CN111296386A - 一种农业喷药装置、物联网监控系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种农业喷药装置、物联网监控系统及其方法,其中喷药装置包括罐体、喷杆及配套的农药瓶、农料袋,所述罐体的顶壳上设有注水口、注药口、注料口、第一RF模块;所述罐体的底部设有出液口;所述注水口的直径大于注药口的直径;所述注料口的直径大于注药口的直径;所述注水口下设有ARM芯片控制的注水流量计;所述注药口下设有ARM芯片控制的注药流量计、注药电磁阀;所述注料口下设有进料腔;所述注药口和注料口下还设有ARM芯片控制的RFID读头;所述出液口下设有ARM芯片控制的出液流量计、出液电磁阀;所述农药瓶瓶口设有第一RFID标签,所述农料袋袋口设有第二RFID标签。
Description
技术领域
本发明涉及农用设备的技术领域,尤其涉及一种农业喷药装置、物联网监控系统及其方法。
背景技术
目前农业、林业病虫害的防治主要依赖于施用农药的化学防治,然而农药的不合理使用又会对植物和土壤造成严重污染,并通过生物链危害着人类健康。目前农业病虫防治中一个突出的问题就是农药用量偏高,利用率偏低。
农药除一些特殊的低浓度粉剂、颗粒剂等可以直接使用外,多数剂型需要加水,或泥粉、细沙等稀释,配制成一定浓度或倍数后再使用。在我国施药生产过程中,农药基本都是采用手工进行配制,农药在剂量、混合的均匀度等方面都有着很大的误差,而且农民传统上重治轻防,大多未经培训,打保险药、乱用药,擅自增加用药次数,一些农民治虫防病心切,对农技、植保部门指导的用药品种、用量不精确,施药时任意增加品种和用量,导致作物抗药性上升快,恶性循环。
随着社会的发展,国家对病虫害防治及其环保方面的投入也不断加强,中国已明确提出大力发展专业化统防统治的要求,搞好科学用药、减量用药,提高农药利用率。为了实现上述国家要求,规范化用药是精准农业中的一个重点内容,只有掌握了准确的农药使用浓度的配制,才能充分发挥农药的效能,避免人畜中毒事故和植物药害,减少对环境的污染,收到预期的防治效果。
因此,针对上述问题,本发明提出了一种农业喷药装置、物联网监控系统及其方法,由农业管理部门负责,采用物联网技术手段,将农作物喷药纳入科学化、网络化管理,建立喷药物联网系统,对喷药作业全程进行监控,提高农作物喷药技术的智能化、信息化水平。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷,提供了一种农业喷药装置、物联网监控系统及其方法,由农业管理部门负责,采用物联网技术手段,将农作物喷药纳入科学化、网络化管理,建立喷药物联网系统,对喷药作业全程进行监控,提高农作物喷药技术的智能化、信息化水平。
为了实现以上目的,本发明采用以下技术方案:
一种农业喷药装置,包括罐体、喷杆及配套的农药瓶、农料袋,所述罐体的顶壳上设有注水口、注药口、注料口、第一RF模块;所述罐体的底部设有出液口;所述注水口的直径大于注药口的直径;所述注料口的直径大于注药口的直径;所述注水口下设有ARM芯片控制的注水流量计;所述注药口下设有ARM芯片控制的注药流量计、注药电磁阀;所述注料口下设有进料腔;所述注药口和注料口下还设有ARM芯片控制的RFID读头;所述出液口下设有ARM芯片控制的出液流量计、出液电磁阀;所述农药瓶瓶口设有第一RFID标签,所述农料袋袋口设有第二RFID标签;
所述第一RF模块用于与农田进行双向通信;所述RFID读头用于识别第一RFID标签和第二RFID标签,所述注药电磁阀用于控制注药口的开合,所述注药流量计用于计量进入罐体的农药量;所述注水流量计用于计量进入罐体的水量;所述进料腔用于使农料袋中的药料通过进料腔进入罐体;所述出液电磁阀用于控制出液口的开合,所述出液流量计用于计量从罐体流出的农药量;
当RFID读头识别到带有所需的第一RFID标签的农药瓶口或第二RFID标签的农料袋口时,农药瓶的农药或农料袋中的药料经过注药口、注料口进入罐体;当接收到出液指令后,出液流量计实时计量从出液口流出的农药量,当流出的农药量达标后,出液电磁阀关闭,停止出液。
与现有技术相比,本发明中达到的技术效果为:
1、农药瓶上设置RFID标签,装置上设置RFID读头,实现农药身份识别,且同时支持液体/固体农药,进药量/进料量自动匹配,杜绝进过期药、进过量药等问题;
2、进药过程中周期性持续读取,可避免用户无意中搞错药瓶或药袋;
3、作业记录可查看、上传,数据集可更新;
4、由农业管理部门负责,采用物联网技术手段,将农作物喷药纳入科学化、网络化管理,建立喷药物联网系统,对喷药作业全程进行监控,提高农作物喷药技术的智能化、信息化水平。
附图说明
图1是实施例一提供的一种农业喷药装置结构爆炸图;
图2是实施例一提供的一种农业喷药装置结构图;
图3是实施例一提供的一种农业喷药装置电路示意图;
图4是实施例一提供的注料托盘及其相关结构示意图;
图5是实施例二提供的一种基于农业喷药装置的物联网监控系统电路示意图;
图6是实施例三提供的一种基于农业喷药装置的物联网监控方法流程图;
其中,1.注水口盖;2.注水口;3.注水指示灯;4.注料口盖;5.注料口;6.注料指示灯;7.注药口盖;8.注药口;9.注药指示灯;10.喷雾装置罐顶壳;11.触摸屏;12.装置电源总开关;13.扬声孔;14.第一RF模块天线;15.注水流量计;1601.进料腔;1602.限位板;1603.限位开关;1604.进料托盘;1605.药料;1606.转轴;17.步进电机;18.注药流量计;19.注药电磁阀;20.RFID读头;21.ARM芯片;22.罐体;23.出液口;24.出液流量计;25.出液电磁阀;26.电泵;27.搅拌电机;28.搅拌头;29.第一可充电蓄电池;30.充电口;31.农药瓶;32.第一RFID标签;33.农料袋;34.第二RFID标签;35.喷杆;36.电泵开关。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是,在不冲突的情况下,以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明的目的是针对现有技术的缺陷,提供一种农业喷药装置、物联网监控系统及其方法。
实施例一
本实施例提供一种农业喷药装置,如图1-2所示,包括罐体22、喷杆35及配套的农药瓶31、农料袋33,罐体的顶壳10上设有注水口2、注药口8、注料口5、第一RF模块14;注水口2的直径大于注药口8的直径;注料口5的直径大于注药口8的直径;注水口2下设有ARM芯片21控制的注水流量计15;注药口8下设有ARM芯片21控制的注药流量计18、注药电磁阀19;注料口5下设有进料腔1601;注药口8和注料口5下还设有ARM芯片21控制的RFID读头20;出液口23下设有ARM芯片21控制的出液流量计24、出液电磁阀25;农药瓶31瓶口设有第一RFID标签32,农料袋33袋口设有第二RFID标签34;
