CN108307890B - 温室大棚喷淋检测装置及其喷淋检测方法 - Google Patents
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Abstract
温室大棚喷淋检测控制装置及其控制方法，其包括门型框架、车轮组、第一升降器、第二升降器、喷淋模块、检测模块，门型框架安装了作物高度传感器以及路径传感器，车轮组、第一升降器、第二升降器和检测模块均装有电机，由电磁阀控制喷淋，检测模块安装有摄像头；控制方法包括车轮控制方法、喷淋控制方法和检测控制方法。本发明可在温室大棚内自动行走、可自动调节喷淋高度并自动喷淋、可自动对作物及其土壤进行检测采样，本发明实现了温室大棚的精准喷淋及检测的自动化，而且无需对温室大棚进行改造。
Description
技术领域
本发明属于农业自动化技术领域，涉及一种温室大棚喷淋及检测设备，尤其是一种自动喷淋且自动检测的控制装置。
背景技术
目前温室大棚的喷淋系统和检测系统多数是悬挂于温室大棚上方，例如专利201310371034.7公开的“一种悬吊式喷淋车”以及专利201610917887.X公开“一种温室作物生长信息实时对等监测装置及监测方法”，这种悬吊式系统可在作物上方进行喷淋或检测作业，实现了精准的喷淋或检测，而且这种悬吊式系统由电机驱动，可加入自动控制系统来实现喷淋或检测的自动化，但这种悬吊式系统占据了温室大棚空间，需要对温室大棚进行改造，在安装及维护期间影响种植生产。另一方面，在温室大棚地面作业的小车式喷淋系统和检测系统虽然无需改造温室大棚，但这种小车式系统受到温室大棚的场地制约，目前并无在温室大棚内自动行走并在作物上方自动进行喷淋或检测作业的小车式喷淋系统或检测系统。
发明内容
本发明为解决上述技术问题而提供一种无需改造温室大棚的、在温室大棚内自动行走并在作物上方自动进行喷淋及检测作业的控制装置及其控制方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
温室大棚喷淋检测控制装置及其控制方法，其包括门型框架、车轮组、第一升降器、第二升降器、喷淋模块、检测模块，门型框架由左右两个支架及顶架构成，左右两个支架的底部均装有车轮组，车轮组与支架之间通过垂直于地面的转向轴连接，车轮组包括左右两个车轮，左右两个车轮的车轮轴相互独立，第一升降器包括第一升降器固定部分和上下滑动的第一升降器滑动部分，左右两个第一升降器的第一升降器固定部分分别固定于左右两个支架上，喷淋模块左右两端分别固定于左右两个第一升降器的第一升降器滑动部分上，喷淋模块上装有喷头，第二升降器包括第二升降器固定部分和上下滑动的第二升降器滑动部分，左右两个第二升降器的第二升降器固定部分分别固定于左右两个支架上，检测模块包括检测模块框架、平移器、土壤检测杆、检测杆转盘和土壤传感器，检测模块框架的左右两端分别固定于左右两个第二升降器的第二升降器滑动部分上，平移器包括平移器固定部分和左右滑动的平移器滑动部分，平移器固定部分固定于检测模块框架上，平移器滑动部分装有检测杆转盘，检测杆转盘的轴心与地面水平，土壤检测杆固定于检测杆转盘上，土壤传感器固定于土壤检测杆上，其特征在于：支架上固定安装了作物高度传感器以及路径传感器，车轮组装有电子罗盘，车轮由车轮电机驱动，第一升降器滑动部分由第一升降器电机驱动，第二升降器滑动部分由第二升降器电机驱动，平移器滑动部分由平移器电机驱动，检测杆转盘由检测杆转盘电机驱动，与喷头连接的水管上装有电磁阀，检测模块安装有摄像头。
本发明还可以采取的技术方案为：
作物高度传感器是光电传感器阵列。路径传感器是光电传感器阵列。
温室大棚喷淋检测控制装置及其控制方法，其特征在于：车轮控制方法，包括定位苗床、准备进入苗床、进入苗床、退出苗床、准备定位下一苗床五个步骤，定位苗床步骤：车轮电机根据路径传感器来驱动车轮正转并带动温室大棚喷淋检测控制装置移动至苗床的始端，准备进入苗床步骤：车轮组的左右两个车轮的车轮电机相互反向转动，令车轮组沿转向轴正向转动90度，进入苗床步骤：所有车轮电机均保持正向转动直至路径传感器判断已到达苗床的末端，退出苗床步骤：所有车轮电机均保持逆向转动直至路径传感器判断已回到苗床的始端，准备定位下一苗床步骤：车轮组的左右两个车轮的车轮电机相互反向转动，令车轮组沿转向轴逆向转动90度。
进入苗床步骤或退出苗床步骤可实施喷淋控制方法：步骤1：根据作物高度传感器，由第一升降器电机调整喷淋模块的高度，步骤2：通过电磁阀来启动喷淋，步骤3：若进入苗床步骤或退出苗床步骤结束，则关闭电磁阀并升起喷淋模块。
