一种手持式变量喷雾机的远程控制装置制造方法
【专利摘要】本实用新型属于植保机械领域，涉及一种手持式变量喷雾机的远程控制装置。该装置包括控制单元、主单片机和手持式遥控器。控制单元包括信号采集单元、I/V转换单元、中央处理单元、信号控制单元、信息获取模块以及远程控制模块；独立行驶的变量喷雾机，通过其上的超声波传感器判别两侧果树，喷雾机上的主单片机根据信号发出指令，实现对靶喷雾。操作人员进行远程控制，获得喷雾机工作参数，通过遥控器面板上的按钮决定机器的行进方向；通过水箱中液位传感器，将信号发送到喷雾机上的单片机，手持控制器终端。超声波传感器对果树的判别，使喷雾机具有机器视觉能力，通过信号反馈系统和单片机控制单元，控制电磁阀动作，最终实现对靶喷雾。
【专利说明】一种手持式变量喷雾机的远程控制装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于植物保护机械【技术领域】，具体涉及一种手持式变量喷雾机的远程控制装置，以适应于构建精确农业系统的变量喷雾的需要。
【背景技术】
[0002]传统的喷雾机在田间作业时，喷洒农药或者除草剂采用的是地毯式喷施，即无论是否发生病虫害或存在田间杂草，都均匀地喷洒农药或除草剂。这样导致农药和除草剂的使用效率下降，农业成本增加。这种条件下，而操作工人一般根据地块的大小可以计算出所需要的农药或除草剂的多少，进行药箱配药。由操作人员将农药与水装入箱中，靠机械力或液力进行混合。由于操作人员直接接触农药，容易引起中毒事故的发生。同时，由于喷施作业结束后的剩余农药通常都倾倒在地头，造成对环境的严重污染。这些农药通过地表水或者渗入地下水，污染了土壤和水源，将直接危害到人类或者牲畜。
[0003]变量喷雾机是具有机器视觉系统的智能喷雾机具，该机器根据田间病虫或草害发生的情况决定是否施药。机具带有超声波传感器和单片机系统，超声波采集到作业对象的信息，通过控制程序决定是否喷施农药，然后给电磁阀输出信号，启动喷雾作业。由于田间信息采集的实时性，使操作人员无法事前预知所需要的农药或除草剂的多少。因此，药箱混药具有极大的盲目性，可能引起潜在的浪费。为了降低农林病虫害防治过程中农药的使用成本，提高农药使用效率，保护农林生态环境，保护操作者的人身安全，开展直接注入式变量喷雾机农药施用技术的研究是必要的。
[0004]国外的变量喷雾技术的研究开始于上个世纪八十年代。由于欧洲和北美的环境立法和食品安全部门对植物保护产品的使用做出了严格的限制，要求使用者针对靶标作物施药，并且限制对靶标区以外的地区产生环境污染。
[0005]Chris Gliever曾利用图像传感器在种子行进行拍照并储存在图象处理计算机上，计算机根据图象处理的结果，决定哪些部分需要喷洒除草剂，这个信息以喷雾处方地图的形式传到喷雾控制器，喷雾处方地图标有数字网格，这些网格说明了喷雾区域。当喷雾机经过标定的区域，相应的阀就会打开，针对杂草区域喷雾(Chris Gliever, DavidC.Slaughter, 2001)。
[0006]由于农药残留给农业环境带来的巨大影响，使得人们开始应用变量喷雾技术进行对靶喷雾。包括针对大田作物喷施农药、对果树喷洒杀虫剂以及大田喷洒除草剂等，都需要对靶标进行识别等关键技术来实现。
实用新型内容
[0007]本实用新型目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种手持式变量喷雾机的远程控制装置，该装置即植物靶标识别装置，本实用新型的关键技术在于将超声波传感器判别靶标技术和果园变量喷雾机的核心控制部分相结合，通过超声波传感器实现对果树的判别，使果园喷雾机具有了机器视觉的能力，通过信号反馈系统和单片机控制单元，控制电磁阀的动作，最终实现对靶植物的喷雾，同时，通过水箱中的液位传感器，将信号发送到手持的控制器终端，并通过手持的控制器终端控制喷雾机的工作参数。
[0008]具体地，本实用新型通过以下技术方案实现:
[0009]一种手持式变量喷雾机的远程控制装置，其包括控制单元、主单片机和手持式遥控器；
[0010]控制单元包括信号采集单元100、I/V转换单元200、中央处理单元300、信号控制单元400、信息获取模块500以及远程控制模块600，其连接方式为依次连接；
[0011]信号采集单元100、I/V转换单元200、单片机300和信号控制单元400依次连接；
