CN203324816U - 一种自动导航田间土壤含水率检测小车 - Google Patents

一种自动导航田间土壤含水率检测小车 Download PDF

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马阳
慕军营
韩文霆
韩冰
王峰霞
李博
刘斐
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Abstract

本实用新型为一种自动导航田间土壤含水率检测小车，主要包括行走装置、自动导航装置、土壤含水率检测装置。所述行走装置包括车体、电源、方向盘，依靠电源驱动行驶；所述自动导航装置包括方向盘伺服电机驱动器、方向盘伺服电机、GPS接收器、控制器、速度传感器、离合器控制开关、前轮转角传感器，主要用于实施自动导航和土壤含水率采集位置的确定；所述土壤含水率检测装置包括直流电机驱动器、直流电机、丝杠螺母机构、土壤水分传感器、超声波传感器，主要用于田间土壤含水率的自动检测。本实用新型基于自动导航***，能够自动获取采集位置坐标，实施田间土壤含水率的智能检测，实现了田间土壤水分采集检测的自动化和智能化。

Description

一种自动导航田间土壤含水率检测小车
一、技术领域：本实用新型涉及田间土壤含水率检测***，特别涉及一种基于自动导航的田间土壤含水率检测小车，属于农业机械领域。
二、背景技术：
精细农业的实施主要包括：田间信息采集、信息的管理与决策、变量作业三个环节，其中田间信息的采集是实施精细农业的前提，目前出现的田间信息采集***主要有以下几种方式：
(1)人工手持设备采集***，现有的各种田间检测装置多是手持设备，通过便携式GPS接收器实施定位，利用信息采集箱进行土壤信息数据采集，工作效率低，劳动强度大，设备续航时间较短，且很难满足大面积多点信息采集的需要。
(2)基于组网技术的采集***，近年来，市场上也出现有通过zigbee组网测量土壤含水率的设备，该测量方式实时性好、速度快，但是成本比较高，无法实现移动式的土壤含水率采集与检测，不利于推广。
(3)田间移动检测***，田间移动检测***多是安装在拖拉机及各种大型联合收割机上，机器体积大，操纵不够灵活，不便于控制，并且由于车内空间有限，所能装载的检测设备种类和个数都受到了一定的限制，不能满足现代化田间信息采集的需要。
目前，移动式土壤含水率采集小车的研究甚少，更无成熟的智能化采集小车。
三、发明内容：
1、发明目的：为了克服现有田间土壤含水率检测设备的不足，满足高效标准的土壤含水率检测技术的要求，本实用新型提供了一种自动导航田间土壤含水率检测小车，其目的是实现田间土壤含水率采集检测的高度自动化智能化，为田间灌溉、施肥、耕作和种植等分布式定位处方决策提供数据支持。
2、技术方案：本实用新型是按照以下技术方案实施的：一种自动导航田间土壤含水率检测小车，包括行走装置，行走装置前端设置有自动导航装置，后端设置有土壤含水率检测装置；所述自动导航装置主要包括方向盘伺服电机驱动器1、方向盘伺服电机2、GPS接收器3、控制器4、速度传感器13、离合器控制开关15、前轮转角传感器16，GPS接收器3、速度传感器13、前轮转角传感器16连接控制器4，控制器4接收GPS接收器3、速度传感器13、前轮转角传感器16采集的数据，确定车辆位置和状态信息，通过与控制器4中预设的位置坐标对比，生成导航指令发送给方向盘伺服电机驱动器1，方向盘伺服电机驱动器1生成控制指令，驱动方向盘伺服电机2，实施自动导航，离合器控制开关15与控制器4相连接，离合器控制开关15接收控制器4的控制指令，实施车辆自动启动或停止；所述土壤含水率检测装置主要包括直流电机驱动器5、直流电机6、螺母机构7、丝杠8、土壤水分传感器11、超声波传感器12，螺母机构7安装在仪器架9上，螺母机构7与丝杠8啮合，丝杠8下端通过紧固螺栓10连接土壤水分传感器11，直流电机6的传动轴固定在螺母机构7的外侧，直流电机6与直流电机驱动器5连接，直流电机驱动器5与控制器4连接，控制器4接收超声波传感器12采集的土壤水分检测装置距离信息，生成高度调节指令，直流电机驱动器5接收控制器4的高度调节指令，驱动直流电机6带动螺母机构7旋转，从而带动丝杠8上下移动，实现土壤水分传感器11的自动提升和下降，土壤水分传感器11与控制器4相连，土壤水分传感器(11)将检测到的土壤含水率数据存储在控制器(4)中，同时控制器(4)记录下该采集点的位置坐标。
3、优点及效果：本实用新型由于设置有自动导航和自动检测装置，在工作过程中，可以控制车辆在田间自动行驶，通过GPS接收器接收车辆位置信息，可以实现田间定点的土壤含水率检测，并且土壤含水率检测装置具有自动升降机构，可以完全摆脱人力，实施全天候田间土壤含水率采集检测作业，提高了作业效率，降低了劳动成本。
四、附图说明；
图1为本实用新型自动导航田间土壤含水率检测小车的结构简图。
标注：1-方向盘伺服电机驱动器；2-方向盘伺服电机；3-GPS接收器；4-控制器；5-直流电机驱动器；6-直流电机；7-螺母机构；8-丝杠；9-仪器架；10-紧固螺栓；11-土壤水分传感器；12-超声波传感器；13-速度传感器；14-电源；15-离合器控制开关；16-前轮转角传感器；17-车体。
五、具体实施方式：
下面结合附图对本实用新型做更进一步的说明：
如图1所示，一种自动导航田间土壤含水率检测小车结构简图，包括行走装置，行走装置主要由电源14、车体17、方向盘组成，行走装置前端设置有自动导航装置，后端设置有土壤含水率检测装置；所述自动导航装置主要包括方向盘伺服电机驱动器1、方向盘伺服电机2、GPS接收器3、控制器4、速度传感器13、离合器控制开关15、前轮转角传感器16，GPS接收器3、速度传感器13、前轮转角传感器16连接控制器4，控制器4接收GPS接收器3、速度传感器13、前轮转角传感器16采集的数据，确定车辆位置和状态信息，通过与控制器4中预设的位置坐标对比，生成导航指令发送给方向盘伺服电机驱动器1，方向盘伺服电机驱动器1生成控制指令，驱动方向盘伺服电机2，实施自动导航，离合器控制开关15与控制器4相连接，离合器控制开关15接收控制器4的控制指令，实施车辆自动启动或停止；所述土壤含水率检测装置主要包括控制器4、直流电机驱动器5、直流电机6、螺母机构7、丝杠8、仪器架9、土壤水分传感器11、超声波传感器12，螺母机构7安装在仪器架9上，螺母机构7与丝杠8啮合，丝杠8下端通过紧固螺栓10连接土壤水分传感器11，超声波传感器12安装在仪器架9底部，主要用于测量土壤含水率检测装置离地高度，直流电机6的传动轴固定在螺母机构7的外侧，直流电机6与直流电机驱动器5连接，直流电机驱动器5与控制器4连接，控制器4接收超声波传感器12采集的信息，生成高度调节指令，直流电机驱动器5接收控制器4的高度调节指令，驱动直流电机6带动螺母机构7旋转，从而带动丝杠8上下移动，实现土壤水分传感器11的自动提升和下降，土壤水分传感器11与控制器4相连，土壤水分传感器11将检测到的土壤含水率数据存储在控制器4中，同时控制器4记录下该采集点的位置坐标。
本实用新型所述一种自动导航田间土壤含水率检测小车，其工作过程如下：
土壤含水率检测小车工作之前，驾驶员将导航车辆驶入田间地头，事先将导航路径经纬度坐标和信息采集点坐标输入到控制器4中，开启控制器4、方向盘伺服电机驱动器1以及检测装置直流电机驱动器5的电源开关，切换方向盘至自动驾驶模式；土壤含水率检测小车工作时，自动导航装置引导车辆沿着设定的坐标点行驶，当导航车辆运动到预定的土壤含水率采集点时，控制器4关闭离合器控制开关，土壤含水率检测小车停止，土壤含水率检测装置由直流电机6驱动下降，当土壤水分传感器11达到预定深度时，直流电机6停止转动，土壤含水率检测***工作，控制器4记录下当前采集点的位置坐标和采集的土壤含水率数据，随后直流电机驱动器5驱动直流电机6反转，提升土壤含水率检测装置，控制器4开启离合器控制开关，导航车辆继续行驶，沿着设定的路径，进入下一个测量点。

