CN107678372A - 基于物联网农业病虫害智能监控的自动喷药机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于物联网农业病虫害智能监控的自动喷药机，其包括：喷药系统；用于检测外部环境信息的检测装置，以及分别与喷药系统和信息检测装置连接的控制系统；所述检测装置，主要是安装在树上的红外传感器，利用红外线装置对果树进行自动定位识别；所述控制系统，主要是核心控制器，通过与物联网连接，得到病虫害区域，然后采用红外线技术对目标区域进行定位；本发明利用物联网技术，将自动化喷药装置和实时监控系统结合起来，建立了无线通信网络，并采用单片机完成了整个系统的硬件设计；利用红外线扫描装置实现了待喷药果树目标的智能识别，采用智能化自动喷药装置，改变了传统的人工喷药方式，有效地提高了喷药过程中人员的安全性。

Description

基于物联网农业病虫害智能监控的自动喷药机

技术领域

本发明涉及植物喷药技术和物联网领域，具体是一种基于物联网农业病虫害智能监控的自动喷药机。

背景技术

近年来，物联网在农业实施控制和自动化生产作用中应用的范围越来越广泛，如病虫害的检测和诊断、数据的分布式采集及环境的实时检测等。目前，国内自动化喷药装置的研究还不多，采用物联网和实时监控病虫害研究喷药装置的更为罕见，而将该技术引入到果园喷药装置的设计和研究中，可以带来巨大的技术变革，为了实现果蔬喷药的规模化作业，必须借助于自动喷药装置。背负式的喷药机已经不能完成大田的作业，其对人员伤害较大，农药的使用效率较低，而采用悬挂式喷药机可以有效地改变这种状况，但是该装置只适应于大地块作业，适应能力弱，自动化程度低，不适用于果树喷药作业。

针对上述提到的问题，本发明提供了一种物联网农业病虫害智能监控的自动喷药机。

发明内容

本发明的目的是提供一种物联网农业病虫害智能监控的自动喷药机，采用物联网实时监控病虫害。为了满足上述要求，本发明提供了一种基于物联网农业病虫害智能监控的自动喷药机。

本发明实现发明目的采用如下技术方案：

1.一种物联网农业病虫害智能监控的自动喷药机，其特征在于：它包括物联网装置和自动喷药装置；所述物联网装置设置有视频监控系统模块、单片机模块、传感器模块、病虫害诊断模块、GPRS定位模块；所述视频监控系统模块对果树的病虫害状况进行实时检测，当视频监控发现某个区域果树的病虫害情况严重，需要对该区域进行喷药时，利用GPRS定位模块将位置发送给单片机，单片机确认位置后通过红外线传感器扫描模块对果树进行准确定位，从而对果树进行病虫害诊断。

2.所述基于物联网农业病虫害智能监控的自动喷药机，其特征在于：所述物联网在自动喷药装置设计中的作用主要是对果园环境进行检测，实现实时监控。其中，环境参数主要包括光照、温度和湿度等，而视频监控主要是对果树的病虫害状况进行实时监测。当视频监控发现某个区域果树的病虫害情况严重、需要对该区域进行喷药时，利用GPRS网络通信将位置发送给单片机，单片机确认位置后通过红外线扫描对果树进行准确定位。

3.所述基于物联网农业病虫害智能监控的自动喷药机，其特征在于：所述自动喷药装置，主要设计的核心控制器AT89S52单片机，其主要功能是通过与物联网进行连接，得到病虫害较为密集的区域，然后采用红外线技术对目标区域进行定位。信号在核心控制器AT89S52中进行处理之后，将控制信号发送到喷药器的执行末端，控制电磁阀的开合和流量，对病虫害集中区域进行重点施药。

4.所述基于物联网农业病虫害智能监控的自动喷药机，其特征在于：所述红外线扫描装置对重点病虫害果树进行扫描识别目标的原理:当自动喷药装置接收到网络通信病虫害严重的果树时，利用红外线装置对果树进行自动定位和识别，红外线扫描设备使用红外线发射和接收装置来测定果树的距离，信号利用调制解调进行放大，利用单片机实现自动控制功能。

5.所述基于物联网农业病虫害智能监控的自动喷药机，其特征在于：在果树上设置传感器，并且安装摄像头，以实现病虫害数据的实时收集，通过系统通信将病虫害数据传给数据库，由专家对病虫害做出诊断，通过诊断得到病虫害比较密集的果树，选用红外线传感器来监测待喷药目标果树。根据果树喷药作业的实际环境，选择漫反射红外线开关，在监测到待喷药目标果树时，红外线发射器可以发射出足够的光线，光电开关产生信号。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本系统中采用了新式的智能化自主喷药装置，利用物联网技术，将自动化喷药装置和实时监控系统结合起来，建立了无线通信网络，并采用AT89S52单片机完成了整个系统的硬件设计，利用红外线扫描装置实现了待喷药果树目标的智能识别，采用智能化自动喷药装置，改变了长期以来传统的人工喷药方式，有效地提高了喷药过程中人员的安全性。