进入苗床步骤或退出苗床步骤可实施检测控制方法：步骤1：由摄像头拍摄作物图像并挑选需检测的作物，步骤2：暂停车轮运动，检测杆转盘电机驱动检测杆转盘令水平的土壤检测杆垂直，平移器电机带动土壤检测杆平移至需检测的作物上方，由第二升降器电机带动土壤检测杆下降，步骤3：检测采样；步骤4：第二升降器升起且土壤检测杆变回水平，恢复车轮运动。
本发明的有益效果是：
本发明可在温室大棚内自动行走、可自动调节喷淋高度并自动喷淋、可自动对作物及其土壤进行检测采样，本发明实现了温室大棚的精准喷淋及检测的自动化，而且无需对温室大棚进行改造。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中第一升降器和喷淋模块结构示意图；
图3是图1中第二升降器和检测模块结构示意图；
图4是应用于图1的控制方法的流程图。
图中：1、门型框架；11、支架；12、顶架；2、车轮组；21、转向轴；22、车轮电机；23、车轮；24、电子罗盘；3、第一升降器；31、第一升降器丝杆；32、第一升降器滑台；33、第一升降器电机；34、第一升降器底座；4、第二升降器；41、第二升降器丝杆；42、第二升降器滑台；43、第二升降器电机；44、第二升降器底座；5、喷淋模块；51、软管；52、电磁阀；53、喷头；54、分水器；55、水箱；6、检测模块；61、检测模块框架；62、平移器；621、平移器丝杆；622、平移器滑台；623、平移器电机；624、平移器底座；63、土壤检测杆；64、土壤传感器；65、检测杆转盘；651、检测杆转盘电机；66、摄像头；7、第一光电传感器阵列；8、第二光电传感器阵列；9、黑线。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下施例，并配合附图详细说明。
请参阅图1、图2和图3，温室大棚喷淋检测控制装置及其控制方法，其包括门型框架1、车轮组2、第一升降器3、第二升降器4、喷淋模块5、检测模块6。门型框架1由左右两个支架11及顶架12构成。左右两个支架11的底部均装有车轮组2，车轮组2与支架11之间通过垂直于地面的转向轴21连接，车轮组2包括左右两个车轮23，左右两个车轮23的车轮轴相互独立，车轮23由车轮电机22驱动，车轮组2装有电子罗盘24。第一升降器底座34是第一升降器固定部分，第一升降器滑台32是第一升降器滑动部分，左右两个第一升降器底座34分别固定于左右两个支架11上，喷淋模块5的左右两端分别固定于左右两个第一升降器滑台32上，由第一升降器电机33转动第一升降器丝杆31从而带动第一升降器滑台32及喷淋模块5上下移动。喷淋模块5装有喷头53和分水器54，水箱55通过软管51和电磁阀52向分水器54供水，分水器54向喷头53供水。第二升降器底座44是第二升降器固定部分，第二升降器滑台42是第二升降器滑动部分，左右两个第二升降器底座44分别固定于左右两个支架11上，检测模块6由检测模块框架61支撑，检测模块框架61的左右两端分别固定于左右两个第二升降器滑台42上，由第二升降器电机43转动第二升降器丝杆41从而带动第二升降器滑台42及检测模块6上下移动。检测模块6包括平移器62、土壤检测杆63、土壤传感器64、检测杆转盘65和摄像头66。平移器底座624是平移器固定部分而平移器滑台622是平移器滑动部分。平移器底座624固定于检测模块框架61上，由平移器电机623转动平移器丝杆621从而带动平移器滑台622左右平移。检测杆转盘65的转盘轴水平安装于平移器滑台622上，土壤检测杆63固定于检测杆转盘65上，土壤传感器64固定于土壤检测杆63上，检测杆转盘65由检测杆转盘电机651转动。第一光电传感器阵列7是作物高度传感器，第二光电传感器阵列8是路径传感器，第一光电传感器阵列7和第二光电传感器阵列8均固定安装于支架11上，第二光电传感器阵列8通过检测贴于地面的黑线9实现路径识别。
请参阅图4，温室大棚喷淋检测控制装置及其控制方法，其包括车轮控制方法、喷淋控制方法和检测控制方法，线程1、线程2和线程3分别用于实现车轮控制方法、检测控制方法和喷淋控制方法。
车轮控制方法由线程1实现，包括定位苗床、准备进入苗床、进入苗床、退出苗床、准备定位下一苗床五个步骤。定位苗床：在车轮电机22的驱动下，车轮23正向转动直至第二光电传感器阵列8检测到黑线9的交点，此时温室大棚喷淋检测控制装置移动至苗床的始端；准备进入苗床：车轮组2的左右两个车轮23相互反向转动直至电子罗盘24检测得车轮组2沿转向轴21正向转动了90度，然后触发线程2；进入苗床：所有车轮23均保持正向转动直至第二光电传感器阵列8测得黑线9的末端，此时温室大棚喷淋检测控制装置移动至苗床的末端，然后触发线程3；退出苗床：所有车轮23均保持逆向转动直至第二光电传感器阵列8测得黑线9的交点，此时温室大棚喷淋检测控制装置移动至苗床的始端；准备定位下一苗床：车轮组2的左右两个车轮23相互反向转动直至电子罗盘24检测得车轮组2沿转向轴21逆向转动了90度，线程1结束。
