CN104521932A - 一种基于无线视频传输控制的自走式热雾机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于无线视频传输控制的自走式热雾机，与现有技术相比解决了热雾机作业需要人工现场操作的缺陷。本发明的执行端系统组件包括远景摄像头和执行系统，远景摄像头通过无线网桥B与视频全向天线B的N型接口相连；执行系统包括从控制器和与从控制器相连的串口通讯模块B；所述的控制端系统组件包括视频全向天线A和控制系统；所述的视频全向天线B与视频全向天线A进行无线视频传输，所述的数据天线B与数据天线A进行无线控制信号传输。本发明无需人工下地作业，减少了热雾作业对人体的危害，适合应用于大田块玉米等病虫害防治，降低了劳动强度，提高施药效率和防治效果，减轻污染。

Description

一种基于无线视频传输控制的自走式热雾机

技术领域

本发明涉及农林病虫害防治设备技术领域，具体来说是一种基于无线视频传输控制的自走式热雾机。

背景技术

烟雾载药技术是目前工效高、成本低、污染小、防治效果好的一种地面病虫害防治技术。其通过脉冲点火器，引燃汽油形成高速和高压气流，将药液瞬间雾化。这种烟雾雾滴直径小于50                                               ，非常细小，可充满在一定的空间内，能较长久地悬浮在空气中，非常均匀地扩散弥漫到防治空间，深入到一般喷雾的雾滴或喷粉的粉粒所不能达到的空隙，通过触杀和熏蒸作用消灭病虫害。针对热雾机的不同使用环境，国内学者提出了新的热雾机结构和施药方法，其发表的文献主要有：《南京林业大学学报》中的《中国森林病虫害防治现状与展望》；《技术推广》中的《我国植保机械及施药技术现状与发展趋势》；《卫生杀虫药械》中的《烟雾机的研究与发展》等。此类技术主要通过更改燃烧室体积和喷管形状，设计成手持式、背负式热雾机以适应操作者在小范围内施药。以上技术操作者均无法进入田间对植株进行施药，从而不适应于对玉米、小麦等大田块的中后期病虫害防治，也同时制约了热雾机的普及和应用。

国外的热雾机主要用于林业病虫害防治领域，而玉米等大田作物主要采用飞机喷洒农药。国内的大田作物病虫害施药主要采用弥雾机，防治效果不理想，部分采用热雾机，只能针对3亩以下的小田块。对大田块的玉米防治，需要下田，耗费人工，对人体危害较大，防治效果不理想。

近年来，由于新型的植保装备和相关技术飞速发展。在热雾机技术领域，热雾机技术的专利还仅仅局限于热雾机本身结构的变化。如中国专利“一种大功率脉冲烟雾机”（申请号：201210300961），提出了采用3个化油器的方式来增加燃烧效率和功率，该技术主要适用于大面积喷洒农药场合。国外的热雾机装备技术方面，在2008年《Journal of the American Mosquito Control Association》期刊中发表的《Spray Characterization of Thermal Fogging Equipment Typically Used in Vector Control 》一文中，阐述了在室内小范围条件下采用手持式烟雾机防治灭虫模式和在森林大面积范围内采用车载驾驶模式的防治模式。

但是上述几种国内外热雾机设计方法的共性在于：其操作模式为人工直接操作，例如手持式和背负式热雾机技术。对于车载式模式，其也是通过人直接操作车载平台移动，完成热雾机施药等作业。作业过程中，工作人员始终暴露在热雾机的工作范围内，对工作人员的身体造成影响。如何开发出一种工作人员无需暴露在现场即可进行热雾机作业的装置已经成为急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中热雾机作业需要人工现场操作的缺陷，提供一种基于无线视频传输控制的自走式热雾机来解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种基于无线视频传输控制的自走式热雾机，包括车架，车架上安装有车辆运动组件和热雾机本体，还包括控制端系统组件和固定安装在车架上的执行端系统组件，所述的执行端系统组件包括远景摄像头和执行系统，远景摄像头通过无线网桥B与视频全向天线B的N型接口相连；

执行系统包括从控制器和与从控制器相连的串口通讯模块B，串口通讯模块B通过数传电台B与数据天线B相连，从控制器分别与电机控制模块和舵机控制模块相连，电机控制模块与车辆运动组件中直流电机的控制端相连，舵机控制模块与车辆运动组件中的舵机相连；

所述的控制端系统组件包括视频全向天线A和控制系统，控制系统包括主控制器和与主控制器相连的串口通讯模块A，串口通讯模块A通过数传电台A与数据天线A的N型接口相连，主控制器上分别连有操控手柄和显示驱动模块，显示驱动模块与显示器相连；视频全向天线A通过无线网桥A与视频解码器相连，视频解码器的VGA/AV接口与显示器相连；