第一RF模块14用于与农田进行双向通信;RFID读头20用于识别第一RFID标签32和第二RFID标签34,注药电磁阀19用于控制注药口8的开合,注药流量计18用于计量进入罐体的农药量;注水流量计15用于计量进入罐体的水量;进料腔1601用于使农料袋中的药料通过进料腔进入罐体;出液电磁阀25用于控制出液口的开合,出液流量计24用于计量从罐体流出的农药量;
当RFID读头20识别到带有所需的第一RFID标签32的农药瓶口或第二RFID标签34的农料袋口时,农药瓶31的农药或农料袋33中的药料经过注药口8、注料口5进入罐体;当接收到出液指令后,出液流量计24实时计量从出液口23流出的农药量,当流出的农药量达标后,出液电磁阀25关闭,停止出液。
在本实施例中,农药常见有液体、固体(常见粉末状)两种状态。
在本实施例中,ARM芯片21用于处理各个模块的信息。其中,ARM控制板运行安卓操作系统,设计有专用APP程序(可以理解为一个小型安卓平板电脑,可运行专用APP)。
农药瓶31瓶口设置的第一RFID标签32为一个环状的无源、柔性的RFID标签;本实施例中的农药瓶31中装的是液体农药,如图1,农药瓶31设置的第一RFID标签32套接于瓶颈,无法被取下,其作用是标识该药瓶中农药的身份。
农药根据化学成分、用途等的不同,可分为多种类型。不同类型的农药,使用时其用量也有不同要求,即有不同的药、水配比规定。比如:水量为单位水量(比如1L)时,农药A的安规用量为PA(mL),农药B的安规用量为PB(mL),等等。
将农药倒入装置时,手拿瓶口朝下,靠近注药口8,RFID读头20装在注药口8的下方可确保其能读取到农药瓶颈上的环状标签,如采用13.56MHz方案,该距离一般在5cm以内。
农料袋33袋口设置的第二RFID标签34为一个无源、柔性的RFID标签;第二RFID标签34固定于农料袋33袋口,在本实施例中,农料袋33中装的是固体(比如粉末状)农药料,简称药料,如图1,农料袋设置的标签,集成于农料袋材料上,无法被取下,其作用是标识该料袋中农药的身份。
药料根据化学成分、用途等的不同,可分为多种类型。不同类型的药料,使用时其用量也有不同要求,即有不同的料、水配比规定。比如:水量为单位水量(比如1L)时,药料A的安规用量为GA(g),药料B的安规用量为GB(g),等等。
将药料倒入装置时,手拿料袋朝下,靠近注料口5,RFID读头20装在注料口5的下方可确保其能读取到农料袋袋口上的标签,如采用13.56MHz方案,该距离一般在5cm以内。
在本实施例中,注水口2设置于喷雾装置罐顶壳10上,且还设有与注水口2相适配的注水口盖1,当罐体需要加入水时,打开注水口盖1,将水通过注水口2加入;当完成加水时,将注水口盖1盖于注水口2上。
注药口8设置于喷雾装置罐顶壳10上,且还设有与注药口8相适配的注药口盖7,当罐体需要加入农药时,打开注药口盖7,将农药通过注药口8加入;当完成加药时,将注药口盖7盖于注药口8上。
注料口5设置于喷雾装置罐顶壳10上,且还设有与注料口5相适配的注料口盖4,当罐体需要加入药料时,打开注料口盖4,将药料通过注料口8加入;当完成加料时,将注料口盖4盖于注料口5上。
注水流量计15设置于注水口2、罐体22内;注药流量计18、注药电磁阀19以及电磁阀的驱动电路均设置于注药口8下、罐体22内;RFID读头20、ARM芯片21设置于注药口8和注料口5下、罐体22内;进料腔1601设置于注料口5下,进料腔1601内设有进料托盘1604、步进电机17、转轴1606、限位板1602、限位开关1603。
其中,RFID读头20读取农药瓶31的第一RFID标签32,将读取到的信息经过ARM芯片21进行处理;RFID读头20读取农料袋33的第二RFID标签31,将读取到的信息经过ARM芯片21进行处理。
注水流量计15用于计量进入罐体22的水量,具体为:当用户开始加水时,将水通过注水口注入装置,此注水过程中,ARM芯片控制注水流量计15实时计算/刷新进水量。
注药流量计18用于计量进入罐体22的农药量,具体为:当用户开始加药时,将药通过注药口注入装置,在进药过程中,ARM芯片控制注药流量计18实时计算/刷新倒入的农药的量。
注药电磁阀19用于控制注药口8的开合,具体为:在装置的初始状态下,注药电磁阀19处于关闭状态,当收到进药开启的指令后,ARM芯片控制电磁阀的驱动电路,令注药电磁阀19打开;当收到进药停止的指令后,令注药电磁阀19关闭。
如图4所示,为注料托盘及其相关结构示意图。
进料腔1601用于使农料袋33中的药料通过进料腔1601进入罐体22。进料托盘1604内设有称重传感器,称重传感器用于测量进料托盘1604上药料的重量。限位板1602安装于进料腔1601的一侧,限位开关1603安装于限位板1602上;转轴1606设置于进料托盘1601中,转轴1606的一端与步进电机17连接,转轴1606的另一端与罐体22连接;当农料袋33中的药料进入进料腔1601时,药料置于进料托盘1604上,设置于进料托盘1604内的称重传感器实时测量进料托盘1604上药料的重量,当重量达标后,步进电机17带动转轴1606,使转轴1606带动进料托盘1604转动,并释放限位开关1603,以使药料进入罐体22。
在本实施例中,罐体的顶壳10上还设有第一RF模块14,第一RF模块14与设置于农田终端的第二RF模块进行双向通信;其中,RF模块采用ISM频段、双向收发的射频模块(但本实施例不限定,以433MHz为例)。
在本实施例中,注水口2上设有注水指示灯3;注药口8上设有注药指示灯9;注料口5上设有注料指示灯6;注水指示灯3、注药指示灯9、注料指示灯6均用于根据ARM芯片控制指令显示当前的状态。其中注水指示灯3、注药指示灯9、注料指示灯6采用一体式红、绿两色LED(3脚、共阳LED灯)。
在本实施例中,喷雾装置罐顶壳22上还设有装置电源总开关12、触摸屏11、语音模块;其中,装置电源总开关12用于启动农用喷雾装置工作;触摸屏11用于接收并显示输入的控制指令,其中接收的控制指令包括开启注水/药/料按键、关闭注水/药/料按键,显示的指令包括注水/药/料按键、操作过程中提示信息;语音模块包括扬声器及扬声孔13,提示执行的控制指令。
