一种智能喷药车的制作方法

本实用新型涉及园林建设机械技术领域，具体为一种智能喷药车。

背景技术：

温室大棚内的农作物除了需要大量的水外，在自然环境下生长难免会受到病虫害的侵袭，这时候就需要对其进行药物喷洒了。目前市场上大多采用高压喷枪作淋洗式喷药，这种方式生产效率低，而且喷洒范围大，造成农药利用率低、农产品中农药残留超标、浪费大量劳动力以及在温室大棚闷热潮湿环境中长时间作业对工作人员造成的伤害等问题。

针对上述问题，市场上也研发了一款智能喷药车用于完成在温室大棚中对农作物喷药的任务，但是该智能喷药车存在以下几个缺陷：(一)智能喷药车在温室大棚中工作时难以沿铁线循迹行驶；(二)远程移动端不能对药箱里剩余药量进行实时监控，进而难以判断是否需要及时补充药量；(三)远程移动端不能对电瓶的电量进行实时监控，进而难以判断判断是否需要及时充电；(四)智能喷药车内的嵌入式处理器难以对远程移动端的数据上传以及嵌入式处理器不能很好的接收来自远程移动端下达的指令。鉴于此，我们提出一种智能喷药车。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种智能喷药车，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种智能喷药车，包括电源模块、控制模块、电机及第一驱动模块、喷洒模块、循迹模块、液位监测模块、电量采集模块和远程移动端，且控制模块、电机及驱动模块、喷洒模块、循迹模块、液位监测模块和电量采集模块分别与电源模块的动力输出端相连接，所述电源模块和控制模块之间设有降压模块，所述电机及第一驱动模块、喷洒模块、循迹模块、液位监测模块和电量采集模块的输出端分别与控制模块的输入端信号连接，所述控制模块和远程移动端之间通过Wifi模块通信连接。

优选的，所述电源模块采用12V 1000mAh的可充电铅酸电池。

优选的，所述控制模块包括嵌入式处理器，所述嵌入式处理器采用STM32F103C8单片机。

优选的，所述电机及第一驱动模块包括步进电机、直流电机、TB6600驱动模块和AQMH3615NS驱动模块，且步进电机与TB6600驱动模块相连接，直流电机与AQMH3615NS驱动模块相连接。

优选的，所述喷洒模块包括水泵和第二驱动模块，水泵采用12V水泵，第二驱动模块采用AQMH3615NS驱动模块。

优选的，所述循迹模块包括电磁传感器和A/D转换器，电磁传感器采用LDC1314传感器。

优选的，所述液位监测模块包括液位传感器和A/D转换器，液位传感器采用SIN-P260压力变送器。

优选的，所述电量采集模块包括AD采集电路，AD采集电路采用AD采集卡。

优选的，所述降压模块采用AMS1117稳压芯片，所述Wifi模块采用ESP8266Wifi模块。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)在无人控制的情况下，利用电磁传感器技术可以实现智能喷药车在温室大棚中沿铁线循迹行驶进而完成对农作物的药物喷洒作业，大大减少了劳动力并且保证人体安全；在有人控制的情况下，可以实现自由控制智能喷药车的行走以及喷药功能，可以实现部分农作物的药物喷洒任务或者其它环境的药物喷洒任务，更加人性化的完成用户的需要。

(2)利用液面传感器技术可以实现远程移动端对药箱里剩余药量的实时监控，根据反馈的信息来判断是否需要及时补充药量。

(3)利用AD电压采集技术可以实现远程移动端对电瓶的电量进行实时监控，根据反馈的信息来判断是否需要及时充电。

(4)利用WIFI模块可以实现嵌入式处理器对远程移动端的数据上传以及嵌入式处理器接收来自远程移动端下达的指令。

附图说明

图1为本实用新型的工作原理图；

图2为本实用新型的电路示意图；

图3为本实用新型的循迹喷洒流程图；

图4为本实用新型的远程移动端框架图。

图中：1电源模块、2控制模块、3电机及第一驱动模块、4喷洒模块、5循迹模块、6液位监测模块、7电量采集模块、8降压模块、9Wifi模块、10远程移动端。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-4，本实用新型提供一种技术方案：

一种智能喷药车，包括电源模块1、控制模块2、电机及第一驱动模块3、喷洒模块4、循迹模块5、液位监测模块6、电量采集模块7和远程移动端10，且控制模块2、电机及驱动模块3、喷洒模块4、循迹模块5、液位监测模块6和电量采集模块7分别与电源模块1的动力输出端相连接，电源模块1和控制模块2之间设有降压模块8，电机及第一驱动模块3、喷洒模块4、循迹模块5、液位监测模块6和电量采集模块7的输出端分别与控制模块2的输入端信号连接，控制模块2和远程移动端10之间通过Wifi模块9通信连接。