[0012]信号采集单元100包括超声波探头110、超声波传感器控制器120和距离温度显示装置130 ；
[0013]超声波探头110、超声波传感器控制器120、距离温度显示装置130依次连接；
[0014]I/V转换单元200包括模拟输出转换210和光电耦合220 ；
[0015]模拟输出转换210、光电耦合220依次连接；
[0016]中央处理单元300包括按键输入模块330、液晶显示模块310和单片机控制模块320 ；
[0017]按键输入模块330、单片机控制模块320、液晶显示模块310依次连接；
[0018]信号控制单元400包括光电耦合410、继电器420和电磁阀430 ；
[0019]光电耦合410、继电器420、电磁阀430依次连接；
[0020]超声波传感器控制器120、模拟输出转换210、光电耦合220、单片机控制模块320、光电耦合410依次连接；
[0021]信息获取模块500包括液位传感器510、计量泵520、光电耦合530和速度传感器540 ；
[0022]远程控制模块600包括无线模块610、触摸屏620、液晶显示模块630、SD卡640以及远程控制主机650。
[0023]触摸屏620、远程控制主机650、SD卡640依次连接。
[0024]本实用新型的技术原理是:变量喷雾机在山地的轨道上行驶，通过超声波传感器判别果树，并由单片机接收到信号后发出指令，实现对靶喷雾。操作人员在坡底对喷雾机的工作参数进行远程控制。包括机器在轨道上的行进速度和方向和水箱以及药箱中的液面高度等信息。根据这些信息，通过操作遥控器面板上的按钮决定机器的行进方向。通过水箱中的投入式液位传感器，把信号发送到喷雾机上的单片机，手持的控制器终端。
[0025]本实用新型与超声波传感器判别靶标技术成为果园变量喷雾机的核心控制部分。
[0026]本实用新型实现了果园变量喷雾机的智能控制，是一种新的超声波控制的机器视觉系统，通过反馈信号确定喷雾对象，从而实现对靶喷雾。
[0027]本实用新型与山地果园变量喷雾机配套使用，通过手持的控制器终端对机器的工作过程实现远程监控的目的。
[0028]本实用新型的主要特点如下:
[0029]本实用新型实现了变量喷雾机在山地轨道上作业的远程信息交换和操作，使得操作人员在山底下能够准确获取喷雾作业的主要工作信息。避免了操作人员中毒的风险，同时减少了对环境安全造成的危害。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1:本实用新型工作模块框图。图中:100是控制单元(即信息获取模块)，中间是主控制器；300是中央处理单元(即遥控器终端)，主控制器和遥控器通过NRF24L01无线模块实现两个控制器之间的通讯。
[0031]图2:本实用新型控制系统流程图。
[0032]图3:本实用新型软件流程框图。
[0033]附图标记说明:
[0034]100-控制单元(即信息获取模块)包括信号采集单元；
[0035]110-超声波探头；120-超声波传感器控制器；130-距离温度显示装置；
[0036]200-1/V 转换单元
[0037]210-模拟输出转换；220_光电耦合；
[0038]300-中央处理单元(即遥控器终端)
[0039]330按键输入模块；310_液晶显示模块；320_单片机控制模块；
[0040]400-信号控制单元
[0041]410-光电耦合；420_继电器；430_电磁阀；
[0042]500信息获取模块
[0043]510-液位传感器510 ;520_计量泵520 ;530_光电耦合；540_速度传感器；
[0044]600-远程控制模块
[0045]610-无线模块；620_触摸屏；630_液晶显示模块；640_SD卡；650_远程控制主机。
【具体实施方式】
[0046]实施例1
[0047]由图1-3所示:
[0048]一种手持式变量喷雾机的远程控制装置，其包括控制单元、主单片机和手持式遥控器；
[0049]控制单元包括信号采集单元100、I/V转换单元200、中央处理单元300、信号控制单元400、信息获取模块500以及远程控制模块600，其连接方式为依次连接；
[0050]信号采集单元100、I/V转换单元200、单片机300和信号控制单元400依次连接；
[0051]信号采集单元100包括超声波探头110、超声波传感器控制器120和距离温度显示装置130 ；
[0052]超声波探头110、超声波传感器控制器120、距离温度显示装置130依次连接；