具体为,通过装置电源总开关12开启装置后,注水指示灯3、注药指示灯9、注料指示灯6亮红色,通过语音模块提示用户“请按下注水按键”,用户接收到该信息后,用户按一下触摸屏11的注水按键(按一下后该键变为“停止注水按键”),此时注水指示灯3亮绿色;触摸屏11的画面及语音提示“请开始加水”;当注水量达到了所需的水量后,再按一下触摸屏11的停止注水按键,触摸屏11的画面及语音提示“进水完毕”,此时注水指示灯3亮红色;
当需要加入药时,触摸屏11的画面及语音提示“请按下进药按键”,用户接收到信息后,用户按一下触摸屏11的注药按键,此时注药指示灯9亮绿色,触摸屏11的画面及语音提示“请开始进药”;当进药量达到所需的药量时,触摸屏11画面及语音提示“进药完毕,此时注药指示灯9亮红色。
当需要加入药料时,触摸屏11的画面及语音提示“请按下进料按键”,用户接收到信息后,用户按一下触摸屏11的注料按键,此时注料指示灯6亮绿色,触摸屏11的画面及语音提示“请开始进药料”;当进药料量达到所需的药料量时,触摸屏11画面及语音提示“进药料完毕,此时注料指示灯6亮红色。
在本实施例中,罐体22底部设有出液口23;其中出液口23设有ARM芯片21控制的出液流量计24、出液电磁阀25。
具体为,当接收到喷药指令后,出液流量计24实时计量从出液口23流出的农药量,当流出的农药量达标后,出液电磁阀25关闭,停止出液。
在本实施例中,罐体22底部设有导管、电泵26、搅拌电机27、搅拌头28、第一可充电蓄电池29、充电口30;导管和电泵26相连,电泵26还与第一可充电蓄电池29连接,第一可充电蓄电池29还与搅拌电机27的一端连接,搅拌电机27的另一端与搅拌头28连接,搅拌头与搅拌电机连接以使搅拌电机启动后带动搅拌头搅拌;喷杆35通过导管、电泵26连接于罐体的出液口23;喷杆35上还设有电泵开关35,以控制电泵的开启/关闭。
具体为,将市电插头插入充电口30,市电经过第一充电控制电路,对可第一充电蓄电池29充电。
电源管理电路以第一可充电蓄电池29的输出电压为输入电压,转换成各等级直流电压后输出,用于给ARM芯片21、RFID读头20、注水流量计15、注药流量计18、称重传感器、限位开关1603、触摸屏11、注水指示灯3、注药指示灯9、注料指示灯6、注药电磁阀19及电磁阀驱动电路、电泵26及电泵驱动电路、搅拌电机27及搅拌电机驱动模块、步进电机17及步进电机驱动模块、出液流量计24、出液电磁阀25及电磁阀驱动电路、语音模块(含扬声器)等各电路模块供电。
如图3所示为农业喷雾装置的电路框图,该装置内还包括万年历电路、第一存储电路、第一通讯模块,第一存储电路用于存储包括历史作业记录、作业记录信息;万年历电路用于存储年、月、日、时、分、秒;第一通讯模块用于与农田终端进行相互通讯。
ARM芯片21分别与RFID读头20、注水流量计15、注药流量计18、称重传感器、限位开关1603、触摸屏11、注水指示灯3、注药指示灯9、注料指示灯6、注药电磁阀19及电磁阀驱动电路、电泵26及电泵驱动电路、搅拌电机27及搅拌电机驱动模块、步进电机17及步进电机驱动模块、出液流量计24、出液电磁阀25及电磁阀驱动电路、语音模块、第一电源管理电路、第一充电控制电路、第一存储电路、万年历电路、第一通讯模块连接。
第一可充电蓄电池29还包括给万年历电路、第一存储电路、第一通讯模块供电。
在本实施例中,装置通过第一通讯模块(4G或/与WiFi,不限定)访问服务器,可获取定期更新的数据集,存储到装置的存储电路,从而使装置能支持新药的识别、自动配比。
在本实施例中,通过第一通讯模块,定期将作业记录上传到服务器,以便于后期查看。作业记录信息至少包括:农药ID(装置APP可根据该ID,进一步关联到对应的农药类型、农药名称、农药厂家、生产日期、过期日期等具体信息)、进水量、进药量、作业日期。
与现有技术相比,本实施例中达到的技术效果为:
1、农药瓶上设置RFID标签,装置上设置RFID读头,实现农药身份识别,且同时支持液体/固体农药,进药量/进料量自动匹配,杜绝进过期药、进过量药等问题;
2、进药过程中周期性持续读取,可避免用户无意中搞错药瓶或药袋;
3、作业记录可查看、上传,数据集可更新;
4、由农业管理部门负责,采用物联网技术手段,将农作物喷药纳入科学化、网络化管理,建立喷药物联网系统,对喷药作业全程进行监控,提高农作物喷药技术的智能化、信息化水平。
实施例二
本实施例提供一种基于农业喷药装置的物联网监控系统,如图5所示,其中监控系统基于实施例一的一种自动配比的农用喷雾装置,包括:
MCU微处理模块,与MCU微处理模块连接的雨水传感器、GPS定位模块、第二存储电路、第二RF模块、第二通讯模块、第二可充电蓄电池;所述第二通讯模块用于与服务器进行通讯;所述第二RF模块用于与喷雾装置的第一RF模块双向通信;所述GPS定位模块用于确定农田的位置信息;所述雨水传感器用于检测当前农田的降雨量;所述第二存储电路用于存储与农田相关的信息;所述第二可充电蓄电池用于给MCU微处理模、雨水传感器、GPS定位模块、第二存储电路提供电能;所述第二可充电蓄电池还与第二电源管理电路、第二充电控制电路连接。
在本实施例中,每一块农田,设置一根立杆,立杆上安装信号收发器。在物联网系统中,信号收发器称为农田终端。
在物联网监控系统中,通过服务器、至少一个喷药终端、至少一个农田终端构成物联网监控系统。
其中,喷药终端的第一通讯模块、农田终端的第二通讯模块,采用GPRS、NB-IoT、4G等通讯模块(不限定,以4G为例)。
喷药终端的第一RF模块、农田终端的第二RF模块,采用ISM频段、双向收发的射频模块(不限定,以433MHz为例)。
服务器与喷药终端通讯:4G;服务器与农田终端通讯:4G;喷雾终端与农田终端通讯:近距离RF。
在本实施例中,以农业管理部门选定的监控范围为例,比如,以一个县为例,可将该县的指定农田纳入监控范围。
在物联网监控系统中,对农田身份进标识,每个农田终端的4G模块插入4G卡,就具有唯一的ID号。服务器事先记录范围内每个农田终端对应的农田面积(可事先用测亩仪测出)、作物名称,然后群发命令给所有农田终端,获取每个农田终端的GPS坐标信息,农田终端收到后,记录于第二存储电路中,实现GPS坐标与ID号的绑定。这样,服务器的数据库中就建立了每个农田终端的关联信息,包括:农田ID、GPS坐标、农田面积、作物名称。
在本实施例中,通过服务器建立作业计划表、作业人员表。
其中,作业计划表:
在设定周期(比如:以一个自然年为周期)内,建立农田作业计划表,包括:每一块农田的ID、GPS坐标、作物名称、农田面积、应喷药的时间段、应用药的名称(含液体、固体)、单位体积水(比如规定为1L)应用药的量(液体农药用体积,固体农药用重量)、应喷出的量(用单位面积的应喷量乘以农田面积,就知道应喷出的水、药混合液的量,体积)。
