CN111158319A - 一种打药机喷洒作业监测和检测评估系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种打药机喷洒作业监测和检测评估系统，所述系统包括：信息采集终端、喷洒流量控制终端、云服务平台，所述云服务平台包括云服务器终端和云信息化平台，实现监、控、评一体化操作；本发明还公开了一种打药机喷洒作业监测和检测评估方法，包括以下步骤：实时获取承载打药机车辆的详细信息；对喷洒作业的流量值、流量压力、喷杆高度和药箱剩余药量进行实时监测；根据监测结果实时调节喷杆高度和喷洒流量；将所有监测信息和作业参数上传至云信息化平台；云信息化平台实现喷洒作业的快速检测评估；本发明可有效解决作业质量在线评价的难点问题，提升农机作业管理能力和水平。
Description
技术领域
本发明涉及农业作业监控技术领域，尤其涉及一种打药机喷洒作业监测和检测评估系统及方法。
背景技术
随着精准农业需求的增长，农业生产已经走向智能化、自动化时代，而农业机械是农业生产的重要组成部分，是确保农业丰产、丰收的重要措施之一。在农业生产过程中，除草、除虫以及脱叶剂等药物都需要使用打药机进行作业。
但现有的农业喷洒作业成本高，自动化程度和喷洒精度低，而且资源浪费严重，有效利用率低下，使作物的质量和产量都得不到保障，同时还带来严重的水土资源污染、生态失衡、农产品品质下降等问题，不利于农业现代化的发展。
因此，现在农业生产实践要求能够实时地获取打药机械作业的相关信息，及时地对作业质量做出诊断，为提升我国典型植保机械田间作业质量与管理水平提供科学基础。
发明内容
鉴于目前现有技术存在的上述不足，本发明提供一种打药机喷洒作业监测和检测评估系统，能够有效对喷洒作业进行监测和检测评估，提供决策和指导植保机械作业方法，解决作业质量在线评价的难点问题，提升农机作业管理能力和水平。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种打药机喷洒作业监测和检测评估系统，所述打药机喷洒作业监测和检测评估系统包括：信息采集终端、喷洒流量控制终端、云服务平台；
所述信息采集终端包括GNSS导航定位天线、车载一体化北斗/GNSS接收机、传感器模块、显示与传输模块，用于打药机械喷洒作业的各项信息的采集监测，并将监测信息发送至喷洒流量控制系统和云服务平台；
所述喷洒流量控制终端包括流量控制阀、流量控制器、车载智能控制终端、电磁阀和油缸，用于根据各项监测信息对喷洒流量和喷杆高度做出相应调整，并将作业参数信息发送至云服务平台；
所述云服务平台用于接收信息采集终端和喷洒流量控制终端发送的数据，并根据接收的数据建立喷洒作业质量评估模型，实现农药喷洒作业质量参数在线评估。
依照本发明的一个方面，所述云服务平台包括云服务器终端和云信息化平台，所述云服务器终端用于接收信息采集终端发送的监测信息和喷洒流量控制终端发送的作业参数信息传输至云信息化平台，并根据检测的作业参数建立喷洒作业质量评估模型，植入云信息化平台；所述云信息化平台根据喷洒作业质量评估模型以及监测和作业参数信息，实现农药喷洒作业的作业质量参数在线评估。
依照本发明的一个方面，所述云信息化平台包括监控管理模块、作业管理模块、统计分析模块、系统管理模块、远程服务模块；所述监控管理模块，用于设置多功能监控系统、气象站监管、农林牧渔子菜单；所述作业管理模块，用于作业计划制定；所述统计分析模块，包括作业预警、作业面积、作业质量等的统计分析；所述系统管理模块，用于对用户、系统配置、角色和预警设置进行管理；所述远程服务模块，包括远程诊断、远程注册、专家板块三个方面的内容，用于解决用户问题，同时提供专业的知识普及。
依照本发明的一个方面，所述云服务器终端根据打药机实时监测的作业参数，基于sklearn的聚类算法进行开发计算作业面积，建立相应的喷洒作业面积运算模型、重喷率运算模型、漏喷率运算模型和作业合格率运算模型，并将运算模型植入云信息化平台，云信息平台中统计分析模块实现喷洒作业面积、重喷率、漏喷率、作业合格率在线检测评估。