检测控制方法由线程2实现。启动摄像头66，拍摄作物图像并挑选需检测的作物。挂起线程1从而令车轮23暂停移动，检测杆转盘电机651驱动检测杆转盘65并令水平的土壤检测杆63垂直，平移器电机623带动土壤检测杆63平移至需检测的作物上方，由第二升降器电机43带动土壤检测杆63下降。土壤传感器64采集数据后，升起土壤检测杆63且旋转土壤检测杆63令其变回水平，唤醒线程1令温室大棚喷淋检测控制装置继续行走。若第二光电传感器阵列8未测得黑线9的末端则继续进行检测；若第二光电传感器阵列8测得黑线9的末端，此时温室大棚喷淋检测控制装置移动至苗床的末端，则关闭摄像头66，线程2结束。
喷淋控制方法由线程3实现。根据第一光电传感器阵列7检测所得的作物高度，由第一升降器电机33调整喷淋模块5的高度，然后通过电磁阀52来启动喷淋。若第二光电传感器阵列8测得黑线9的交点，此时温室大棚喷淋检测控制装置移动至苗床的始端，则喷淋结束，关闭电磁阀52并升起喷淋模块5，线程3结束。
Claims (6)
1.温室大棚喷淋检测装置，其包括门型框架、车轮组、第一升降器、第二升降器、喷淋模块、检测模块，门型框架由左右两个支架及顶架构成，左右两个支架的底部均装有车轮组，车轮组与支架之间通过垂直于地面的转向轴连接，车轮组包括左右两个车轮，左右两个车轮的车轮轴相互独立，第一升降器包括第一升降器固定部分和上下滑动的第一升降器滑动部分，左右两个第一升降器的第一升降器固定部分分别固定于左右两个支架上，喷淋模块左右两端分别固定于左右两个第一升降器的第一升降器滑动部分上，喷淋模块上装有喷头，第二升降器包括第二升降器固定部分和上下滑动的第二升降器滑动部分，左右两个第二升降器的第二升降器固定部分分别固定于左右两个支架上，检测模块包括检测模块框架、平移器、土壤检测杆、检测杆转盘和土壤传感器，检测模块框架的左右两端分别固定于左右两个第二升降器的第二升降器滑动部分上，平移器包括平移器固定部分和左右滑动的平移器滑动部分，平移器固定部分固定于检测模块框架上，平移器滑动部分装有检测杆转盘，检测杆转盘的轴心与地面水平，土壤检测杆固定于检测杆转盘上，土壤传感器固定于土壤检测杆上，其特征在于：支架上固定安装了作物高度传感器以及路径传感器，车轮组装有电子罗盘，车轮由车轮电机驱动，第一升降器滑动部分由第一升降器电机驱动，第二升降器滑动部分由第二升降器电机驱动，平移器滑动部分由平移器电机驱动，检测杆转盘由检测杆转盘电机驱动，与喷头连接的水管上装有电磁阀，检测模块安装有摄像头。
2.根据权利要求1所述的温室大棚喷淋检测装置，其特征在于：所述高度传感器是光电传感器阵列。
3.根据权利要求1所述的温室大棚喷淋检测装置，其特征在于：所述路径传感器是光电传感器阵列。
4.利用根据权利要求1所述的温室大棚喷淋检测装置的喷淋检测方法，其特征在于：包括车轮控制方法，包括定位苗床、准备进入苗床、进入苗床、退出苗床、准备定位下一苗床五个步骤，定位苗床步骤：车轮电机根据路径传感器来驱动车轮正转并带动温室大棚喷淋检测控制装置移动至苗床的始端，准备进入苗床步骤：车轮组的左右两个车轮的车轮电机相互反向转动，令车轮组沿转向轴正向转动90度，进入苗床步骤：所有车轮电机均保持正向转动直至路径传感器判断已到达苗床的末端，退出苗床步骤：所有车轮电机均保持逆向转动直至路径传感器判断已回到苗床的始端，准备定位下一苗床步骤：车轮组的左右两个车轮的车轮电机相互反向转动，令车轮组沿转向轴逆向转动90度。
5.根据权利要求4所述的喷淋检测方法，其特征在于：进入苗床步骤或退出苗床步骤可实施喷淋控制方法：步骤1：根据作物高度传感器，由第一升降器电机调整喷淋模块的高度，步骤2：通过电磁阀来启动喷淋，步骤3：若进入苗床步骤或退出苗床步骤结束，则关闭电磁阀并升起喷淋模块。
6.根据权利要求4所述的喷淋检测方法，其特征在于：进入苗床步骤或退出苗床步骤可实施检测控制方法：步骤1：由摄像头拍摄作物图像并挑选需检测的作物，步骤2：暂停车轮运动，检测杆转盘电机驱动检测杆转盘令水平的土壤检测杆垂直，平移器电机带动土壤检测杆平移至需检测的作物上方，由第二升降器电机带动土壤检测杆下降，步骤3：检测采样；步骤4：第二升降器升起且土壤检测杆变回水平，恢复车轮运动。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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