举例,5号农田,GPS坐标(X,Y,Z),作物名称南方小麦,农田面积S,第一个应喷药时间段为3月1日-6日(可以具体到“时”),应用药名称为农药A(液体),单位体积水的应用药A的量为A1 mL,对应面积S应喷出的量为A2 L;第二个应喷药时间段为8月7日-9日,应用药名称为农药B(固体)、C(液体),单位体积水的应用药B的量为B1 g,单位体积水的应用药C的量为C1 mL,对应面积S应喷出的量为BC2 L。
作业计划表的动态调整:
服务器访问互联网,获取每天的气象信息(雨水、日照等),据此对作业计划表进行灵活、动态调整。比如,对大多数农药来说,如果是下雨天施喷,可能效果不佳。那么,如果作业计划表里有任务触发时刚好是雨天,则可进行调整。
作业人员表:
每个喷雾终端带有4G模块,装入4G卡,就具有唯一的ID,将所有作业人员按其分配到的喷雾终端ID对应建表。作业人员的手机安装专用APP。与现有技术相比,本实施例由农业管理部门负责,采用物联网技术手段,将农作物喷药纳入科学化、网络化管理,建立喷药物联网系统,对喷药作业全程进行监控,提高农作物喷药技术的智能化、信息化水平。
实施例三
本实施例提供一种基于农业喷药装置的物联网监控方法,该监控方法基于实施例二的监控系统,如图6所示,包括步骤:
S11.获取与所需喷药的农田相对应的农田信息;其中所述农田信息包括当前农田ID、GPS坐标信息、农田面积、作物名称、所需农药的名称、农药的配比量、应喷出的农药量;
S12.根据获取到的农田信息,通过喷雾装置进行农药的配制,得到符合当前农田的农药;
S13.将配制好的农药通过喷雾装置的喷杆进行喷洒,其中,喷雾装置内的ARM芯片通过出液电磁阀驱动电路控制出液电磁阀的开启,出液流量计实时计量从出液口流出的农药量;
S14.计算所述应喷出的农药量与所述出液流量计实时获取的出液量的差值,判断所述差值是否小于预设阈值,若是,则所述出液电磁阀关闭,停止喷药。
在本实施例中,步骤S11之前还包括:
S10.筛选当前可以进行作业的农田。
所述步骤S10具体包括:
S101.服务器判断当前是否有作业任务触发,若是,则继续执行;
具体为:服务器判断当前是否有作业任务触发(触发结果就是列出了当前需要施喷的农田及其对应作业任务列表),若有,执行下一步。
S102.服务器通过第二通讯模块给农田终端发送获取所有农田的雨水传感器输出的雨水信息,并根据所述获取的雨水信息判断各个农田的降雨量是否大于降雨量阈值,若是,则提醒用户;若否,则得到所需执行作业的农田;
服务器通过4G模块,发送“获取天气情况”命令给步骤S101列出的所有农田终端,各农田终端收到后,读取雨水传感器的输出,判断本农田当前是否下雨(步骤S101中触发了任务,说明服务器根据天气预报判定该农田可以作业,但是,天气预报有时候是不准的,而且,存在局部下雨,局部不下雨等复杂情况),如下雨,判断雨量大小,若雨量大于设定值,通过4G,回复“雨量过大”信息给服务器,服务器收到后,取消该农田的作业任务。
S103.服务器根据得到的农田获取设置于农田的农田终端,并将所述当前农田的信息及作业任务发送至所有作业人员的终端和/或喷雾装置;
服务器筛选出可以正常开展作业的农田终端。服务器群发当前作业任务【包括:当前需作业的农田ID、GPS坐标、农田面积、作物名称、应用药的名称(一次可能不止用一种药)、单位体积水应用药的量(一次可能不止用一种药)、应喷出的量】给所有作业人员的手机或/和喷药终端,等待作业人员接受任务。
设当前任务为:5号农田,GPS坐标(X,Y,Z),作物名称南方小麦,农田面积S,应用药名称为农药A(液体),单位体积水的应用药A的量为A1 mL,应喷出的量为A2 L
S104.当任一作业人员接收到所述作业任务时,判断所述喷雾装置与农田终端的距离是否小于预设距离,若是,则将与喷雾装置相关的信息通过第一RF模块发送至农田终端,所述农田终端将接收到的信息返回至服务器。
设人员甲(根据5号农田的GPS坐标,工作人员一般可以按就近原则接受任务)接受了当前作业任务。此过程是:人员甲通过手机或/和喷药终端发送接受任务申请给服务器,服务器收到后,识别出甲对应的喷药终端,发送确认任务信息给甲的喷药终端。甲确认任务后,其他人员无法再接受。
人员甲来到当前农田,先签到,即:甲靠近农田终端(喷药终端与农田终端的RF通讯设置为近距离,比如控制在2米内),操作喷药终端触摸屏,点签到键,喷药终端通过RF发送相关信息(包含:喷药终端ID等)给农田终端,农田终端收到后,通过4G转发给服务器,服务器收到后,回复信息到喷药终端上,触摸屏及语音提示:签到成功,请开始配制溶液。
在步骤S11中,获取与所需喷药的农田相对应的农田信息;其中所述农田信息包括当前农田ID、GPS坐标信息、农田面积、作物名称、所需农药的名称、农药的配比量、应喷出的农药量。
在步骤S12中,根据获取到的农田信息通过喷雾装置进行配制,得到符合当前农田的农药。
甲根据当前作业任务的应用药的名称、单位体积水应用药的量,进行溶液配制。
具体包括:
S121.农药喷雾装置初始化;
假设可充电蓄电池的电量正常,点击装置的总开关使装置开机后,装置处于初始状态,初始状态为:电磁阀关闭,注水指示灯、注药指示灯、注料指示灯亮红色,电泵开关关闭。
本实施例以当前所需的农药为农药A具体说明,其中农药A为液体。
S122.通过注水口向所述农药喷雾装置的罐体加入水,当进水量达到所需水量时,停止加水;其中,向罐体加水时设置于注水口下的注水流量计实时获取进水量;
首先在罐体内加入水,此时,触摸屏画面以及语音模块对用户进行提示,如“请按下注水按键”,用户接收到该提示后,用户按一下触摸屏上的注水按键,(按一下后该键变为“停止注水按键”),注水指示灯亮绿色,触摸屏画面及语音提示“请开始加水”;
用户开始加水,将水通过注水口注入装置,此过程中,注水流量计实时计算/刷新进水量,当用户认为已达到自己所需的水量时,再按一下触摸屏的停止注水按键,触摸屏画面及语音提示“进水完毕”,注水指示灯亮红色,装置记录加入的水量。
S123.设置于注药口下的RFID读头识别农药瓶瓶口的RFID标签,根据所述识别的RFID标签判断所述RFID标签相对应的农药是否过期,若是,则提醒用户;若否,则根据所述识别的RFID标签查找与RFID标签相对应的农药配比量,并执行步骤S124;
具体为:当进水结束后,触摸屏画面及语音提示“请识别农药是否过期”,用户取本次要使用的农药瓶(先不打开),将瓶口靠近注药口,装置的RFID读头读取第一RFID标签的ID并记录,根据该ID,在预存在装置内存储电路中的数据集中进行查找,查找到该ID对应的农药的过期时间,与万年历电路的当前时间(年、月、日、时、分、秒)进行对比,判断该ID农药是否过期,若是,触摸屏画面及语音提示“农药过期,请不要使用”,后续流程不再执行;若否,则继续执行;