依照本发明的一个方面，所述车载一体化北斗/GNSS定位接收机属自主研发的亚米级GNSS接收机，内置GNSS板卡，用于实时获取载体车辆的速度和位置信息；所述传感器模块，用于监测系统压力大小、通过阀组流量的大小及喷杆高度；所述显示与传输模块包括工业平板搭载APP，用于显示作业的相关状态信息，包括卫星定位情况、作业速度、系统压力、实时流量、作业面积和剩余药量，并将所有信息发送至云服务平台。
依照本发明的一个方面，所述车载智能控制终端，由带有彩色显示屏的微机系统组成，可根据实时动态定位信息，通过对载体车辆行驶速度的判定，结合作业信息，通过流量控制算法给所述流量控制阀和流量控制器发出指令，控制农药喷洒的流量，实现可视化操作，同时提供导航辅助驾驶，有效避免漏耕、重耕问题。
依照本发明的一个方面，所述车载智能控制终端根据实时喷杆距离障碍物高度给电磁阀和油缸发出指令，实现喷杆距离障碍物维持同一相对高度用于规避障碍物。
一种打药机喷洒作业监测和检测评估方法，所述打药机喷洒作业检测和评估方法包括以下步骤：
实时获取承载打药机车辆的详细信息；
对喷洒作业的流量值、流量压力、喷杆高度和药箱剩余药量进行实时监测；
根据监测结果实时调节喷杆高度和喷洒流量；
将所有监测信息和作业参数上传至云服务平台；
云服务平台实现喷洒作业的快速检测评估。
依照本发明的一个方面，通过GNSS导航定位天线实时获取载体车辆的速度和位置信息；通过传感器模块对流量值、流量压力和喷杆高度进行监测；通过对药箱装填药量的填写和实时喷出药量的监测进行药箱剩余药量状态监测。
依照本发明的一个方面，车载智能控制终端根据传感器检测的实时流量值和提供的速度信息通过流量控制算法对流量控制阀和流量控制器发出指令，实现喷洒流量随速度大小的线性调节；根据实时喷杆距离障碍物高度结合电磁阀和油缸实现喷杆距离障碍物维持同一相对高度用于规避障碍物。
依照本发明的一个方面，通过工业平板搭载APP将监测信息和实时作业参数上传至云服务器终端后传输至云信息化平台；云服务器终端根据监测信息和作业参数建立喷洒作业质量评估模型并植入云信息化平台，进行农药喷洒作业质量参数在线评估。
本发明实施的优点：一种打药机喷洒作业监测和检测评估系统，所述打药机喷洒作业监测和检测评估系统包括：信息采集终端、喷洒流量控制终端、云服务平台，实现监、控、评一体化操作；能够实时地获取打药机械的作业信息，并实现打药量的流量精准控制，能够全方位地收集打药作业的参数信息，直观的反映作业动态，并通过建立相应的参数评估系统，及时的对打药作业质量参数进行在线评价，可有效决策和指导打药机械作业方法，实现打药作业质量的综合调控；通过该系统可有效突破喷洒重复率和漏喷率等关键作业质量参数实时检测技术，提供决策和指导植保机械作业方法，解决作业质量在线评价的难点问题，提升农机作业管理能力和水平。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本发明所述的一种打药机喷洒作业监测和检测评估系统示意图；
图2为本发明所述的一种打药机喷洒作业监测和检测评估方法示意图；
具体实施方式
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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。
实施例一
如图1所示，一种打药机喷洒作业监测和检测评估系统，所述打药机喷洒作业监测和检测评估系统包括：信息采集终端、喷洒流量控制终端、云服务平台，实现监、控、评一体化操作；
所述信息采集终端包括GNSS导航定位天线、车载一体化北斗/GNSS接收机、传感器模块、显示与传输模块，用于打药机械喷洒作业的各项信息的采集监测，并将监测信息发送至喷洒流量控制系统和云服务平台；
所述喷洒流量控制终端包括流量控制阀、流量控制器、车载智能控制终端、电磁阀和油缸，用于根据各项监测信息对喷洒流量和喷杆高度做出相应调整，并将作业参数信息发送至云服务平台；
所述云服务平台用于接收信息采集终端和喷洒流量控制终端发送的数据，并根据接收的数据建立喷洒作业质量评估模型，实现农药喷洒作业质量参数在线评估。
