CN111264504A - 一种云策略打药机智能喷药控制方法及*** - Google Patents
一种云策略打药机智能喷药控制方法及*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种云策略打药机智能喷药控制方法及***,***包括PC端或手机端、后台服务器、远程数据传输模块、北斗卫星定位模块以及喷药机;本发明根据不同地块预设不同的施药策略,喷药机按照事先设定的目标值自动调整开阀比例,进行智能喷药作业。本发明能够辅助驾驶操作人员实现更精准的施药作业,且在一定程度上减轻了劳动强度。
Description
技术领域
本发明涉及农业作业、空间描述技术与控制领域,具体涉及一种云策略打药机智能喷药控制方法及***。
背景技术
近年来,随着农机普及,农机作业利用率普遍达到65%以上,个别地区个别作物机械化程度达到100%利用,这就需要更多高素质有经验的机手来作业,年轻人普遍不喜欢种地或异地打工,农业均为季节性作业,在家人员闲暇时间多到城市打工,忙时又难回来,临时拼凑人员,没有经验,导致农药喷洒不均匀、药量使用不合适,作业效果差。此外,通过总量控制的方式并不能解决喷药机单段喷头堵塞造成的喷药不均问题。
打药机在农业植保过程中扮演着重要角色。在农业生产过程中,除草、除虫、灭菌及矮壮素、落叶剂、叶面肥等药物、肥料、调节剂的喷洒都需要使用打药机进行作业。当前打药机主要分为两类:自走式打药机和拖拽式打药机。由于农药施药需要严格的控制,在合理范围内精准喷洒农药,对作物安全和完成国家一控两减三基本目标意义重大。因此,如何控制喷药机按需喷洒,如何让新老机手作业效果一样,真正达到精准控制,在植保环节是一个迫切需求的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种云策略打药机智能喷药控制方法及***,不同地块预设不同的施药策略,喷药机按照事先设定的目标值,自动调整喷臂上比例阀的开度,进行智能喷药作业,能够辅助驾驶操作人员实现更精准喷药作业,在一定程度上减轻了劳动强度。
为解决上述技术问题,本发明所采取的技术方案是:
一种云策略打药机智能喷药控制方法,包括以下步骤:
S1. 对将要执行喷药作业的需作业区域进行标记描述,并采集需作业区域代表地块的现场影像资料;
S2. 通过无线网络将被描述的需作业区域和代表地块的现场影像资料传输到后台服务器;
S3. 根据采集到的代表地块的现场影像资料分析得到需作业区域的作物情况或土壤情况参数;
S4. 在PC端或手机端,结合采集到的现场影像资料和实际分析结果,制定施药策略;施药策略包括亩喷药量、参考作业速度、参考喷药压力和幅宽;将制定好的施药策略上传至后台服务器,再由后台服务器将施药策略下发至喷药机,作为喷药机的策略施药任务;
S5. 喷药机接收到策略施药任务后,导航至对应地块中,根据施药策略进行喷药作业。
进一步的,所述步骤S1中,利用手机进行地块圈选或无人机飞过指定区域,对需作业区域做出标记描述,以此来确定将要执行喷药作业的区域。
进一步的,所述步骤S1中,利用手机拍摄或者通过无人机航拍的方式采集需作业区域代表地块的现场照片或影像资料。
进一步的,所述步骤S3中,后台服务器将被描述的需作业区域信息以及分析得到的地块作物情况或土壤情况参数,复合位置信息叠加到地图之上进行展示。
所述步骤S5中,喷药机导航至地块中后,后台服务器将喷药机的实时位置与制定的施药策略位置相比对,位置比对正确后再进行喷药。
进一步的,所述步骤S5中,所述喷药机进行喷药作业的步骤为:首先设定好每亩喷药量、压力阈值;其次,在进行喷药作业时,喷药控制终端采集到喷药机的实时速度,根据当前正在进行喷药作业的幅宽推算出作业时喷药机各喷臂对应的面积增量,再通过所设置的亩喷药量,由面积增量推算每个喷臂的药液增量,随着喷洒的进行,通过调整每个喷臂上的比例阀的开度配合喷药压力的监控,保持每分钟药液的增加量与每分钟面积的增加量之比等于所设置的每亩喷药量的值。
进一步的,所述步骤S5中,当喷药控制终端检测到某个喷臂的喷量不足时,增加该喷臂上比例阀的开度;如果当该比例阀的开度达到最大时,仍然达不到所需的亩喷药量,即可判定喷臂堵塞,由喷药控制终端发出堵塞提示。
