CN107966387A - 一种农药污染点动态拾取装置及农药污染来源预测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种农药污染点动态拾取装置及农药污染来源预测方法，装置包括：转动电机、圆形滚筒、机械臂、多个检测传感器、无线通信模块和控制器；所述转动电机用于驱动所述圆形滚筒沿圆形滚筒中心轴线进行转动，所述圆形滚筒内设置有角度传感器；所述圆形滚筒用于收集农药漂移雾滴。所述多个检测传感器依次等距离地设置在所述机械臂的垂直部分上，所述多个检测传感器用于检测所述圆形滚筒上是否收集了农药漂移雾滴并在检测到所述圆形滚筒上收集了农药漂移雾滴时向所述控制器发送提醒信号，以使所述控制器读取此时角度传感器采集的角度信息，进而根据所述角度信息确定农药漂移雾滴的来源方位。本发明能够自动且准确地监测农药污染来源的方位。

Description

一种农药污染点动态拾取装置及农药污染来源预测方法
技术领域
本发明涉及农业生产技术领域，具体涉及一种农药污染点动态拾取装置及农药污染来源预测方法。
背景技术
除草剂沉积和漂移的污染一直对农作物有很大的危害。每年除草剂漂移对下风口的水稻田造成灭绝性的危害，致使水稻田全部枯萎。但如何定位除草剂的来源一直是个难题。
传统的方法是依靠查询风向，大致推测，然后实地调查去逐一询问，这样对责任的界定很不明确，损失无法明确。而且人工调查存在证据不足，时效性差的问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种农药污染点动态拾取装置及农药污染来源预测方法，本发明能够自动且准确地监测农药污染来源的方位。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供了一种农药污染点动态拾取装置，包括：转动电机、圆形滚筒、多个检测传感器、无线通信模块和控制器；所述转动电机、圆形滚筒、多个检测传感器和无线通信模块均与所述控制器连接；
其中，所述转动电机用于驱动所述圆形滚筒沿圆形滚筒中心轴线进行转动；
所述圆形滚筒用于收集农药漂移雾滴，所述圆形滚筒内部设置有角度传感器，所述角度传感器用于测量所述圆形滚筒转动的角度；所述圆形滚筒内部还设置有初始位置信号传感器，所述初始位置信号传感器用于在检测到所述圆形滚筒每转动360度回到初始位置时控制所述角度传感器重新从0度开始计算所述圆形滚筒转动的角度；
所述农药污染检测装置还包括：机械臂；所述机械臂包括相互连接的水平部分和垂直部分，所述机械臂的水平部分位于所述圆形滚筒的上方且通过固定件与所述圆形滚筒连接，所述机械臂的垂直部分位于所述圆形滚筒的一侧且与所述圆形滚筒相距预设距离，所述多个检测传感器依次等距离地设置在所述机械臂的垂直部分上，所述多个检测传感器用于检测所述圆形滚筒上是否收集了农药漂移雾滴并在检测到所述圆形滚筒上收集了农药漂移雾滴时向所述控制器发送提醒信号，以使所述控制器读取此时所述角度传感器采集的角度信息；
所述控制器将读取到的角度信息通过所述无线通信模块发送给预设服务器以实现对农药漂移雾滴的来源方位的监测。
优选地，所述检测传感器还用于检测由所述圆形滚筒收集的农药漂移雾滴的浓度信息，并将检测的浓度信息通过所述无线通信模块发送给预设服务器。
优选地，所述检测传感器还用于检测由所述圆形滚筒收集的农药漂移雾滴在所述圆形滚筒上的铺展面积信息，并将检测的铺展面积信息通过所述无线通信模块发送给预设服务器；
其中，当所述检测传感器探测到吸附在所述圆形滚筒上的农药漂移雾滴时，向所述控制器发送第一信号，当所述检测传感器探测到所述农药漂移雾滴的另一边缘通过所述检测传感器时，向所述控制器发送第二信号，所述控制器根据所述第二信号的接收时间和所述第一信号的接收时间之间的差值以及所述转动电机的转速确定所述农药漂移雾滴的直径信息，所述控制器根据所述农药漂移雾滴的直径信息计算所述农药漂移雾滴的铺展面积信息。
优选地，当农药漂移雾滴反复漂移吸附在所述圆形滚筒的同一位置点时，控制器将第二次获取的与该位置点对应的农药漂移雾滴的铺展面积信息减去对应第一次获取的与该位置点对应的铺展面积信息之后得到的铺展面积信息作为所述农药漂移雾滴的铺展面积信息。
优选地，所述检测传感器还用于检测由所述圆形滚筒收集的农药漂移雾滴的高度信息，并将检测的高度信息通过所述无线通信模块发送给预设服务器；