在实际应用中，所述云服务平台包括云服务器终端和云信息化平台，所述云服务器终端用于接收信息采集终端发送的监测信息和喷洒流量控制终端发送的作业参数信息传输至云信息化平台，并根据检测的作业参数建立喷洒作业质量评估模型，植入云信息化平台；所述云信息化平台根据喷洒作业质量评估模型以及监测和作业参数信息，实现农药喷洒作业的作业质量参数在线评估。
在实际应用中，以安卓平板为载体利用网络将监测信息和作业参数信息上传至云服务终端并进一步传输到云信息化平台。
在实际应用中，所述云服务器终端作为终端服务器能与多个平台程序连接并负责平台程序和主机间的信息传输；这里同时连接信息采集终端和喷洒流量控制终端，负责信息采集终端和喷洒流量控制终端与云信息化平台之间的信息传输。
在实际应用中，所述云信息化平台包括监控管理模块、作业管理模块、统计分析模块、系统管理模块、远程服务模块；所述监控管理模块，用于设置多功能监控系统、气象站监管、农林牧渔子菜单；所述作业管理模块，用于作业计划制定；所述统计分析模块，包括作业预警、作业面积、作业质量等的统计分析；所述系统管理模块，用于对用户、系统配置、角色和预警设置进行管理；所述远程服务模块，包括远程诊断、远程注册、专家板块三个方面的内容，用于解决用户问题，同时提供专业的知识普及。
在实际应用中，所述云服务器终端根据打药机实时监测的作业参数，基于sklearn的聚类算法进行开发计算作业面积，建立相应的喷洒作业面积运算模型、重喷率运算模型、漏喷率运算模型和作业合格率运算模型，并将运算模型植入云信息化平台，云信息平台中统计分析模块实现喷洒作业面积、重喷率、漏喷率、作业合格率在线检测评估。
在实际应用中，所述喷洒面积运算具体为以植保作业位置参数为基础结合宽幅进行实时作业面积计算。
在实际应用中，所述重喷率运算具体为以喷洒面积阴影，面积重叠部位占总作业面积的比率作为重喷率。
在实际应用中，所述漏喷率运算具体为以最外围作业边线形成的封闭区域面积减去除重喷面积以外的有效作业面积差值与作业边线形成的封闭区域面积的比率作为漏喷率运算。
在实际应用中，所述作业合格率运算具体为根据实时流量信息和测亩信息运算每亩打药量信息，再将此信息与所设每亩打药量值的比率作为作业合格率运算。
在实际应用中，作业技术人员可根据评估结果对打药作业采取相应的调整措施，从而有效利用有限资源，减少农药浪费，提高作业质量与作业精度。
在实际应用中，所述车载一体化北斗/GNSS定位接收机属自主研发的亚米级GNSS接收机，内置GNSS板卡，用于实时获取载体车辆的速度和位置信息；所述传感器模块，用于监测系统压力大小、通过阀组流量的大小及喷杆高度；所述显示与传输模块包括工业平板搭载APP，用于显示作业的相关状态信息，包括卫星定位情况、作业速度、系统压力、实时流量、作业面积和剩余药量，并将所有信息发送至云服务平台。
在实际应用中，所述车辆的速度和位置信息具体可为车辆行驶的速度、实时经纬度、航向以及高程信息。
在实际应用中，使用流量计和压力传感器对实时喷洒作业的流量值和流量压力进行监测；使用超声波传感器对喷杆高度监测；通过对药箱装填药量的填写和实时喷出药量的监测进行药箱剩余药量状态监测。
在实际应用中，所述压力传感器可为美国传力SBS传感器，所述超声波传感器可为EPCOS(TDK)制造的编号为B59050Z0206A030的传感器。
在实际应用中，所述车载智能控制终端，由带有彩色显示屏的微机系统组成，可根据实时动态定位信息，通过对载体车辆行驶速度的判定，结合作业信息，通过流量控制算法给所述流量控制阀和流量控制器发出指令，控制农药喷洒的流量，实现可视化操作，同时提供导航辅助驾驶，有效避免漏耕、重耕问题。
在实际应用中，所述流量控制阀可为派克公司的TE0050CW261AAAA型号的元件。
在实际应用中，所述车载智能控制终端根据实时喷杆距离障碍物高度给电磁阀和油缸发出指令，实现喷杆距离障碍物维持同一相对高度用于规避障碍物。
在实际应用中，使用电磁阀控制油缸，从而控制喷杆的高度。
在实际应用中，所述电磁阀可为华通气动公司的K23J-W系列产品；所述油缸可采用三肯自动化科技公司的产品。
