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针对作物生长后期大棚内多柱多柱吊索空间被切割成碎片,同时为便于农户使用,结合物联网技术,使得在大棚内的操作操作更方便,同时,喷药机所携带的各种传感器监控的数据及时通过物联网反馈给用户,通过网络访问用户历史数据,方便用户分析。它摆脱了距离的限制,让用户在任何地方都可以看到大堂状态。
智能农业和精确农业的提出,对农业生产提出了更加智能、精确的农田作业标准。这种情况下,大棚种植要保证较大的种植面积,农户经常要建大型棚体以使棚体牢固地在大棚中竖起许多立柱作为支撑,这种支撑物的存在切断了棚内空间,与此同时,在大棚蔬菜生长后期,农户会在棚顶用吊绳吊起植物,从而使原本相对小的空间更加零碎,把杀虫剂喷到这样零散的地方会很困难。
因此,针对传统喷药机械存在劳动效率不高、一化施药程度差、人员安全度低等诸多问题,采用远程物联网控制技术与电机驱动技术开发了具有远程控制和电机驱动技术,实现了一次施药、少人操作、少人操作等功能。
系统集成:
本研究开发的物联网温室喷药机,主要包括行走系统、控制系统、喷射系统。步行系统包括步行控制装置、车架三足行走机构、距离反馈装置;控制系统包括在线物联网控制、离线触屏控制、温湿度采集反馈;喷药系统包括液泵控制器、液泵、距离反馈装置。
移动电话通过手动方式将所收到的信息输入到物联网温室内的喷药距离、喷洒等控制信号;物联网模块通过串口将收到的信息发送给主控芯片,再经芯片处理将指令输入行走控制装置和液泵控制器。机械电源全部来源于开关电源。
1、轨道行走机构。
步行机采用三轮走行机构,运行于T形轨道。三轮行走机构是指一边有两个行动轮另一边有行动轮,经过试验也能满足稳定性要求。有一面的车轮用作行走机构的动力轮。因车轮分布的不同,使三个车轮承受的压力不一样,单轮的侧轮所承受的压力是双轮的两倍,动力轮工作时不容易出现打滑情况,防滑性能好。在机床在预定的轨道上运行时借鉴了传统喷药机的限位机构,以耐磨PU轮为主体搭建了导向机构。
导引机构作用:(1)导引机构;2)机箱四角分别采用四组限位轮,使机箱紧靠轨道水平上的受力,当机器不平衡时,由于挤压而受到垂直方向上的摩擦,保证机器的稳定。为节约机架空间主动轮采采用链传动,在机架下方放置电机以节省空间。
2、精确测量装置。
使用国源工控TA-4006-200型米轮,采用脉冲计数方式进行200个脉冲/圈,通过算法变换距离,单位为米。
3、喷射装置。
利用120W大功率风机和高压雾化喷头的组合,如图5所示,高压雾化喷头喷出的药雾通过风机的鼓吹而形成一种扩散效应。相对于常规燃料雾化装置污染小,且能将扩散范围扩大至10~15米,完全能满足各类车棚横向喷淋的使用要求。
4、收集温度和湿度。
温湿采集模块采用了DHT11型,因其上装有温湿模组。该设计具有独特的特点,喷药机在工作中要经过需要喷洒的地方,因此可以实时采集大棚内各位置的温湿度,通过物联网将其传送至应用端(APP)显示。
5、电源模式。
考虑在温室内使用,因此,携带300W开关电源,接上220V之后,再由开关电源转换成5V和12V,5V为喷雾机控制器供电,12V分别为行走电机、喷药泵供电。
软件设计:
1、GAgent移植。
来自机智云物联网平台的GAgent被移植到wifi模块中,这是一种由运行于通信模块等环境的嵌入式固件系统,该系统由机智云提供,该设备通过GAgent访问机智云平台。GAgent的主要角色是数据转发,连接设备数据,智能云,应用端(APP)。
2、物联网远程控制协议的处理。
通过对机智云平台添加控制系统外设的设备节点,平台可根据开发节点的需要自动生成相应的通信协议,按照该通信协议开发者可以与机智云平台进行数据交互。