其中，当位于所述机械臂的垂直部分上的某一检测传感器检测到农药漂移雾滴时，向所述控制器发送提醒信号，其中，所述提醒信号中携带有对应检测传感器的标识；
所述控制器根据所述提醒信号中携带的检测传感器的标识获取对应检测传感器在所述机械臂上的安装高度，并根据所述安装高度确定农药漂移雾滴的高度信息。
优选地，所述圆形滚筒为圆形折叠滚筒，所述圆形折叠滚筒的高度可调以及可折叠收缩。
优选地，所述圆形滚筒采用棉花加厚材料制成且不含有化学物质。
优选地，所述机械臂的水平部分和垂直部分可拆卸及伸缩。
优选地，所述检测传感器为窄波段传感器，中心波长为675nm。
优选地，所述转动电机采用齿轮传动，以提供精确的匀速角度控制；所述转动电机采用卡扣连接，以节省安装时间；所述转动电机采用内置的太阳能电池供电。
由上述技术方案可知，本发明提供的农药污染点动态拾取装置，采用圆形滚筒转动的结构采集农药漂移雾滴，从而具备立体的农药漂移污染点监测功能，同时能够预测和追溯360度不同方位的污染分布。此外，本发明为了纠正误差，还特意设置了初始位置信号传感器，以使圆形滚筒从零位置点转动的角度表示农药漂移雾滴的来源方位。可见，本发明能够自动且准确地监测农药污染来源的方位。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例提供的一种农药污染点动态拾取装置的结构示意图；
在图1中各附图标记的含义为：
1表示机械臂；2表示无线通信模块；3表示转动电机；4表示圆形滚筒；5表示吸附在圆形滚筒表面的农药漂移雾滴；6表示检测传感器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1示出了本发明一实施例提供的一种农药污染点动态拾取装置的结构示意图。参见图1，本实施例提供的一种农药污染点动态拾取装置，包括：转动电机3、圆形滚筒4、多个检测传感器6、无线通信模块2和控制器(图中未示出)；所述转动电机3、圆形滚筒4、多个检测传感器6和无线通信模块2均与所述控制器连接；
其中，所述转动电机3用于驱动所述圆形滚筒4沿圆形滚筒中心进行转动；优选地，所述转动电机3与所述圆形滚筒4采用螺栓连接；
所述圆形滚筒4用于收集农药漂移雾滴(图1中的5表示吸附在圆形滚筒表面的农药漂移雾滴)，所述圆形滚筒4内部设置有角度传感器(图中未示出)，所述角度传感器用于测量所述圆形滚筒转动的角度；所述圆形滚筒4内部还设置有初始位置信号传感器(图中未示出)，所述初始位置信号传感器用于在检测到所述圆形滚筒每转动360度回到初始位置时控制所述角度传感器重新从0度开始计算所述圆形滚筒转动的角度；
参见图1，本所述农药污染检测装置还包括：机械臂1，所述机械臂1固定在支架上，并直接通过螺栓固定在地面上。所述机械臂1包括相互连接的水平部分和垂直部分，所述机械臂的水平部分位于所述圆形滚筒4的上方且通过固定件(如轴承)与所述圆形滚筒4连接，所述机械臂1的垂直部分位于所述圆形滚筒4的一侧且与所述圆形滚筒4相距预设距离，所述多个检测传感器6依次等距离地设置在所述机械臂的垂直部分上，所述多个检测传感器6用于检测所述圆形滚筒4上是否收集了农药漂移雾滴并在检测到所述圆形滚筒4上收集了农药漂移雾滴时向所述控制器发送提醒信号，以使所述控制器读取此时所述角度传感器采集的角度信息；
所述控制器将读取到的角度信息通过所述无线通信模块2发送给预设服务器以实现对农药漂移雾滴的来源方位的监测。
可以理解的是，所述预设服务器可以与无人机操作控制器连接，将接收到的角度信息传输给所述无人机操作控制器，以使无人机操作控制器记录所述角度信息，或对所述角度信息进行进一步的处理。此外，所述预设服务器还可以设置在作业拖拉机的驾驶室内，以供相关人员查看所述预设服务器接收到的角度信息，或对所述角度信息进行进一步的处理。
可以理解的是，所述预设服务器可以为手机、PAD、计算机或云端服务器。
可以理解的是，本实施例提供的农药污染点动态拾取装置，不但具备立体的农药漂移污染点监测功能，而且能够有效预测污染来源方位。
由上述技术方案可知，本实施例提供的农药污染点动态拾取装置，采用圆形滚筒转动的结构采集农药漂移雾滴，从而具备立体的农药漂移污染点监测功能，同时能够预测和追溯360度不同方位的污染分布。此外，本实施例为了纠正误差，还特意设置了初始位置信号传感器，以使圆形滚筒从零位置点转动的角度表示农药漂移雾滴的来源方位。可见，本发明能够自动且准确地监测农药污染来源的方位。