本实施例提供了一种打药机喷洒作业监测和检测评估系统，通过采集车辆和作业参数信息并汇总，自动对流量和喷杆进行控制，同时将车辆和作业参数信息通过服务器传至云信息化平台，实现大田农药喷洒作业面积、重喷率、漏喷率等作业质量参数在线评价，可有效决策和指导打药机械作业方法，实现打药作业质量的综合调控。
实施例二
如图2所示，一种打药机喷洒作业监测和检测评估方法，所述打药机喷洒作业检测和评估方法包括以下步骤：
步骤S1：实时获取承载打药机车辆的详细信息；
在实际应用中，通过GNSS导航定位天线实时获取载体车辆的速度和位置信息。
在实际应用中，所述车辆的速度和位置信息具体可为车辆行驶的速度、实时经纬度、航向以及高程信息。
步骤S2：对喷洒作业的流量值、流量压力、喷杆高度和药箱剩余药量进行实时监测；
在实际应用中，通过传感器模块对流量值、流量压力和喷杆高度进行监测；通过对药箱装填药量的填写和实时喷出药量的监测进行药箱剩余药量状态监测。
在实际应用中，使用流量计和压力传感器对实时喷洒作业的流量值和流量压力进行监测；使用超声波传感器对喷杆高度监测。
步骤S3：根据监测结果实时调节喷杆高度和喷洒流量；
在实际应用中，车载智能控制终端根据压力传感器检测的实时流量值和提供的速度信息通过流量控制算法对流量控制阀和流量控制器发出指令，实现喷洒流量随速度大小的线性调节。
在实际应用中，根据实时喷杆距离障碍物高度结合电磁阀和油缸实现喷杆距离障碍物维持同一相对高度用于规避障碍物。
步骤S4：将所有监测信息和作业参数上传至云服务平台；
在实际应用中，通过工业平板搭载APP将监测信息和实时作业参数上传至云服务器终端后传输至云信息化平台。
步骤S5：云服务平台实现喷洒作业的快速检测评估。
在实际应用中，云服务器终端根据监测信息和作业参数建立喷洒作业质量评估模型并植入云信息化平台，进行农药喷洒作业质量参数在线评估。
在实际应用中，评估内容包括喷洒作业面积、重喷率、漏喷率和作业合格率。
在实际应用中，作业技术人员可根据评估结果对打药作业采取相应的调整措施，从而有效利用有限资源，减少农药浪费，提高作业质量与作业精度。
本实施例提供了一种打药机喷洒作业监测和检测评估方法，通过自动监测打药机的位置信息和喷洒作业的参数信息，实现打药机装置的自动调节，同时通过建立相应的参数评估系统，及时的对打药作业质量参数进行在线评价，可有效决策和指导打药机械作业方法，实现打药作业质量的综合调控。
本发明实施的优点：一种打药机喷洒作业监测和检测评估系统，所述打药机喷洒作业监测和检测评估系统包括：信息采集终端、喷洒流量控制终端、云服务平台，实现监、控、评一体化操作；能够实时地获取打药机械的作业信息，并实现打药量的流量精准控制，能够全方位地收集打药作业的参数信息，直观的反映作业动态，并通过建立相应的参数评估系统，及时的对打药作业质量参数进行在线评价，可有效决策和指导打药机械作业方法，实现打药作业质量的综合调控；通过该系统可有效突破喷洒重复率和漏喷率等关键作业质量参数实时检测技术，提供决策和指导植保机械作业方法，解决作业质量在线评价的难点问题，提升农机作业管理能力和水平。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域技术的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种打药机喷洒作业监测和检测评估系统，其特征在于，所述打药机喷洒作业监测和检测评估系统包括：信息采集终端、喷洒流量控制终端、云服务平台；
所述信息采集终端包括GNSS导航定位天线、车载一体化北斗/GNSS接收机、传感器模块、显示与传输模块，用于打药机械喷洒作业的各项信息的采集监测，并将监测信息发送至喷洒流量控制系统和云服务平台；
所述喷洒流量控制终端包括流量控制阀、流量控制器、车载智能控制终端、电磁阀和油缸，用于根据采集的各项监测信息对喷洒流量和喷杆高度做出相应调整，并将作业参数信息发送至云服务平台；