装置根据记录的该ID,在事先已预存在装置内的数据集查找到该ID对应的农药的配比量(设农药A的安规用量为每单位水量进药量/配比量为PA),结合记录的水量(设当前加入的水量为P),则可知匹配的应进药量等于P×PA,记录该应进药量。
在本实施例中,预存在装置内的数据集,至少包括如下信息:农药ID、过期日期、单位水量时的安规配比用量。
S124.ARM芯片通过电磁阀驱动电路控制电磁阀的开启,通过注药口向所述农药喷雾装置的罐体加入农药;其中,向罐体加入农药时设置于注药口下的注药流量计实时获取进药量;
在本实施例中,步骤S124还包括:向所述农药喷雾装置的罐体加入农药时,所述RFID读头周期性读取第一RFID标签;判断连续两次读取到的第一RFID标签是否相同,若相同,则继续执行;若不相同,则关闭电磁阀。
具体为,当获取到农药A的进药量后,触摸屏画面及语音提示“请按下进药按键”,用户按一下触摸屏的注药按键,触摸屏画面及语音提示“请开始进药”,注药指示灯亮绿色,此时电磁阀自动打开。
用户打开瓶盖,开始从注药口倒入农药。从用户开始倒入农药,至进药完毕的整个过程(称为进药过程)中,装置的RFID读头按设定的周期,周期性读取标签的ID,并作两个比较:
(1)将步骤S123中记录的ID、与进药过程中第1次读到的ID进行比较;
(2)将进药过程中第N次读到的ID,与第N-1次读到的ID进行比较。(N≥2,即第2次与第1次比,第3次与第2次比……。采样与控制中的常规做法)
若(1)或(2)的比较结果不一致,表明此过程中用户可能错拿了别的药瓶,则立刻关闭电磁阀,注药指示灯亮红色,触摸屏画面及语音提示“请勿错误进药”。
若(1)与(2)的比较结果均一致,表明此过程中用户操作正常。
S125.根据所述注药流量计实时获取的进药量判断加入的农药量是否等于查找到的农药配比量,若是,则所述电磁阀关闭,停止进药。
在进药的过程中,注药流量计实时计算/刷新倒入的农药的量,并与查找到记录的农药配比量中应进药量做比较,当判断到倒入的量等于应进药量时,触摸屏画面及语音提示“进药完毕”,注药指示灯亮红色,此时电磁阀关闭触摸屏画面及语音提示“请打开电泵开关开始喷药”。
在步骤S13中,将配制好的农药通过喷雾装置的喷杆进行喷洒,其中,喷雾装置内的ARM芯片通过出液电磁阀驱动电路控制出液电磁阀的开启,出液流量计实时计量从出液口流出的农药量。
在步骤S14中,计算所述应喷出的农药量与所述出液流量计实时获取的出液量的差值,判断所述差值是否小于预设阈值,若是,则所述出液电磁阀关闭,停止喷药。
甲开始喷药,出液流量计实时计算喷出的量,并与当前作业任务的应喷出的量作比较,若一罐喷完后还未达到,则语音提示:请继续配制、喷灌。当判断到应喷出的量P1与累计已喷出的量P2的差值小于设定阈值(考虑到操作过程中溶液可能损失、计量计量误差等因素)时,出液电磁阀关闭,语音提示:作业完成,请到农田终端登记。
甲靠近农田终端,操作喷药终端触摸屏,点作业完成/登记键,喷药终端通过RF发送相关信息(包含:喷药终端ID等)给农田终端,农田终端收到后,通过4G转发给服务器,服务器收到后,回复信息到喷药终端上,触摸屏及语音提示:登记成功。
本实施例通过农田终端来签到、登记,目的之一是为了确保人员当前处于农田内,杜绝作弊。
在本实施例中,步骤S14之后还包括:将当前操作的记录上传至第一存储电路中。
将当前操作记录通过通信模块上传至服务器中,此后,可在服务器中获得装置的历史作业记录,作业记录信息至少包括:农药ID(手机APP可根据该ID,进一步关联到对应的农药类型、农药等具体信息)、进水量、进药量、作业日期。
手机通过通信模块访问服务器,可获取定期更新的数据集,通过连接装置,可对装置的数据集进行更新,从而使装置能支持新药的识别、自动配比。
本实施例也可实现作业计划表、人员表更新、喷药装置更新,定期更新,以支持更多新农田、新人员、新药等。
服务器可从喷药装置、农田装置,获得所有数据,包括:
(1)从喷药装置获取每次作业的所有数据,包括:所有涉及数据(如喷洒的农药量、喷药装置的相关信息、农田的信息等)。
(2)从农田装置获取每次作业的所有数据,包括:签到时间、作业完成时间,据此算出人员的每次作业所耗时间,结合面积、喷出量,可以算出人员作业效率,作为考评等依据。
服务器也可清除喷药装置、农田装置存储的所有记录数据。
与现有技术相比,本实施例中达到的技术效果为:
1、农药瓶上设置RFID标签,装置上设置RFID读头,实现农药身份识别,且同时支持液体/固体农药,进药量/进料量自动匹配,杜绝进过期药、进过量药等问题;
2、进药过程中周期性持续读取,可避免用户无意中搞错药瓶或药袋;
3、作业记录可查看、上传,数据集可更新;
4、由农业管理部门负责,采用物联网技术手段,将农作物喷药纳入科学化、网络化管理,建立喷药物联网系统,对喷药作业全程进行监控,提高农作物喷药技术的智能化、信息化水平。
实施例四
本实施例提供一种基于农业喷药装置的物联网监控方法与实施例三的不同之处在于:
本实施例以需要配2种及以上的农药为例进行说明,且本实施例与实施例三的不同之处在于步骤S12,本实施例的步骤S12包括步骤:
S121.农药喷雾装置初始化;
S122.通过注水口向所述农药喷雾装置的罐体加入水,当进水量达到所需水量时,停止加水;其中,向罐体加水时设置于注水口下的注水流量计实时获取进水量;
S123.设置于注药口下的RFID读头识别农药瓶瓶口的RFID标签,根据所述识别的RFID标签判断所述RFID标签相对应的农药是否过期,若是,则提醒用户;若否,则根据所述识别的RFID标签查找与RFID标签相对应的农药配比量,并执行步骤S124;
S124.ARM芯片通过电磁阀驱动电路控制电磁阀的开启,通过注药口向所述农药喷雾装置的罐体加入农药;其中,向罐体加入农药时设置于注药口下的注药流量计实时获取进药量;
S125.根据所述注药流量计实时获取的进药量判断加入的农药量是否等于查找到的农药配比量,若是,则所述电磁阀关闭,停止进药;
S126.将农药B的农药瓶取出,继续执行步骤S123-S125。
在本实施例中,预存在装置内的数据集,至少包括如下信息:农药ID、过期日期、单位水量时的安规配比用量、不良反应关联列表。
值得注意的是,本实施例包括如一次配比过程中需要配2种及以上农药,只需要重复执行相关步骤即可,但农药之间会产生不良化学反应的除外,上述的数据集的“不良反应关联列表”能保障这一点,假设A农药已进,经查询B农药会与A农药产生不良反应,则禁进B农药。
需要说明的是,本实施例提供的一种基于农业喷药装置的物联网监控方法与实施例三类似,在此不多做赘述。