[0053]I/V转换单元200包括模拟输出转换210和光电耦合220 ；
[0054]模拟输出转换210、光电耦合220依次连接；
[0055]中央处理单元300包括按键输入模块330、液晶显示模块310和单片机控制模块320 ；
[0056]按键输入模块330、单片机控制模块320、液晶显示模块310依次连接；
[0057]信号控制单元400包括光电耦合410、继电器420和电磁阀430 ；
[0058]光电耦合410、继电器420、电磁阀430依次连接；
[0059]超声波传感器控制器120、模拟输出转换210、光电耦合220、单片机控制模块320、光电耦合410依次连接；
[0060]信息获取模块500包括液位传感器510、计量泵520、光电耦合530和速度传感器540 ；
[0061]远程控制模块600包括无线模块610、触摸屏620、液晶显示模块630以及SD卡640以及远程控制主机650。
[0062]触摸屏620、远程控制主机650、SD卡640依次连接。
[0063]本实用新型的使用方式:
[0064]用于果园变量喷雾机能够通过手持式遥控装置，控制果园喷雾机喷雾作业的参数，包括混药比例、喷雾机在轨道上的行驶速度、以及喷雾机沿轨道作业的行驶方向等。
[0065]A.系统由两个超声波传感器分别对喷雾机两旁的果树进行判别，通过电路系统输出信号，喷雾机上有主单片机，通过单片机控制两组电磁阀，当电磁阀接到信号后，打开开关，从而药液和水进入输药管路，在管路中的核心部件直接注入式混药器中进行混合。
[0066]B.水箱和药箱里分别安装有两个投入式液位传感器传感器，在喷雾机工作过程中判断液面高度。传感器可以把液位信号发送给喷雾机上的主单片机，如果其中任何一个液面高度降到接近箱底，主单片机通过BRF24L01无线模块与手持式遥控器建立双向通信。操作人员通过遥控器接收到该信号，并采用触摸屏操作，使机器下行加水或者加药。
[0067]C.手持遥控器面板上有6个浓度选项，药水比例为分别是1:500、1:800、1:1000、1:1200、1:1500和1:2000。在确定了农药使用量后，可以通过手动触摸屛，选择所需要的混药比例。电磁阀将按照混药比例动作，隔膜泵依次泵出所需要的药量，并在混药器里充分混口 ο
【权利要求】
1.一种手持式变量喷雾机的远程控制装置，包括控制单元、主单片机和手持式遥控器；其特征在于: 控制单元包括信号采集单元(100)、I/V转换单元(200)、中央处理单元(300)、信号控制单元(400)、信息获取模块(500)以及远程控制模块￠00)，其连接方式为依次连接；信号采集单元(100)、I/V转换单元(200)、单片机(300)和信号控制单元(400)依次连接； 信号采集单元(100)包括超声波探头(110)、超声波传感器控制器(120)和距离温度显示装置(130)； 超声波探头(110)、超声波传感器控制器(120)、距离温度显示装置(130)依次连接； I/V转换单元(200)包括模拟输出转换(210)和光电耦合(220)； 模拟输出转换(210)、光电耦合(220)依次连接； 中央处理单元(300)包括按键输入模块(330)、液晶显示模块(310)和单片机控制模块(320)； 按键输入模块(330)、单片机控制模块(320)、液晶显示模块(310)依次连接； 信号控制单元(400)包括光电耦合(410)、继电器(420)和电磁阀(430)； 光电耦合(410)、继电器(420)、电磁阀(430)依次连接； 超声波传感器控制器(120)、模拟输出转换(210)、光电耦合(220)、单片机控制模块(320)、光电耦合(410)依次连接； 信息获取模块(500)包括液位传感器(510)、计量泵(520)、光电耦合(530)和速度传感器(540)； 远程控制模块(600)包括无线模块￠10)、触摸屏￠20)、液晶显示模块￠30)、SD卡(640)以及远程控制主机￠50)； 触摸屏￠20)、远程控制主机￠50)、SD卡(640)依次连接。
【文档编号】G05B19/418GK204116931SQ201420599664
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年10月16日 优先权日:2014年10月16日
【发明者】刘青, 周勇, 于晨, 柴国磊, 杨雄, 王宏磊, 陈逸夫 申请人:华中农业大学