所述的视频全向天线B与视频全向天线A进行无线视频传输，所述的数据天线B与数据天线A进行无线控制信号传输。

所述的车辆运动组件包括安装在车架前部的梯形转向机构和远景摄像头，梯形转向机构的前轴两端分别安装有前轮，梯形转向机构的上部安装有转向输出轴，舵机通过法兰盘安装在转向输出轴上；车架的后部安装有后车轮轴，后车轮轴的两端均安装有后轮，车架上靠近后车轮轴的位置固定安装有直流电机和蓄电池，直流电机的电源输入端与蓄电池相连，链条安装在直流电机的输出轴和后车轮轴上。

还包括固定安装在热雾机本体上的近景摄像头，近景摄像头与无线网桥B的RJ45接口相连。

还包括与从控制器相连的继电器控制模块，所述热雾机本体的油路开关为电磁阀A，热雾机本体的药路开关为电磁阀B，热雾机本体的点火开关为电磁阀C,电磁阀A、电磁阀B和电磁阀C均与继电器控制模块相连。

所述的热雾机本体的药箱内设有液位计，所述的后车轮轴上安装有计速器，液位计和计速器分别与状态数据采集芯片相连，状态数据采集芯片与从控制器相连。

有益效果

本发明的一种基于无线视频传输控制的自走式热雾机，与现有技术相比无需人工下地作业，减少了热雾作业对人体的危害，适合应用于大田块玉米等病虫害防治，降低了劳动强度，提高施药效率和防治效果，减轻污染。通过控制端系统组件和执行端系统组件的设计，使得热雾机施药过程可以依据无线视频场景传输田间作业环境的视频，操作者能够无线控制其行走、转向，自动控制喷药的热雾机。通过车辆运动组件的设计，在施药的过程中可以采用低速行走模式，其行走速度可调节。通过摄像头观察远景图像和近景图像，提供给供操作者进行行间换行和判断行走路径。具有结构简单、操作方便、实用性强的特点。

附图说明                      

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中车辆运动组件的结构示意图；

图3为本发明中控制端系统组件和执行端系统组件的电路连接框图；

图4为本发明中执行端系统组件的电路连接框图；

图5为本发明中控制端系统组件的电路连接框图；

图6为本发明的控制方法流程图；

图7为本发明中热雾机本体的控制方法流程图；

其中，1-车辆运动组件、2-远景摄像头、3-数据天线B、4-执行系统、5-近景摄像头、6-热雾机本体、7-视频全向天线B、8-控制系统、9-状态数据采集芯片、10-后车轮轴、11-车架、12-转向输出轴、13-梯形转向机构、14-前轮、15-法兰盘、16-舵机、17-蓄电池、18-直流电机、19-链条、20-后轮、21-视频全向天线A、22-无线网桥A、23-视频解码器、42-无线网桥B、43-从控制器、44-串口通讯模块B、45-数传电台B、46-电机控制模块、47-舵机控制模块、51-继电器控制模块、52-电磁阀A、53-电磁阀B、54-电磁阀C、81-主控制器、82-串口通讯模块A、83-数传电台A、84-数据天线A、85-操控手柄、86-显示驱动模块、87-显示器。

具体实施方式

为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：

如图1所示，本发明所述的一种基于无线视频传输控制的自走式热雾机，包括车架11，车架11上安装有车辆运动组件1和热雾机本体6，车辆运动组件1安装在车架11上用于实现车架11的运动，热雾机本体6上用于施药作业时的移动。

如图2所示，车辆运动组件1包括安装在车架11前部的梯形转向机构13，梯形转向机构13的前轴两端分别安装有前轮14，梯形转向机构13实现前轮14的转向。梯形转向机构13的上部安装有转向输出轴12，舵机16通过法兰盘15安装在转向输出轴12上，前轮14通过舵机16控制实现前轮14的转向运动。车架11的后部安装有后车轮轴10，后车轮轴10的两端均安装有后轮20。后轮20作为车辆运动组件1的动力部分，在车架11上靠近后车轮轴10的位置固定安装有直流电机18和蓄电池17，直流电机18的电源输入端与蓄电池17相连，链条19安装在直流电机18的输出轴和后车轮轴10上。直流电机18工作时，通过链条19带动后车轮轴10运动，从而实现后轮20的动力运动。远景摄像头2安装在车体11的前部，近景摄像头5固定安装在热雾机本体6上的，分别用于两个角度的视频观察。