本实施例将多种农药混合于药喷雾装置,通过RFID读头读取农药类型,从而自动匹配用量,能从源头上控制农药喷剂的浓度,彻底杜绝“事后”的农药超标问题,保证民众吃到安全、健康的农作物。
实施例五
本实施例提供一种基于农业喷药装置的物联网监控方法与实施例三的不同之处在于:
本实施例与固体药料为例具体说明,且本实施例与实施例三的不同之处在于步骤S12,因此,本实施例的步骤S12具体为:
S121.农药喷雾装置初始化;
S122.通过注水口向所述农药喷雾装置的罐体加入水,当进水量达到所需水量时,停止加水;其中,向罐体加水时设置于注水口下的注水流量计实时获取进水量;
S123.设置于注料口下的RFID读头识别农料袋袋口的RFID标签,根据所述识别的RFID标签判断所述RFID标签相对应的药料是否过期,若是,则提醒用户;若否,则根据所述识别的RFID标签查找与RFID标签相对应的药料进药量,并执行步骤S124;
S124.通过注料口向所述进料托盘上加入药料;其中,向进料托盘加入药料时设置于进料托盘内的称重传感器实时测量进料托盘上药料的重量;
S125.根据所述称重传感器实时获取的药料重量判断加入的药料重量是否等于查找到的药料应进量,若是,停止进药,步进电机带动进料托盘转动,以使药料进入罐体;
S126.当所述药料全部进入罐体后,启动搅拌电机依带动搅拌头进行搅拌,当搅拌时间到达设定的时间后,搅拌电机停止,步进电机复位。
在步骤S121中,农药喷雾装置初始化。
假设可充电蓄电池的电量正常,点击装置的总开关使装置开机后,装置处于初始状态,初始状态为:电磁阀关闭,注水指示灯、注药指示灯、注料指示灯亮红色,电泵开关关闭。
本实施例以当前所需的农药为药料A具体说明,其中药料A为粉末状固体农药。
在步骤S122中,通过注水口向所述农药喷雾装置的罐体加入水,当进水量达到所需水量时,停止加水;其中,向罐体加水时设置于注水口下的注水流量计实时获取进水量。
首先在罐体内加入水,此时,触摸屏画面以及语音模块对用户进行提示,如“请按下注水按键”,用户接收到该提示后,用户按一下触摸屏上的注水按键,(按一下后该键变为“停止注水按键”),注水指示灯亮绿色,触摸屏画面及语音提示“请开始加水”;
用户开始加水,将水通过注水口注入装置,此过程中,注水流量计实时计算/刷新进水量,当用户认为已达到自己所需的水量时,再按一下触摸屏的停止注水按键,触摸屏画面及语音提示“进水完毕”,注水指示灯亮红色,装置记录加入的水量。
在步骤S123中,设置于注料口下的RFID读头识别农料袋袋口的RFID标签,根据所述识别的RFID标签判断所述RFID标签相对应的药料是否过期,若是,则提醒用户;若否,则根据所述识别的RFID标签查找与RFID标签相对应的药料进药量,并执行步骤S124。
具体为:当进水结束后,触摸屏画面及语音提示“请识别药料是否过期”,用户取本次要使用的农料袋(先不打开),将袋口靠近注料口,装置的RFID读头读取第二RFID标签的ID并记录,根据该ID,在预存在装置内存储电路中的数据集中进行查找,查找到该ID对应的农药的过期时间,与万年历电路的当前时间(年、月、日、时、分、秒)进行对比,判断该ID农药是否过期,若是,触摸屏画面及语音提示“药料过期,请不要使用”,后续流程不再执行;若否,则继续执行;
装置根据记录的该ID,在事先已预存在装置内的数据集查找到该ID对应的农药的配比量(设药料A的安规用量为每单位水量进料量/配比量为PA),结合记录的水量(设当前加入的水量为P),则可知匹配的应进料量等于P×PA,记录该应进料量。
在本实施例中,预存在装置内的数据集,至少包括如下信息:农药ID、过期日期、单位水量时的安规配比用量。
在步骤S124中,通过注料口向所述进料托盘上加入药料;其中,向进料托盘加入药料时设置于进料托盘内的称重传感器实时测量进料托盘上药料的重量。
在本实施例中,步骤S124还包括:向农药喷雾装置的罐体加入药料时,RFID读头周期性读取第二RFID标签;判断连续两次读取到的第二RFID标签是否相同,若相同,则继续执行;若不相同,则提醒用户。
具体为,当获取到药料A的进料量后,触摸屏画面及语音提示“请按下进料按键”,用户按一下触摸屏的注料按键,触摸屏画面及语音提示“请开始进料”,注料指示灯亮绿色。
用户打开药料袋,开始从注料口倒入药料,此时药料置于进料托盘上,从用户开始往进料托盘上倒料,至进料完毕的整个过程(称为进料过程)中,装置的RFID读头按设定的周期,周期性读取标签的ID,并作两个比较:
(1)将步骤S123中记录的ID、与进料过程中第1次读到的ID进行比较;
(2)将进料过程中第N次读到的ID,与第N-1次读到的ID进行比较。(N≥2,即第2次与第1次比,第3次与第2次比。采样与控制中的常规做法)。
若(1)或(2)的比较结果不一致,表明此过程中用户可能错拿了别的药料袋,注料指示灯亮红色,触摸屏画面及语音提示“请勿错误进药料”。
若(1)与(2)的比较结果均一致,表明此过程中用户操作正常。
在步骤S125,根据所述称重传感器实时获取的药料重量判断加入的药料重量是否等于查找到的药料应进量,若是,停止进药,步进电机带动进料托盘转动,以使药料进入罐体。
在进料过程中,称重传感器实时测量进料托盘上药料的重量,并与查找到的应进料量做比较,当判断到进料托盘内的药料的重量等于应进料量时,触摸屏画面及语音提示“进料完毕”,注料指示灯亮红色。然后,步进电机(步进电机轴连接托盘,初始状态时,托盘处于水平位置,托盘将限位开关压下)逆时针转动90°,药料落下,进入罐体,等待设定的时间(比如2s,等药料全部落完),使药料全部进入罐体。
在步骤S216中,当所述药料全部进入罐体后,启动搅拌电机依带动搅拌头进行搅拌,当搅拌时间到达设定的时间后,搅拌电机停止,步进电机复位。
当药料全部进入罐体后,搅拌电机启动,带动搅拌头进行搅拌,搅拌达到设定的时间(比如10s)后,搅拌电机停止。步进电机复位(即顺时针转动90°,当检测到限位开关重新被压下时,停止,即完成复位),同时触摸屏画面及语音提示“请打开电泵开关开始喷药”。
与现有技术相比,本实施例中达到的技术效果为:
1、农药瓶上设置RFID标签,装置上设置RFID读头,实现农药身份识别,且同时支持液体/固体农药,进药量/进料量自动匹配,杜绝进过期药、进过量药等问题;
2、进药过程中周期性持续读取,可避免用户无意中搞错药瓶或药袋;
3、作业记录可查看、上传,数据集可更新;
4、由农业管理部门负责,采用物联网技术手段,将农作物喷药纳入科学化、网络化管理,建立喷药物联网系统,对喷药作业全程进行监控,提高农作物喷药技术的智能化、信息化水平。
实施例六
本实施例提供一种基于农业喷药装置的物联网监控方法与实施例五的不同之处在于:
