药a时设置于进液口下的流量计实时获取进药量；

s15.根据所述流量计实时获取的进药量判断加入的农药a量是否等于查找到的农药a配比量，若是，则所述电磁阀关闭；

s16.将农药b的农药瓶取出，继续执行步骤s13-s15；

s17.开启电泵开关并开始喷药。

需要说明的是，本实施例提供的一种基于rfid的农用喷雾装置的控制方法与实施例二类似，在此不多做赘述。

在本实施例中，预存在装置内的数据集，至少包括如下信息：农药id、过期日期、单位水量时的安规配比用量、不良反应关联列表。

本实施例将多种农药混合于药喷雾装置，通过rfid读头读取农药类型，从而自动匹配用量，能从源头上控制农药喷剂的浓度，彻底杜绝“事后”的农药超标问题，保证民众吃到安全、健康的农作物。

值得注意的是，本实施例包括如一次配制过程中需要配2种及以上农药，只需要重复执行相关步骤即可，但农药之间会产生不良化学反应的除外，上述的数据集的“不良反应关联列表”能保障这一点，假设a农药已进，经查询b农药会与a农药产生不良反应，则禁进b农药。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。