一种云策略打药机智能喷药控制***,包括PC端或手机端、后台服务器、远程数据传输模块、北斗卫星定位模块以及喷药机;
PC端或手机端:用于施药前施药策略的制定,并制定好的施药策略按照通信协议打包并上传后台服务器,并在施药作业完成后,将后台服务器中的图表数据信息进行展示;
后台服务器:用于施药前对PC端或手机端上传的施药策略进行设置、保存与推送,施药过程中的喷药机实时数据采集、记录和监控,施药完后的作业数据保存;
远程数据传输模块:为后台服务器与喷药机的喷药控制终端提供双向的信息传输通道,施药前将后台服务器上的施药策略推送至喷药控制终端,施药时将喷药控制终端操作喷药机施药的实时执行结果传送回后台服务器;执行结果包括喷药机实时位置、实时的亩喷药量、作业速度、喷药压力以及喷臂堵塞报警信息;
北斗卫星定位模块,用于采集喷药机的实时位置信息和实时速度;
喷药机:用于根据喷药控制终端输出的控制结果进行施药作业,其包括设置在车辆上的车载药泵、分水器、喷药控制终端及多个喷臂;每个喷臂分别通过一个采集执行器与高压管的出水端相连,并且高压管上设置有分水器,高压管的进水端与车载药泵相连;每个采集执行器均包括设置在对应喷臂上且均与喷药控制终端相连的流量计、压力计和比例阀,流量计用于测量该喷臂的实时流量,压力计用于监控该喷臂的实时喷药压力,并提供整套***的预警及保护工作,比例阀用于调整该喷臂的亩喷药量。
进一步的,所述喷药机上还设置有人机交互显示屏;所述人机交互显示屏与喷药控制终端相连,用于现场实时监控***工作状态,根据实时作业情况修正亩喷药量,并在喷药异常时给出即时报警信息。
所述***还包括无人机,用于施药作业前进行地块位置的勘察确定和拍照工作,将地块位置信息记录并传送至后台服务器。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于:
(1)根据卫星定位,不同区域执行不同施药策略,并根据实际情况按需变量喷洒。(2)喷药机无需机手人工分析控制,就可以完美的完成喷药作业工作。(3)喷药机的喷药控制终端与后台云数据实时连接,以实现智慧农机的目的。(4)喷药控制终端作为喷药机功能配件,不改装、不影响原车结构。(5)区别于现有的总量控制模式,在喷药机每段喷臂之上都有压力监控和比例阀控制,适合任意喷臂段数的喷药机,并可以实时监测各段喷量是否一致,并通过比例阀调整的方式让各段喷臂的喷量都趋于相同。(6)即使单段上有喷头有部分堵塞,可通过单段控制实现喷药量尽可能均一化,单段喷头全部堵塞或堵塞程度在特定压力下不足以喷洒当前需要的喷药量时给出提示或报警。
附图说明
图1是本发明的逻辑流程图;
图2是本发明喷药机药量控制组成示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-2所示,本发明公开了一种云策略打药机智能喷药控制方法,包括以下步骤:
S1. 对将要执行喷药作业的需作业区域进行标记描述,并采集需作业区域代表地块的现场影像资料。
本步骤S1中,利用手机进行地块圈选或利用无人机飞过指定区域,对需作业区域做出标记描述,以此来确定将要执行喷药作业的区域。
本步骤S1中,利用手机拍摄或者通过无人机航拍的方式采集需作业区域代表地块的现场照片或影像资料。
S2. 通过无线网络将被描述的需作业区域和代表地块的现场影像资料传输到后台服务器;
S3. 根据采集到的代表地块的现场影像资料分析得到需作业区域的作物情况或土壤情况参数。
本步骤S3中,后台服务器将被描述的需作业区域信息以及分析得到的地块作物情况或土壤情况参数,复合位置信息叠加到地图之上进行展示,以便于在图上直观查看待作业地块的作物和土壤详情。
S4. 在PC端或手机端,结合采集到的现场影像资料和实际分析结果,制定施药策略;施药策略包括亩喷药量、参考作业速度、参考喷药压力和幅宽;将制定好的施药策略上传至后台服务器,再由后台服务器将施药策略下发至喷药机,作为喷药机的策略施药任务。
S5. 喷药机接收到策略施药任务后,导航至对应地块中,根据施药策略进行喷药作业。
本步骤S5中,喷药机导航至地块中后,后台服务器将喷药机的实时位置与制定的施药策略位置相比对,位置比对正确后再进行喷药。