本实施例以需要配2种及以上的药料为例进行说明,且本实施例与实施例四的不同之处在于步骤S12,本实施例的步骤S12包括步骤:
S121.农药喷雾装置初始化;
S122.通过注水口向所述农药喷雾装置的罐体加入水,当进水量达到所需水量时,停止加水;其中,向罐体加水时设置于注水口下的注水流量计实时获取进水量;
S123.设置于注料口下的RFID读头识别农料袋袋口的RFID标签,根据所述识别的RFID标签判断所述RFID标签相对应的药料是否过期,若是,则提醒用户;若否,则根据所述识别的RFID标签查找与RFID标签相对应的药料进药量,并执行步骤S124;
S124.通过注料口向所述进料托盘上加入药料;其中,向进料托盘加入药料时设置于进料托盘内的称重传感器实时测量进料托盘上药料的重量;
S125.根据所述称重传感器实时获取的药料重量判断加入的药料重量是否等于查找到的药料应进量,若是,停止进药,步进电机带动进料托盘转动,以使药料进入罐体;
S126.当所述药料全部进入罐体后,启动搅拌电机依带动搅拌头进行搅拌,当搅拌时间到达设定的时间后,搅拌电机停止,步进电机复位;
S127.将药料B的农料袋取出,继续执行步骤S123-S126。
在本实施例中,预存在装置内的数据集,至少包括如下信息:药料ID、过期日期、单位水量时的安规配比用量、不良反应关联列表。
值得注意的是,本实施例包括如一次配比过程中需要配2种及以上药料,只需要重复执行相关步骤即可,但药料之间会产生不良化学反应的除外,上述的数据集的“不良反应关联列表”能保障这一点,假设A药料已进,经查询B药料会与A药料产生不良反应,则禁进B药料。
需要说明的是,本实施例提供的一种基于农业喷药装置的物联网监控方法与实施例五类似,在此不多做赘述。
本实施例将多种农药混合于药喷雾装置,通过RFID读头读取农药类型,从而自动匹配用量,能从源头上控制农药喷剂的浓度,彻底杜绝“事后”的农药超标问题,保证民众吃到安全、健康的农作物。
实施例七
本实施例提供的一种基于农业喷药装置的物联网监控方法与实施例三、五的不同之处在于,
本实施例以需要配2种(一种液体、一种固体)及以上的药料为例进行说明,包括:
S121.农药喷雾装置初始化;
S122.通过注水口向所述农药喷雾装置的罐体加入水,当进水量达到所需水量时,停止加水;其中,向罐体加水时设置于注水口下的注水流量计实时获取进水量;
S123.设置于注药口下的RFID读头识别农药瓶瓶口的RFID标签,根据所述识别的RFID标签判断所述RFID标签相对应的农药是否过期,若是,则提醒用户;若否,则根据所述识别的RFID标签查找与RFID标签相对应的农药配比量,并执行步骤S124;
S124.ARM芯片通过电磁阀驱动电路控制电磁阀的开启,通过注药口向所述农药喷雾装置的罐体加入农药;其中,向罐体加入农药时设置于注药口下的注药流量计实时获取进药量;
S125.根据所述注药流量计实时获取的进药量判断加入的农药量是否等于查找到的农药配比量,若是,则所述电磁阀关闭,停止进药;
S126.设置于注料口下的RFID读头识别农料袋袋口的RFID标签,根据所述识别的RFID标签判断所述RFID标签相对应的药料是否过期,若是,则提醒用户;若否,则根据所述识别的RFID标签查找与RFID标签相对应的药料进药量,并执行步骤S127;
S127.通过注料口向所述进料托盘上加入药料;其中,向进料托盘加入药料时设置于进料托盘内的称重传感器实时测量进料托盘上药料的重量;
S128.根据所述称重传感器实时获取的药料重量判断加入的药料重量是否等于查找到的药料应进量,若是,停止进药,步进电机带动进料托盘转动,以使药料进入罐体;
S129.当所述药料全部进入罐体后,启动搅拌电机依带动搅拌头进行搅拌,当搅拌时间到达设定的时间后,搅拌电机停止,步进电机复位。
本实施例的步骤S123-S125与步骤S126-S129的执行顺序可以互换,也可同时进行,如先将液体农药置于罐体中,再将固体药料置于罐体中;或先将固体药料置于罐体中,再将液体农药置于罐体红;或将液体农药和固体药料同时置于罐体中。
在本实施例中,预存在装置内的数据集,至少包括如下信息:农药/药料ID、过期日期、单位水量时的安规配比用量、不良反应关联列表。
值得注意的是,本实施例所采用的液体与固体是可以混合的农药及药料。如一次配比过程中需要配2种及以上农药或药料,只需要重复执行相关步骤即可,但农药、药料之间会产生不良化学反应的除外,上述的数据集的“不良反应关联列表”能保障这一点,假设A药料已进,经查询B农药会与A药料产生不良反应,则禁进B农药。
需要说明的是,本实施例提供的一种基于身份识别的农用喷雾装置的工作方法的实现与实施例三、五类似,在此不多做赘述。
与现有技术相比,本实施例中达到的技术效果为:
1、农药瓶上设置RFID标签,装置上设置RFID读头,实现农药身份识别,且同时支持液体/固体农药,进药量/进料量自动匹配,杜绝进过期药、进过量药等问题;
2、进药过程中周期性持续读取,可避免用户无意中搞错药瓶或药袋;
3、作业记录可查看、上传,数据集可更新;
4、由农业管理部门负责,采用物联网技术手段,将农作物喷药纳入科学化、网络化管理,建立喷药物联网系统,对喷药作业全程进行监控,提高农作物喷药技术的智能化、信息化水平。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (10)
1.一种农业喷药装置,其特征在于,包括罐体、喷杆及配套的农药瓶、农料袋,所述罐体的顶壳上设有注水口、注药口、注料口、第一RF模块;所述罐体的底部设有出液口;所述注水口的直径大于注药口的直径;所述注料口的直径大于注药口的直径;所述注水口下设有ARM芯片控制的注水流量计;所述注药口下设有ARM芯片控制的注药流量计、注药电磁阀;所述注料口下设有进料腔;所述注药口和注料口下还设有ARM芯片控制的RFID读头;所述出液口下设有ARM芯片控制的出液流量计、出液电磁阀;所述农药瓶瓶口设有第一RFID标签,所述农料袋袋口设有第二RFID标签;
所述第一RF模块用于与农田进行双向通信;所述RFID读头用于识别第一RFID标签和第二RFID标签,所述注药电磁阀用于控制注药口的开合,所述注药流量计用于计量进入罐体的农药量;所述注水流量计用于计量进入罐体的水量;所述进料腔用于使农料袋中的药料通过进料腔进入罐体;所述出液电磁阀用于控制出液口的开合,所述出液流量计用于计量从罐体流出的农药量;
当RFID读头识别到带有所需的第一RFID标签的农药瓶口或第二RFID标签的农料袋口时,农药瓶的农药或农料袋中的药料经过注药口、注料口进入罐体;当接收到出液指令后,出液流量计实时计量从出液口流出的农药量,当流出的农药量达标后,出液电磁阀关闭,停止出液。