其中，电源模块1采用12V 1000mAh的可充电铅酸电池为水泵、小车电机和其它元器件进行供电，以及通过降压模块8将12V电源降到可以满足其它小功率元器件的额定电压为其供电，降压模块8采用AMS1117稳压芯片，其价格低，性能稳定，这款电池不但减少成本，同时还能保证其它元器件的正常工作从而达到完成所有预定功能的目的，电源模块1的功能是为本次设计中所有的用电元器件提供稳定的电源，从而保证所有模块的稳定工作，最终可以实现预定的所有功能，因为本次设计中所用的底盘电机和水泵等大功率元器件均需要12V电源供电，所以我们在选择电源的问题上也考虑到了电源自身容量、车身的载重以及电源自身能否进行充电等因素。

控制模块2包括嵌入式处理器，嵌入式处理器采用STM32F103C8单片机作为主控制器，STM32单片机内部资源十分丰富并且功能强大,其内部的硬件到软件有一套完整的操作系统，开发板内含LM1117-3.3V稳压芯片、40个I/O口和AD采集功能，具有价格便宜、使用简单、编程操作难度低等优点，完全适合用来作为智能喷药车整体系统的主控制器，控制模块2的功能是监督并控制着各个模块的稳定工作，STM32单片机相当于电脑的CPU，可以实现循迹功能、电量检测功能、液位检测功能、以及接收远程移动端10发送来的数据并下达相应指令或对远程移动端10实时进行数据传输等功能，在STM32单片机的控制下，每个模块都能有条不紊的完成自己的工作任务。

电机及第一驱动模块3包括步进电机、直流电机、TB6600驱动模块和AQMH3615NS驱动模块，且步进电机与TB6600驱动模块相连接，直流电机与AQMH3615NS驱动模块相连接，当智能喷药车无论处于自动循迹模式还是远程控制模式时，在STM32单片机的控制下都可以实现智能喷药车的前进、后退、转向以及停止动作，从而达到自动循迹功能或是可以按照用户的想法去工作，具体操作为：车头的2个车轮由步进电机进行驱动来实现小车的转向功能，车尾的2个车轮由直流电机进行驱动来实现小车的前进、后退、停止，其中，TB6600驱动模块来辅助STM32单片机去驱动步进电机，实现智能喷药车的转向动作；使用AQMH3615NS驱动模块来辅助STM32单片机去驱动直流电机，实现智能喷药车的前进、后退、停止动作。

喷洒模块4包括水泵和第二驱动模块，水泵采用12V水泵，第二驱动模块采用AQMH3615NS驱动模块，由于STM32单片机无法直接驱动水泵这样大功率的元器件,无法直接控制水泵的开或关这两种状态，为了解决这个问题，本设计采用AQMH3615NS驱动模块来辅助STM32单片机完成对水泵的控制，喷洒模块4的功能是解决智能喷药车能否给农作物喷药或浇水的问题，无论小车处于远程控制模式还是自动循迹模式，小车都可以实现对农作物进行喷药或浇水的功能，具体工作为：根据软件程序的编写，当小车处于自动循迹模式时，在STM32单片机的控制下小车沿着铁丝轨道行驶，于此同时喷洒模块4会一直正常工作并向小车一侧的农作物进行喷洒作业，当小车停止运动时喷洒模块也会立即停止工作；当小车处于远程控制模式时以及需要对指定区域的农作物进行喷洒作业时，人们可以通过远程移动端10控制小车使其行驶到合理的位置，再通过按下手机APP中的喷洒按键来实现对指定位置的指定农作物的喷洒功能。

循迹模块5电磁传感器和A/D转换器，电磁传感器采用LDC1314传感器，LDC1314传感器内含LDC1314芯片和2个PCB线圈，其工作原理是在PCB线圈中加上交变电流，线圈周围就会产生交变磁场，如果有铁丝进入磁场的话，在铁丝表面也将会产生涡流，如果涡流电流与线圈电流的方向相反，那么铁丝产生的磁场也会与PCB线圈产生的磁场方向相反，其工作原理像变压器的工作原理一样，在变压器的互感作用下，初级线圈可以检测到次级线圈的数值，也就是说当LDC1314模块靠近铁丝时，LDC1314模块检测到的数值会发生变化，STM32单片机可以对接收到的不同数值进行判断智能喷药车是否偏离轨道，在实际测试中我们先测试LDC1314模块相对铁丝的不同距离的各种情况，并将LDC1314传感器返回的数值保存，以应对不同位置下传感器返回数值不同的情况，然后将保存的数值与设定好的数值进行比较，若相同则沿着铁线继续行驶，若不同将通过STM32单片机控制小车转向使小车回到正确的行驶路线上。