如图3所示，为了实现无线传输控制，还包括控制端系统组件和固定安装在车架11上的执行端系统组件，控制端系统组件为后端控制操作部分，执行端系统组件为安装在车架11上的现场执行部分。执行端系统组件包括远景摄像头2和执行系统4，远景摄像头2通过无线网桥B42与视频全向天线B7的N型接口相连，同样近景摄像头5与无线网桥B42的RJ45接口相连。远景摄像头2和近景摄像头5均为网络摄像头，采集到的视频图像传至无线网桥B42的RJ45接口，无线网桥B42再通过视频全向天线B7对外传输。控制端系统组件包括视频全向天线A21，视频全向天线B7与视频全向天线A21进行无线视频传输。视频全向天线A21通过无线网桥A22与视频解码器23相连，视频全向天线A21接收视频全向天线B7的视频数据，并交给视频解码器23进行解码。视频解码器23的VGA/AV接口与显示器87相连，视频解码器23将解码后的视频在显示器87上展示。

如图4所示，执行系统4包括从控制器43和与从控制器43相连的串口通讯模块B44，串口通讯模块B44通过数传电台B45与数据天线B3相连，从控制器43通过数据天线B3对外进行控制指令或状态数据的传输。从控制器43分别与电机控制模块46和舵机控制模块47相连，电机控制模块46用于控制车体11的运动，电机控制模块46与车辆运动组件中直流电机18的控制端相连，控制直流电机18的开启、关闭、暂停等，以实现车体11的行走。舵机控制模块47用于控制车体11的行走轨迹（转向），舵机控制模块47与车辆运动组件中的舵机16相连，控制舵机16的操作，实现车体11的转向。

控制端系统组件包括控制系统8，如图5所示，控制系统8包括主控制器81和与主控制器81相连的串口通讯模块A82。串口通讯模块A82通过数传电台A83与数据天线A84的N型接口相连，数据天线B3与数据天线A84进行无线控制信号传输，数据天线A84与数据天线B3进行交互式通讯，其传输控制指令和状态数据，控制指令用于控制车辆运动组件1和热雾机本体6，状态数据用于实时了解车辆运动组件1和热雾机本体6的一些数据状态。热雾机本体6的药箱内设有液位计，后车轮轴10上安装有计速器，液位计和计速器分别与状态数据采集芯片9相连，状态数据采集芯片9与从控制器43相连，状态数据采集芯片9实时采集液位计和计速器数据发给从控制器43，经过数据天线B3向数据天线A84传送。主控制器81上分别连有操控手柄85和显示驱动模块86，操控手柄85也可以为操控台，能实现操作目的即可。显示驱动模块86与显示器87相连，从而将车辆运动组件1和热雾机本体6的控制命令或数据状态进行显示。

为了能够远程对热雾机本体6进行控制，还包括与从控制器43相连的继电器控制模块51，从控制器43通过继电器控制模块51实现对相应继电器开断控制。针对热雾机本体6将其油路开关替换为电磁阀A52、药路开关替换为电磁阀B53、点火开关替换电磁阀C54。电磁阀A52、电磁阀B53和电磁阀C54均与继电器控制模块51相连，从而实现从控制器43对热雾机本体6的油路、药路、电路的控制。

如图6所示，在实际使用时，自走式热雾机的控制方法包括以下步骤：

第一步，获取作业场景。近景摄像头5和远景摄像头2实时采集作业现场场景，并将其传至无线网桥B42，无线网桥B42通过视频全向天线B7向外传输，即传送给视频全向天线B7。

第二步，作业场景显示，视频全向天线A21接收视频全向天线B7的视频信号，视频全向天线A21通过无线网桥A22将视频信号传给视频解码器23进行解码。解码结束后在显示器87上显示，实现对作业环境的充分掌控。

第三步，运动控制指令发出，操控手柄85根据作业环境的需要对主控制器81发出控制指令，控制车体11的前进、后退、转向。主控制器81传至串口通讯模块A82，串口通讯模块A82通过数传电台A83将控制指令从数据天线A84发出。

第四步，运动控制指令执行。数据天线B3接收数据天线A84发出的控制指令，并通过数传电台B45传至串口通讯模块B44，串口通讯模块B44将控制指令传至从控制器43。从控制器43根据控制指令控制舵机控制模块47进行转向运动、控制电机控制模块46进行前进或后退运动。