2.根据权利要求1所述的一种农业喷药装置,其特征在于,所述进料腔内设有进料托盘、步进电机、转轴、限位板、限位开关;所述进料托盘内设有称重传感器;所述限位板安装于所述进料腔的一侧,所述限位开关安装于限位板上;所述转轴设置于进料托盘中,所述转轴的一端与步进电机连接,转轴的另一端与罐体连接;当农料袋中的药料进入所述进料腔时,所述药料置于进料托盘上,所述称重传感器实时测量进料托盘上药料的重量,重量达标后,步进电机带动转轴使进料托盘转动,并释放限位开关,以使所述药料进入罐体。
3.根据权利要求2所述的一种农业喷药装置,其特征在于,所述罐体的顶壳上还设有装置电源总开关、触摸屏、语音模块;所述装置电源总开关用于启动农用喷雾装置工作;所述触摸屏用于接收并显示输入的控制指令;所述语音模块包括扬声器及扬声孔,用于提示执行的控制指令;所述注药口上设有相适配的注药口盖;所述注水口上设有相适配的注水口盖;所述注料口上设有相适配的注料口盖;所述注水口上还设有注水指示灯;所述注药口上还设有注药指示灯;所述注料口上还设有注料指示灯;所述注水指示灯、注药指示灯、注料指示灯均用于根据ARM芯片控制指令显示当前的状态。
4.根据权利要求3所述的一种农业喷药装置,其特征在于,所述罐体底部还设有搅拌电机、搅拌头、第一可充电蓄电池;所述搅拌头与搅拌电机的一端连接,所述搅拌电机的另一端与第一可充电蓄电池连接;以使搅拌电机启动后带动搅拌头搅拌;所述第一可充电蓄电池还与电泵连接;所述喷杆通过导管、电泵连接于罐体的出液口;所述喷杆上还设有电泵开关,以控制电泵的开启/关闭。
5.根据权利要求4所述的一种农业喷药装置,其特征在于,所述ARM芯片与RFID读头、注水流量计、注药流量计、出液流量计、称重传感器、限位开关、触摸屏、注水指示灯、注药指示灯、注料指示灯、注药电磁阀及注药电磁阀驱动电路、出液电磁阀及出液电磁阀驱动电路、电泵及电泵驱动电路、搅拌电机及搅拌电机驱动模块、步进电机及步进电机驱动模块、语音模块、第一RF模块、第一可充电蓄电池及其第一电源管理电路和第一充电控制电路电连接;所述ARM芯片还连接有第一存储电路、万年历电路、第一通讯模块,所述第一存储电路用于存储包括历史作业记录、作业记录信息。
6.一种基于农业喷药装置的物联网监控系统,其特征在于,所述监控系统基于权利要求1-5所述的一种农业喷药装置,包括MCU微处理模块及与MCU微处理模块连接的雨水传感器、GPS定位模块、第二存储电路、第二RF模块、第二通讯模块、第二可充电蓄电池;所述第二通讯模块用于与服务器进行通讯;所述第二RF模块用于与喷雾装置的第一RF模块双向通信;所述GPS定位模块用于确定农田的位置信息;所述雨水传感器用于检测当前农田的降雨量;所述第二存储电路用于存储与农田相关的信息;所述第二可充电蓄电池用于给MCU微处理模、雨水传感器、GPS定位模块、第二存储电路提供电能;所述第二可充电蓄电池还与第二电源管理电路、第二充电控制电路连接。
7.一种基于农业喷药装置的物联网监控方法,其特征在于,所述监控方法基于权利要求6所述的物联网监控系统,包括:
S1.获取与所需喷药的农田相对应的农田信息;其中所述农田信息包括当前农田ID、GPS坐标信息、农田面积、作物名称、所需农药的名称、农药的配比量、应喷出的农药量;
S2.根据获取到的农田信息,通过喷雾装置进行农药的配制,得到符合当前农田的农药;
S3.将配制好的农药通过喷雾装置的喷杆进行喷洒,其中,喷雾装置内的ARM芯片通过出液电磁阀驱动电路控制出液电磁阀的开启,出液流量计实时计量从出液口流出的农药量;
S4.计算所述应喷出的农药量与所述出液流量计实时获取的出液量的差值,判断所述差值是否小于预设阈值,若是,则所述出液电磁阀关闭,停止喷药。
8.根据权利要求7所述的一种基于农业喷药装置的物联网监控方法,其特征在于,所述步骤S1之前还包括:
服务器判断当前是否有作业任务触发,若是,则继续执行;
服务器通过第二通讯模块给农田终端发送获取所有农田的雨水传感器输出的雨水信息,并根据所述获取的雨水信息判断各个农田的降雨量是否大于降雨量阈值,若是,则提醒用户;若否,则得到所需执行作业的农田;
服务器根据得到的农田获取设置于农田的农田终端,并将所述当前农田的信息及作业任务发送至所有作业人员的终端和/或喷雾装置;
当任一作业人员接收到所述作业任务时,判断所述喷雾装置与农田终端的距离是否小于预设距离,若是,则将与喷雾装置相关的信息通过第一RF模块发送至农田终端,所述农田终端将接收到的信息返回至服务器。
9.根据权利要求7所述的一种基于农业喷药装置的物联网监控方法,其特征在于,所述步骤S2具体包括:
S21.农药喷雾装置初始化;
S22.通过注水口向所述农药喷雾装置的罐体加入水,当进水量达到所需水量时,停止加水;其中,向罐体加水时设置于注水口下的注水流量计实时获取进水量;
S23.设置于注药口下的RFID读头识别农药瓶瓶口的RFID标签,根据所述识别的RFID标签判断所述RFID标签相对应的农药是否过期,若是,则提醒用户;若否,则根据所述识别的RFID标签查找与RFID标签相对应的农药配比量,并执行步骤S24;
S24.ARM芯片通过电磁阀驱动电路控制电磁阀的开启,通过注药口向所述农药喷雾装置的罐体加入农药;其中,向罐体加入农药时设置于注药口下的注药流量计实时获取进药量;
S25.根据所述注药流量计实时获取的进药量判断加入的农药量是否等于查找到的农药配比量,若是,则所述电磁阀关闭,停止进药。
10.根据权利要求7所述的一种基于农业喷药装置的物联网监控方法,其特征在于,所述步骤S2具体包括:
S21.农药喷雾装置初始化;
S22.通过注水口向所述农药喷雾装置的罐体加入水,当进水量达到所需水量时,停止加水;其中,向罐体加水时设置于注水口下的注水流量计实时获取进水量;
S23.设置于注料口下的RFID读头识别农料袋袋口的RFID标签,根据所述识别的RFID标签判断所述RFID标签相对应的药料是否过期,若是,则提醒用户;若否,则根据所述识别的RFID标签查找与RFID标签相对应的药料进药量,并执行步骤S24;
S24.通过注料口向所述进料托盘上加入药料;其中,向进料托盘加入药料时设置于进料托盘内的称重传感器实时测量进料托盘上药料的重量;
S25.根据所述称重传感器实时获取的药料重量判断加入的药料重量是否等于查找到的药料应进量,若是,停止进药,步进电机带动进料托盘转动,以使药料进入罐体;
S26.当所述药料全部进入罐体后,启动搅拌电机依带动搅拌头进行搅拌,当搅拌时间到达设定的时间后,搅拌电机停止,步进电机复位。
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