本步骤S5中,所述喷药机进行喷药作业的步骤为:首先设定好每亩喷药量、压力阈值;其次,在进行喷药作业时,喷药控制终端采集到喷药机的实时速度,根据当前正在进行喷药作业的幅宽推算出作业时喷药机各喷臂对应的面积增量,再通过所设置的亩喷药量,由面积增量推算每个喷臂的药液增量,随着喷洒的进行,通过调整每个喷臂上的比例阀的开度配合喷药压力的监控,保持每分钟药液的增加量与每分钟面积的增加量之比等于所设置的每亩喷药量的值。
本步骤S5中,当喷药控制终端检测到某个喷臂的喷量不足时,增加该喷臂上比例阀的开度;如果当该比例阀的开度达到最大时,仍然达不到所需的亩喷药量,即可判定喷臂堵塞,由喷药控制终端发出堵塞提示。
本发明还公开了一种云策略打药机智能喷药控制***,包括PC端或手机端、后台服务器、远程数据传输模块、北斗卫星定位模块以及喷药机。
PC端或手机端:用于施药前施药策略的制定,并制定好的施药策略按照通信协议打包并上传后台服务器,并在施药作业完成后,将后台服务器中的图表数据信息进行展示。
后台服务器:用于施药前对PC端或手机端上传的施药策略进行设置、保存与推送,施药过程中的喷药机实时数据采集、记录和监控,施药完后的作业数据保存。
施药策略通过手机端或PC端APP进行传送,后台服务器将手机端或PC端APP传送回来的信息根据数据包位置和协议,将施药策略提取出来写入数据库,在施药前,将施药策略参数从数据库中读取出来,并按照后台服务器与喷药控制终端通信协议打包成喷药控制终端可识别的数据包,推送下来;施药作业完后,后台服务器将位置信息、时间信息以及喷药控制状态按照不同的坐标轴关系进行图表数据的生成和保存。
远程数据传输模块:为后台服务器与喷药机的喷药控制终端提供双向的信息传输通道,施药前将后台服务器上的施药策略推送至喷药控制终端,施药时将喷药控制终端操作喷药机施药的实时执行结果传送回后台服务器;执行结果包括喷药机实时位置、实时的亩喷药量、实时车速、瞬时流量、喷药压力以及喷臂堵塞报警信息。
北斗卫星定位模块,用于采集喷药机的实时位置信息和实时速度。喷药机的实时位置信息和实时速度直接展示到人机交互显示屏上,喷药机实时速度用于匹配喷药量的数据源之一。
喷药机:用于根据喷药控制终端输出的控制结果进行施药作业,其包括设置在车辆上的车载药泵、分水器、喷药控制终端及多个喷臂;每个喷臂分别通过一个采集执行器与高压管的出水端相连,并且高压管上设置有分水器,高压管的进水端与车载药泵相连;每个采集执行器均包括设置在对应喷臂上且均与喷药控制终端相连的流量计、压力计和比例阀,流量计用于测量该喷臂的实时流量,压力计用于监控该喷臂的实时喷药压力,并提供整套***的预警及保护工作,比例阀用于调整该喷臂的亩喷药量。
喷药机上还设置有人机交互显示屏;人机交互显示屏与喷药控制终端相连,用于现场实时监控***工作状态,根据实时作业情况修正亩喷药量,并在喷药异常时给出即时报警信息。
***还包括无人机,用于施药作业前进行地块位置的勘察确定和拍照工作,将地块位置信息记录并传送至后台服务器。
本发明能够实现喷药机在一定速度范围内随意作业时各个喷臂的亩喷药量均一、稳定。喷药控制终端支持远程写入或手动录入计划喷量,在***设置中设置对应喷段的幅宽,人机交互显示屏用来显示当前实时的亩喷药量、设置当前所需要的亩喷药量,显示当前喷药压力,实时地图等。通过北斗卫星定位模块获得的车速与设置的亩喷药量调整比例阀来实现喷量的稳定。
***根据喷药机行驶速度开启比例阀,结合流量计流量信息,喷药控制终端自动调整阀门开合比例,使亩喷药量根据速度变化自动调整,达到均匀喷洒。当监测到喷药机停车时,比例阀关闭;当后台服务器监测到喷药机驶离任务地块,向喷药机发送停止作业指令,比例阀关闭。本发明最终实现云策略喷药,达到简化喷药技术、降低作业技能等目的。
Claims (10)
1.一种云策略打药机智能喷药控制方法,其特征在于:包括以下步骤:
S1. 对将要执行喷药作业的需作业区域进行标记描述,并采集需作业区域代表地块的现场影像资料;
S2. 通过无线网络将被描述的需作业区域和代表地块的现场影像资料传输到后台服务器;
S3. 根据采集到的代表地块的现场影像资料分析得到需作业区域的作物情况或土壤情况参数;