以上是针对车辆运动组件1的控制，即实现自走式热雾机基于无线视频传输的控制，而针对热雾机本体6的控制,如图7所示，包括以下步骤：

第一步，热雾机控制指令的发出。操控手柄85根据热雾机工作需要对主控制器81发出热雾机控制指令。主控制器81将热雾机控制指令从数据天线A84发出。

第二步，热雾机指令执行。数据天线B3接收数据天线A84发出的热雾机控制指令，并传至从控制器43。从控制器43对热雾机控制指令进行解析后发至继电器控制模块51，继电器控制模块51根据指令控制电磁阀A52、电磁阀B53和电磁阀C54，从而实现针对热雾机本体6的油路、药路、电路的控制。

在使用过程中，热雾机本体6和车辆运动组件1的工作状态可以进行实时监控，即对状态数据进行处理和读取，其包括以下步骤：

第一步，状态数据采集芯片9采集液位计和计速器中的采样数据，液位计读取热雾机本体6的药水量，计速器读取后车轮轴10的运动速度。

第二步，状态数据采集芯片9将采样数据传至从控制器43，从控制器43通过串口通讯模块B44、数传电台B45将采样数据从数据天线B3发出。

第三步，数据天线A84接收采样数据后，将采样数据传至主控制器81，主控制器81通过显示驱动模块86在显示器87上显示，从而实时了解当前热雾机本体6药箱的药液量和车辆运动组件1的运动速度。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (5)

1.一种基于无线视频传输控制的自走式热雾机，包括车架（11），车架（11）上安装有车辆运动组件（1）和热雾机本体（6），其特征在于：还包括控制端系统组件和固定安装在车架（11）上的执行端系统组件，所述的执行端系统组件包括远景摄像头（2）和执行系统（4），远景摄像头（2）通过无线网桥B（42）与视频全向天线B（7）的N型接口相连；

执行系统（4）包括从控制器（43）和与从控制器（43）相连的串口通讯模块B（44），串口通讯模块B（44）通过数传电台B（45）与数据天线B（3）相连，从控制器（43）分别与电机控制模块（46）和舵机控制模块（47）相连，电机控制模块（46）与车辆运动组件中直流电机（18）的控制端相连，舵机控制模块（47）与车辆运动组件中的舵机（16）相连；

所述的控制端系统组件包括视频全向天线A（21）和控制系统（8），控制系统（8）包括主控制器（81）和与主控制器（81）相连的串口通讯模块A（82），串口通讯模块A（82）通过数传电台A（83）与数据天线A（84）的N型接口相连，主控制器（81）上分别连有操控手柄（85）和显示驱动模块（86），显示驱动模块（86）与显示器（87）相连；视频全向天线A（21）通过无线网桥A（22）与视频解码器（23）相连，视频解码器（23）的VGA/AV接口与显示器（87）相连；

所述的视频全向天线B（7）与视频全向天线A（21）进行无线视频传输，所述的数据天线B（3）与数据天线A（84）进行无线控制信号传输。

2.根据权利要求1所述的一种基于无线视频传输控制的自走式热雾机，其特征在于：所述的车辆运动组件（1）包括安装在车架（11）前部的梯形转向机构（13）和远景摄像头（2），梯形转向机构（13）的前轴两端分别安装有前轮（14），梯形转向机构（13）的上部安装有转向输出轴（12），舵机（16）通过法兰盘（15）安装在转向输出轴（12）上；车架（11）的后部安装有后车轮轴（10），后车轮轴（10）的两端均安装有后轮（20），车架（11）上靠近后车轮轴（10）的位置固定安装有直流电机（18）和蓄电池（17），直流电机（18）的电源输入端与蓄电池（17）相连，链条（19）安装在直流电机（18）的输出轴和后车轮轴（10）上。

3.根据权利要求1所述的一种基于无线视频传输控制的自走式热雾机，其特征在于：还包括固定安装在热雾机本体（6）上的近景摄像头（5），近景摄像头（5）与无线网桥B（42）的RJ45接口相连。

4.根据权利要求1和2所述的一种基于无线视频传输控制的自走式热雾机，其特征在于：还包括与从控制器（43）相连的继电器控制模块（51），所述热雾机本体（6）的油路开关为电磁阀A（52），热雾机本体（6）的药路开关为电磁阀B（53），热雾机本体（6）的点火开关为电磁阀C（54）,电磁阀A（52）、电磁阀B（53）和电磁阀C（54）均与继电器控制模块（51）相连。

5.根据权利要求1和2所述的一种基于无线视频传输控制的自走式热雾机，其特征在于：所述的热雾机本体（6）的药箱内设有液位计，所述的后车轮轴（10）上安装有计速器，液位计和计速器分别与状态数据采集芯片（9）相连，状态数据采集芯片（9）与从控制器（43）相连。