所述云服务平台用于接收信息采集终端和喷洒流量控制终端发送的数据，并根据接收的数据建立喷洒作业质量评估模型，实现农药喷洒作业质量参数在线评估。
2.根据权利要求1所述的一种打药机喷洒作业监测和检测评估系统，其特征在于，所述云服务平台包括云服务器终端和云信息化平台，所述云服务器终端用于接收信息采集终端发送的监测信息和喷洒流量控制终端发送的作业参数信息传输至云信息化平台，并根据检测的作业参数建立喷洒作业质量评估模型，植入云信息化平台；所述云信息化平台根据喷洒作业质量评估模型以及监测和作业参数信息，实现农药喷洒作业的作业质量参数在线评估。
3.根据权利要求2所述的一种打药机喷洒作业监测和检测评估系统，其特征在于，所述云信息化平台包括监控管理模块、作业管理模块、统计分析模块、系统管理模块、远程服务模块；所述监控管理模块，用于设置多功能监控系统、气象站监管、农林牧渔子菜单；所述作业管理模块，用于作业计划制定；所述统计分析模块，包括作业预警、作业面积、作业质量等的统计分析；所述系统管理模块，用于对用户、系统配置、角色和预警设置进行管理；所述远程服务模块，包括远程诊断、远程注册、专家板块三个方面的内容，用于解决用户问题，同时提供专业的知识普及。
4.根据权利要求3所述的一种打药机喷洒作业监测和检测评估系统，其特征在于，所述云服务器终端根据打药机实时监测的作业参数，基于sklearn的聚类算法进行开发计算作业面积，建立相应的喷洒作业面积运算模型、重喷率运算模型、漏喷率运算模型和作业合格率运算模型，并将运算模型植入云信息化平台，云信息平台中统计分析模块实现喷洒作业面积、重喷率、漏喷率、作业合格率在线检测评估。
5.根据权利要求1所述的一种打药机喷洒作业监测和检测评估系统，其特征在于，所述车载一体化北斗/GNSS定位接收机属自主研发的亚米级GNSS接收机，内置GNSS板卡，用于实时获取载体车辆的速度和位置信息；所述传感器模块，用于监测系统压力大小、通过阀组流量的大小及喷杆高度；所述显示与传输模块包括工业平板搭载APP，用于显示作业的相关状态信息，包括卫星定位情况、作业速度、系统压力、实时流量、作业面积和剩余药量，并将所有信息发送至云服务平台。
6.根据权利要求5所述的一种打药机喷洒作业监测和检测评估系统，其特征在于，所述车载智能控制终端，由带有彩色显示屏的微机系统组成，可根据实时动态定位信息，通过对载体车辆行驶速度的判定，结合作业信息，通过流量控制算法给所述流量控制阀和流量控制器发出指令，控制农药喷洒的流量，实现可视化操作，同时提供导航辅助驾驶；根据实时喷杆距离障碍物高度给电磁阀和油缸发出指令，实现喷杆距离障碍物维持同一相对高度用于规避障碍物。
7.一种打药机喷洒作业监测和检测评估方法，其特征在于，所述打药机喷洒作业检测和评估方法包括以下步骤：
实时获取承载打药机的车辆的详细信息；
对喷洒作业的流量值、流量压力、喷杆高度和药箱剩余药量进行实时监测；
根据监测结果实时调节喷杆高度和喷洒流量；
将所有监测信息和作业参数信息上传至云服务平台；
云服务平台实现喷洒作业的快速检测评估。
8.根据权利要求7所述的打药机喷洒作业监测和检测评估方法，其特征在于，通过GNSS导航定位天线实时获取载体车辆的速度和位置信息；通过传感器模块对流量值、流量压力和喷杆高度进行监测；通过对药箱装填药量的填写和实时喷出药量的监测进行药箱剩余药量状态监测。
9.根据权利要求8所述的打药机喷洒作业监测和检测评估方法，其特征在于，车载智能控制终端根据传感器检测的实时流量值和提供的速度信息通过流量控制算法对流量控制阀和流量控制器发出指令，实现喷洒流量随速度大小的线性调节；根据实时喷杆距离障碍物高度结合电磁阀和油缸实现喷杆距离障碍物维持同一相对高度用于规避障碍物。
10.根据权利要求7所述的打药机喷洒作业监测和检测评估方法，其特征在于，通过工业平板搭载APP将监测信息和实时作业参数上传至云服务器终端后传输至云信息化平台；云服务器终端根据监测信息和作业参数建立喷洒作业质量评估模型并植入云信息化平台，进行农药喷洒作业质量参数在线评估。
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