可以理解的是，所述预设服务器在接收到农药污染来源的方位信息后，可以结合气象站发送的气象信息如风速、风向等，进而可以确定农药污染源距离采样点的距离等其他信息。
在一种优选实施方式中，所述检测传感器6还用于检测由所述圆形滚筒4收集的农药漂移雾滴5的浓度信息，并将检测的浓度信息通过所述无线通信模块发送给预设服务器。
在一种优选实施方式中，所述检测传感器6还用于检测由所述圆形滚筒4收集的农药漂移雾滴5在所述圆形滚筒上的铺展面积信息，并将检测的铺展面积信息通过所述无线通信模块发送给预设服务器；
其中，当所述检测传感器6探测到吸附在所述圆形滚筒4上的农药漂移雾滴5时，向所述控制器发送第一信号，随着圆形滚筒4的转动，当所述检测传感器6探测到所述农药漂移雾滴5的另一边缘通过所述检测传感器6时，向所述控制器发送第二信号，所述控制器根据所述第二信号的接收时间和所述第一信号的接收时间之间的差值以及所述转动电机3的转速确定所述农药漂移雾滴的直径信息，所述控制器根据所述农药漂移雾滴5的直径信息计算所述农药漂移雾滴5的铺展面积信息。这里可以假设农药漂移雾滴5是圆形形状。
可以理解的是，所述控制器在接收所述第一信号时用于记录接收到第一信号时的时间t1，在接收到第二信号时用于记录接收到第二信号时的时间t2，这样根据时间差(t2-t1)，以及所述转动电机的转速v，就可以确定农药漂移的直径信息l＝v*(t2-t1)，如果将农药漂移雾滴近似看成是一个圆形，则可以根据其直径信息计算其铺展面积信息。在具体实施时，可以在控制器内部设置计时器、减法电路(减法器)和乘法电路(乘法器)，用于计算农药漂移雾滴的铺展面积信息。
在一种优选实施方式中，当农药漂移雾滴反复漂移吸附在所述圆形滚筒4的同一位置点时，控制器将第二次获取的与该位置点对应的农药漂移雾滴的铺展面积信息减去对应第一次获取的与该位置点对应的铺展面积信息之后得到的铺展面积信息作为所述农药漂移雾滴的铺展面积信息。
可以理解的是，通过上面的处理，可以提高重复信号的精度，去除背景噪声。
在一种优选实施方式中，所述检测传感器6还用于检测由所述圆形滚筒收集的农药漂移雾滴的高度信息，并将检测的高度信息通过所述无线通信模块发送给预设服务器；
其中，当位于所述机械臂1的垂直部分上的某一检测传感器6检测到农药漂移雾滴时，向所述控制器发送提醒信号，其中，所述提醒信号中携带有对应检测传感器6的标识；
所述控制器根据所述提醒信号中携带的检测传感器6的标识获取对应检测传感器6在所述机械臂1上的安装高度，并根据所述安装高度确定农药漂移雾滴的高度信息。
在一种优选实施方式中，所述圆形滚筒4为圆形折叠滚筒，所述圆形折叠滚筒的高度可调以及可折叠收缩。其中，高度可调是为了方便收集不同高度下的农药漂移雾滴，而可折叠收缩是为了方便整理、运输以及在田间布置。
在一种优选实施方式中，所述圆形滚筒4采用棉花加厚材料制成且不含有化学物质，以避免对检测传感器造成干扰。
在一种优选实施方式中，所述机械臂1的水平部分和垂直部分可拆卸及伸缩。其中，所述机械臂1的水平部分和垂直部分可采用螺栓连接。所述机械臂1可采用尼龙材料和铝角型材制作而成。
在一种优选实施方式中，所述检测传感器6为窄波段传感器，中心波长为675nm。经过反复试验，所述检测传感器6对除草剂污染点具有较强的敏感性和精确性。
在一种优选实施方式中，所述检测传感器6的个数为2～9个。可以理解的是，所述检测传感器的数量具体可根据采样精度进行设定。其中，设置在所述机械臂的垂直部分上的多个检测传感器按照总线方式通讯，并排固定并同时检测所述圆形滚筒4上是否收集了农药漂移雾滴。
在一种优选实施方式中，所述转动电机3采用齿轮传动，以提供精确的匀速角度控制。
在一种优选实施方式中，所述转动电机3采用卡扣连接，以节省安装时间。
在一种优选实施方式中，所述转动电机3采用内置的太阳能电池供电。此外，所述转动电机3还可以在接收无线控制信号发送的休眠信号后进入休眠状态，以节省电池电量。
综合上面描述的方案可知，本实施例提供的农药污染点动态拾取装置，采用圆形滚筒转动的结构采集农药漂移雾滴，从而具备立体的农药漂移污染点监测功能，同时能够预测和追溯360度不同方位的污染分布。可见，本发明能够自动且准确地监测农药污染来源的方位，从而为农作物损失的责任认定提供有力的支撑。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种农药污染点动态拾取装置，其特征在于，包括：转动电机、圆形滚筒、多个检测传感器、无线通信模块和控制器；所述转动电机、圆形滚筒、多个检测传感器和无线通信模块均与所述控制器连接；