S4. 在PC端或手机端,结合采集到的现场影像资料和实际分析结果,制定施药策略;施药策略包括亩喷药量、参考作业速度、参考喷药压力和幅宽;将制定好的施药策略上传至后台服务器,再由后台服务器将施药策略下发至喷药机,作为喷药机的策略施药任务;
S5. 喷药机接收到策略施药任务后,导航至对应地块中,根据施药策略进行喷药作业。
2.根据权利要求1所述的云策略打药机智能喷药控制方法,其特征在于:所述步骤S1中,利用手机进行地块圈选或无人机飞过指定区域,对需作业区域做出标记描述,以此来确定将要执行喷药作业的区域。
3.根据权利要求1所述的云策略打药机智能喷药控制方法,其特征在于:所述步骤S1中,利用手机拍摄或者通过无人机航拍的方式采集需作业区域代表地块的现场照片或影像资料。
4.根据权利要求1所述的云策略打药机智能喷药控制方法,其特征在于:所述步骤S3中,后台服务器将被描述的需作业区域信息以及分析得到的地块作物情况或土壤情况参数,复合位置信息叠加到地图之上进行展示。
5.根据权利要求1所述的云策略打药机智能喷药控制方法,其特征在于:所述步骤S5中,喷药机导航至地块中后,后台服务器将喷药机的实时位置与制定的施药策略位置相比对,位置比对正确后再进行喷药。
6.根据权利要求1所述的云策略打药机智能喷药控制方法,其特征在于:所述步骤S5中,所述喷药机进行喷药作业的步骤为:首先设定好每亩喷药量、压力阈值;其次,在进行喷药作业时,喷药控制终端采集到喷药机的实时速度,根据当前正在进行喷药作业的幅宽推算出作业时喷药机各喷臂对应的面积增量,再通过所设置的亩喷药量,由面积增量推算每个喷臂的药液增量,随着喷洒的进行,通过调整每个喷臂上的比例阀的开度配合喷药压力的监控,保持每分钟药液的增加量与每分钟面积的增加量之比等于所设置的每亩喷药量的值。
7.根据权利要求6所述的云策略打药机智能喷药控制方法,其特征在于:所述步骤S5中,当喷药控制终端检测到某个喷臂的喷量不足时,增加该喷臂上比例阀的开度;如果当该比例阀的开度达到最大时,仍然达不到所需的亩喷药量,即可判定喷臂堵塞,由喷药控制终端发出堵塞提示。
8.一种云策略打药机智能喷药控制***,其特征在于:包括PC端或手机端、后台服务器、远程数据传输模块、北斗卫星定位模块以及喷药机;
PC端或手机端:用于施药前施药策略的制定,并制定好的施药策略按照通信协议打包并上传后台服务器,并在施药作业完成后,将后台服务器中的图表数据信息进行展示;
后台服务器:用于施药前对PC端或手机端上传的施药策略进行设置、保存与推送,施药过程中的喷药机实时数据采集、记录和监控,施药完后的作业数据保存;
远程数据传输模块:为后台服务器与喷药机的喷药控制终端提供双向的信息传输通道,施药前将后台服务器上的施药策略推送至喷药控制终端,施药时将喷药控制终端操作喷药机施药的实时执行结果传送回后台服务器;执行结果包括喷药机实时位置、实时的亩喷药量、实时车速、瞬时流量、喷药压力以及喷臂堵塞报警信息;
北斗卫星定位模块,用于采集喷药机的实时位置信息和实时速度;
喷药机:用于根据喷药控制终端输出的控制结果进行施药作业,其包括设置在车辆上的车载药泵、分水器、喷药控制终端及多个喷臂;每个喷臂分别通过一个采集执行器与高压管的出水端相连,并且高压管上设置有分水器,高压管的进水端与车载药泵相连;每个采集执行器均包括设置在对应喷臂上且均与喷药控制终端相连的流量计、压力计和比例阀,流量计用于测量该喷臂的实时流量,压力计用于监控该喷臂的实时喷药压力,并提供整套***的预警及保护工作,比例阀用于调整该喷臂的亩喷药量。
9.根据权利要求8所述的云策略打药机智能喷药控制***,其特征在于:所述喷药机上还设置有人机交互显示屏;所述人机交互显示屏与喷药控制终端相连,用于现场实时监控***工作状态,根据实时作业情况修正亩喷药量,并在喷药异常时给出即时报警信息。
10.根据权利要求8所述的云策略打药机智能喷药控制***,其特征在于:所述***还包括无人机,用于施药作业前进行地块位置的勘察确定和拍照工作,将地块位置信息记录并传送至后台服务器。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200612 |
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