Claims (2)

1.一种自动导航田间土壤含水率检测小车，包括行走装置，其特征在于：行走装置前端设置有自动导航装置，后端设置有土壤含水率检测装置；所述自动导航装置主要包括方向盘伺服电机驱动器(1)、方向盘伺服电机(2)、GPS接收器(3)、控制器(4)、速度传感器(10)、离合器控制开关(15)、前轮转角传感器(16)，GPS接收器(3)、速度传感器(10)、前轮转角传感器(16)连接控制器(4)，控制器(4)接收GPS接收器(3)、速度传感器(10)、前轮转角传感器(16)采集的数据，确定车辆的位置和状态信息，通过与控制器(4)中预设的位置点坐标对比，生成导航指令发送给方向盘伺服电机驱动器(1)，方向盘伺服电机驱动器(1)生成控制指令，驱动方向盘伺服电机(2)，实施自动导航，离合器控制开关(15)与控制器(4)相连接，离合器控制开关(15)接收控制器(4)的控制指令，实施车辆自动启动或停止。
2.根据权利要求书1所述的自动导航田间土壤含水率检测小车，其特征在于：所述土壤含水率检测装置包括直流电机驱动器(5)、直流电机(6)、螺母机构(7)、丝杠(8)、土壤水分传感器(11)、超声波传感器(12)，螺母机构(7)安装在仪器架(9)上，螺母机构(7)与丝杠(8)啮合，丝杠(8)下端通过紧固螺栓(10)连接土壤水分传感器(11)，直流电机(6)的传动轴固定在螺母机构(7)的外侧，直流电机(6)与直流电机驱动器(5)连接，直流电机驱动器(5)与控制器(4)连接，控制器(4)接收超声波传感器(12)采集的土壤水分检测装置距离信息，生成高度调节指令，直流电机驱动器(5)接收控制器(4)的高度调节指令，驱动直流电机(6)带动螺母机构(7)旋转，从而带动丝杠(8)上下移动，实现土壤水分传感器(11)的自动提升和下降，土壤水分传感器(11)与控制器(4)相连，土壤水分传感器(11)将检测到的土壤含水率数据存储在控制器(4)中，同时控制器(4)记录下该采集点的位置坐标。
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