液位监测模块6包括液位传感器和A/D转换器，液位传感器采用SIN-P260压力变送器，其具有着0-1米的量程、输出信号4-20mA、不锈钢材质、采集精度高等特点，保证了液位检测模块6可以稳定正常工作，液位检测模块6的功能是STM32单片机可以实时监测药箱里药水的剩余量，并通过WIFI模块9将剩余药量的实时数据发送到远程移动端10供用户监控，可以提醒用户药箱里的药量不足需要及时补充药量，避免了智能喷药车还在工作而无法喷药的情况出现，液位检测模块6的具体工作原理为：通过SIN-P260压力变送器实时检测药桶里的药水剩余量并经过AD转换电路将模拟信号转换成数字信号发送到STM32单片机中去，STM32单片机将液位传感器发送来的信号进行运算处理并转换成百分比数据，并将数据通过WIFI模块9实时发送到远程移动端10进行数据分享。

电量采集模块7包括AD采集电路，AD采集电路采用AD采集卡，电量检测模块7的功能是可以实时检测12V电源的电量，可以及时提醒用户电源电量不足需要及时充电，避免了电源的过度放电对电源造成伤害以及电量不足不能导致智能喷药车不能按时完成任务，电量采集模块7的具体工作原理为：AD采集卡用于直接采集12V电源的模拟电压并将模拟信号转成数字信号传送到STM32单片机中，STM32单片机对数据进行运算处理并将数据转换成百分比数据通过WIFI模块9发送到远程移动端10，从而保证用户可以实时监测电源的剩余电量。

Wifi模块9采用ESP8266Wifi模块，具有着100米的传输距离、高效完善的AT指令、开发简单等特点，该模块可以在温室大棚里很好的完成无线通讯任务，Wifi模块9的功能是完成智能喷药车与远程移动端10的无线通讯，STM32单片机可以将剩余电量和药量实时上传到远程移动端10供用户监测，用户也可以通过远程移动端10的操作来实现控制智能喷药车的具体动作，例如：前进、后退、停止、左转、右转、喷药等，Wifi模块9属于物联网传输层，其主要功能是将串口或TTL电平转为符合Wifi无线网络通信标准的嵌入式模块，内置无线网络协议IEEE802.11b.g.n协议栈以及TCP/IP协议栈，STM32单片机直接嵌入Wifi模块9可以实现利用Wifi模块9联入局域网，远程移动端10通过打开Wifi搜索功能找到智能喷药车使用的Wifi并连接，就可以实现了两端的无线通讯。

本实用新型的具体实施应用：在沈阳农业大学的温室大棚中，我们在温室大棚中的北侧过道地面上布置好循迹铁线，温室大棚中的东西两端横向布置铁线，整体成工字型，当智能喷药车处于自动循迹喷洒模式时，智能喷药车会沿着循迹铁丝匀速行驶并且会向南侧的农作物进行药物喷洒，当车头左右两侧的循迹传感器模块同时检测到循迹铁线时，智能喷药车此时会停止运动以及停止喷洒，经短暂延时后匀速后退行驶并喷洒药物，反复此过程直到药水喷完为止，在此过程中嵌入式处理器不断上传剩余电量和剩余药量来提醒用户是否需要充电或补充药量，当智能喷药车处于人工控制模式下，其会按照用户的需求进行工作，例如前进、后退、左转、右转、加速、减速、停止、开始喷药和停止喷药，可以对指定区域的药物进行药物喷洒或者针对其它环境的农作物进行药物喷洒。

本实用新型工作原理：本智能喷药车，在使用时，利用传感器技术通过将采集到电磁信号和电压信号转换为数字信号输送到STM32单片机，STM32单片机对数据进行计算处理并下达指令来实现循迹功能、电压检测功能以及液位检测功能，远程控制端10通过对Android APP的编写，采用无线Wifi连接技术和TCP/IP协议对STM32单片机进行实时连接，实时接收STM32单片机发送的剩余电量和剩余药量数据，远程移动端10也可以通过对STM32单片机下达指令改变智能喷药车的工作模式和工作状态来完成用户的各种需求。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。