附图说明

图1为本发明基于物联网的自动喷药装置流程图。

图2为自动喷药机工作流程图。

图3为智能喷药系统硬件模块图。

图4为红外线扫描果树识别原理图。

图5为基于物联网的病虫害识别图。

图6为实验方案示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明：

如图1、图2所示，一种基于物联网和实时监控的自动喷药装置总体框架图，其特征在于：物联网在自动喷药装置设计中的作用主要是对果园环境进行检测，实现实时监控。其中，环境参数主要包括光照、温度和湿度等，而视频监控主要是对果树的病虫害状况进行实时监测。当视频监控发现某个区域果树的病虫害情况严重、需要对该区域进行喷药时，利用GPRS网络通信将位置发送给单片机，单片机确认位置后通过红外线扫描对果树进行准确定位。工作时，首先通过物联网实时监控测得病虫害区域，利用单片机对数据进行处理，得到病虫害较为严重的果树目标区域；如果识别出目标，则喷药机进行移动，到达指定地点后，由电磁阀控制对目标区域进行喷药，喷药量的大小可以通过电磁阀进行控制，从而实现了喷药过程的全自动化控制。

如图3、图4所示，一种基于物联网农业病虫害智能监控的自动喷药机，其特征在于：为了实现喷药系统的自动化和智能化控制，需要设计喷药装置的核心控制器，其主要功能是通过与物联网进行连接，得到病虫害较为密集的区域，然后采用红外线技术对目标区域进行定位。本装置采用自走式喷药设备，主要喷药对象为果树。信号在核心控制器AT89S52中进行处理之后，将控制信号发送到喷药器的执行末端，控制电磁阀的开合和流量，对病虫害集中区域进行重点施药。底层采用传感器设备对果树的病虫害状况进行采集，然后将数据通过节点路由设备、利用RS-485通信协议传送到远程上位机，上位机与路由设备的通信使用GPRS。系统的硬件部分8个模块，主要包括通信系统模块、红外线扫描模块、时钟电路、供电模块、设备复位模块、接口测试模块、步进电机控制模块、电磁阀模块和供电电源模块。

利用红外线扫描装置，对重点病虫害果树进行扫描识别目标的原理：当自动喷药装置接收到网络通信病虫害严重的果树时，利用红外线装置对果树进行自动定位和识别。红外线扫描设备使用红外线发射和接收装置来测定果树的距离，信号利用调制解调进行放大，利用单片机实现自动控制功能。

如图5所示，一种基于物联网农业病虫害智能监控的自动喷药机，其特征在于：智能自动化喷药装置在果树上设置传感器，并且安装摄像头，以实现病虫害数据的实时收集，通过系统通信将病虫害数据传给数据库，由专家对病虫害做出诊断，通过诊断得到病虫害比较密集的果树，利用物联网通信可以实现病虫害的实时监控，本实验选用红外线传感器来监测待喷药目标果树。根据果树喷药作业的实际环境，选择漫反射红外线开关，在监测到待喷药目标果树时，红外线发射器可以发射出足够的光线，光电开关产生信号。

附举例说明：

如图6所示，进行实验时，采用如图所用装置，将红外线固定在一个位置，然后将装置的电位器旋钮进行旋转，从而得到最大的额定监测距离。例如使用3种不同颜色的物体作为监测对象，结果表明:实验10m的范围内，智能喷药装置可以准确的识别3种颜色的盆栽目标，标准差最大仅为0.12。当喷药装置以1m/s的速度行进时，只要系统的延时小于或者等于目标宽度时，便可以准确地识别目标，而且其识别的精度和延时有关。因此，在设计智能喷药装置时，需要充分考虑系统的控制精度，以提高目标识别的准确性。

Claims (3)

1.一种物联网农业病虫害智能监控的自动喷药机，其特征在于：其包括喷药系统；用于检测外部环境信息的检测装置，以及分别与喷药系统和信息检测装置连接的控制系统；所述检测装置，主要是安装在树上的红外传感器，利用红外线装置对果树进行自动定位识别；所述控制系统，主要是核心控制器，通过与物联网连接，得到病虫害区域，然后采用红外线技术对目标区域进行定位。

2.根据权利要求1所述的一种物联网农业病虫害智能监控的自动喷药机，其特征在于：所述自动喷药装置采用自走式喷药设备，主要喷药对象为果树，选用红外线传感器来监测待喷药目标果树，并且在果树上安装摄像头。

3.根据权利要求1所述的一种物联网农业病虫害智能监控的自动喷药机，其特征在于：所述单片机模块采用AT89S52单片机为核心控制器，它包括8个模块，通信系统模块、红外线扫描模块、时钟电路、供电模块、设备复位模块、接口测试模块、步进电机控制模块、电磁阀模块和供电电源模块。