其中，所述转动电机用于驱动所述圆形滚筒沿圆形滚筒中心轴线进行转动；
所述圆形滚筒用于收集农药漂移雾滴，所述圆形滚筒内部设置有角度传感器，所述角度传感器用于测量所述圆形滚筒转动的角度；所述圆形滚筒内部还设置有初始位置信号传感器，所述初始位置信号传感器用于在检测到所述圆形滚筒每转动360度回到初始位置时控制所述角度传感器重新从0度开始计算所述圆形滚筒转动的角度；
所述农药污染检测装置还包括：机械臂；所述机械臂包括相互连接的水平部分和垂直部分，所述机械臂的水平部分位于所述圆形滚筒的上方且通过固定件与所述圆形滚筒连接，所述机械臂的垂直部分位于所述圆形滚筒的一侧且与所述圆形滚筒相距预设距离，所述多个检测传感器依次等距离地设置在所述机械臂的垂直部分上，所述多个检测传感器用于检测所述圆形滚筒上是否收集了农药漂移雾滴并在检测到所述圆形滚筒上收集了农药漂移雾滴时向所述控制器发送提醒信号，以使所述控制器读取此时所述角度传感器采集的角度信息；
所述控制器将读取到的角度信息通过所述无线通信模块发送给预设服务器以实现对农药漂移雾滴的来源方位的监测。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检测传感器还用于检测由所述圆形滚筒收集的农药漂移雾滴的浓度信息，并将检测的浓度信息通过所述无线通信模块发送给预设服务器。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检测传感器还用于检测由所述圆形滚筒收集的农药漂移雾滴在所述圆形滚筒上的铺展面积信息，并将检测的铺展面积信息通过所述无线通信模块发送给预设服务器；
其中，当所述检测传感器探测到吸附在所述圆形滚筒上的农药漂移雾滴时，向所述控制器发送第一信号，当所述检测传感器探测到所述农药漂移雾滴的另一边缘通过所述检测传感器时，向所述控制器发送第二信号，所述控制器根据所述第二信号的接收时间和所述第一信号的接收时间之间的差值以及所述转动电机的转速确定所述农药漂移雾滴的直径信息，所述控制器根据所述农药漂移雾滴的直径信息计算所述农药漂移雾滴的铺展面积信息。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，当农药漂移雾滴反复漂移吸附在所述圆形滚筒的同一位置点时，控制器将第二次获取的与该位置点对应的农药漂移雾滴的铺展面积信息减去对应第一次获取的与该位置点对应的铺展面积信息之后得到的铺展面积信息作为所述农药漂移雾滴的铺展面积信息。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检测传感器还用于检测由所述圆形滚筒收集的农药漂移雾滴的高度信息，并将检测的高度信息通过所述无线通信模块发送给预设服务器；
其中，当位于所述机械臂的垂直部分上的某一检测传感器检测到农药漂移雾滴时，向所述控制器发送提醒信号，其中，所述提醒信号中携带有对应检测传感器的标识；
所述控制器根据所述提醒信号中携带的检测传感器的标识获取对应检测传感器在所述机械臂上的安装高度，并根据所述安装高度确定农药漂移雾滴的高度信息。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述圆形滚筒为圆形折叠滚筒，所述圆形折叠滚筒的高度可调以及可折叠收缩。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述圆形滚筒采用棉花加厚材料制成且不含有化学物质。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述机械臂的水平部分和垂直部分可拆卸及伸缩。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述检测传感器为窄波段传感器，中心波长为675nm。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述转动电机采用齿轮传动，以提供精确的匀速角度控制；所述转动电机采用卡扣连接，以节省安装时间；所述转动电机采用内置的太阳能电池供电。
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