CN204811349U - 一种水车浇灌系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种水车浇灌系统，该系统包括水槽车后部的转动底盘，嵌入式处理器，及分别与嵌入式处理器相连的喷头控制模块、图像识别测距模块与控制终端；喷头控制模块包括喷头仰角控制装置、控制电路、步进电机、水压传感器以及电磁喷头，喷头仰角控制装置、步进电机和电磁喷头安装在转动底盘上，步进电机和电磁喷头分别经控制电路与嵌入式处理器相连；水压传感器设置在水箱内，其信号输出端与嵌入式处理器相连，步进电机输出与喷头仰角控制装置连接。本实用新型能够有效降低人力成本，提高户外浇灌的工作效率，同时能够节约水源，减少浪费。

Description

一种水车浇灌系统

技术领域

本实用新型涉及一种水车浇灌系统，具体涉及一种带测距功能的喷头控制系统。

背景技术

在炎热的夏季，经常看到市政工作人员顶着高温，在公路上对绿化带进行浇灌作业。通常绿化带浇灌车都采用的两人工作模式，一人驾驶水槽车，一人负责浇灌作业。一方面两人浇灌作业的作业成本较高，而且夏季长时间的户外高温作业容易引发中暑、晒伤等，对市政工作人员的健康带来不利影响，另一方面，人工浇灌方式具有较大的随机性，对绿化带植物的需水情况掌控不足，会造成水资源的浪费。

发明内容

本实用新型的目的是为了减少工作人员的户外工作时间，提高绿化带的浇灌作业效率，同时做到节约水资源，提高市政作业的自动化水平。

为了实现上述目标，本实用新型采用的方案为：

一种水车浇灌系统，包括水槽车后部的转动底盘，还包括嵌入式处理器，及分别与嵌入式处理器相连的喷头控制模块、图像识别测距模块与控制终端；喷头控制模块包括喷头仰角控制装置、控制电路、步进电机、水压传感器以及电磁喷头，喷头仰角控制装置、步进电机和电磁喷头安装在转动底盘上，步进电机和电磁喷头分别经控制电路与嵌入式处理器相连；水压传感器设置在水箱内，其信号输出端与嵌入式处理器相连，步进电机输出与喷头仰角控制装置连接。

本实用新型的进一步设计在于：

所述的水车浇灌系统中，所述喷头仰角控制装置采用曲柄连杆机构。

所述的水车浇灌系统中，所述喷头仰角控制装置包括转盘、第一连杆、第二连杆和摆杆，转盘固定在转动底盘上，第一连杆一端连接转盘中心并与步进电机输出连接，第二连杆分别与第一连杆另一端和摆杆一端连接，摆杆另一端通过支座铰接在转动底盘上，电磁喷头安装在摆杆上并经软管与水槽连通。

所述的水车浇灌系统中，所述图像识别测距模块包括CMOS摄像头和两个超声波测距模块，所述CMOS摄像头安装在固定于转动底盘的桅杆上，所述两个超声波测距模块分别固定在水槽车的两侧，所述CMOS摄像头和两个超声波测距模块分别与所述嵌入式处理器连接。

所述的水车浇灌系统中，所述控制终端位于水槽车驾驶室内，包括触摸显示屏、存储模块、通讯模块、JTAG接口和电源，它们分别与嵌入式处理器连接。

所述的水车浇灌系统还包括环境参数采集模块，环境参数采集模块包括温度传感器和湿度传感器，所述温度传感器和湿度传感器与所述嵌入式处理器相连。

本实用新型相比现有技术具有如下优点：

1、操作人员在驾驶室即可通过对喷头的喷射仰角控制完成对绿化带的浇灌作业。喷头仰角控制装置的存在能够实现绿化带浇灌的全覆盖。

2、该系统的主要模块都是固定在可转动的底盘上，可以实现对水车两侧的灵活作业。

3、由于实现了自动控制，减少了户外工作时长，减少了人员配置，从而降低了一部分人工成本，同时还节约了水资源。

附图说明

图1为本实用新型水车浇灌系统的系统结构图；

图2为图1中嵌入式处理器与控制终端的连接示意图；

图3为图1中图像识别测距模块、环境参数采集模块和喷头控制模块的连接图；

图4为本实用新型水车浇灌系统的喷头仰角控制装置的结构图；

图5为本实用新型水车浇灌系统的安装位置俯视图；

图6为本实用新型水车浇灌系统的安装位置后视图；

图中：1-电机转轴；2-转盘；3-摆杆；4-电磁喷头；5-支座；6-软管；7-储水槽；8-图像识别模块；9-环境参数采集模块（温度传感器DS18B20、湿度传感器HIH3610）；10-第一超声波测距模块（KS108）；11-出水口；12-转盘底座；13-第二超声波测距模块（KS108）；14-喷头仰角控制装置；15-CMOS摄像头（OV7670）；16-摄像头桅杆。

具体实施方案

下面结合附图对本实用新型水车浇灌系统进行详细说明。

参见图1，本实用新型水车浇灌系统包括三大子模块，分别是图像识别测距模块、环境参数采集模块和喷头控制模块。三大子模块分别与嵌入式处理器连接。

参见图2，嵌入式处理器采用ARM11处理器，控制终端包含触摸显示屏、存储模块、通讯模块、JTAG接口和电源；其中电源与触摸屏、存储模块、通讯模块，JTAG接口相连，触摸屏、存储模块、通讯模块、JTAG接口跟ARM11处理器连接。

参见图3，图像识别测距模块包括一个CMOS摄像头，独立电源以及两个超声波测距模块。其中电源分别与摄像头、超声波测距模块连接，摄像头以及超声波测距模块的输出端与嵌入式处理器相连。环境参数采集模块包括温度传感器、湿度传感器，独立电源分别与温度传感器、湿度传感器相连，温度传感器、湿度传感器分别与嵌入式处理器相连。

喷头控制模块包括喷头仰角控制装置、控制电路、步进电机、水压传感器以及电磁喷头，其中喷头固定在喷头仰角控制装置的一端，步进电机连接喷头仰角控制装置的另一端，电磁喷头与步进电机分别与嵌入式处理器相连。

参见图4，喷头仰角控制机构实质上是一电机驱动的曲柄摇杆机械结构包括转盘2、第一连杆、第二连杆和摆杆，转盘固定在转动底盘上，第一连杆一端连接转盘中心轴转1上并与步进电机输出连接，第二连杆分别与第一连杆另一端和摆杆3一端连接，摆杆3另一端通过支座5铰接在转动底盘12上，电磁喷头4安装在摆杆3上并经软管与水槽连通。电机转轴1沿逆时针方向转动，带动转盘2上的第一连杆一起做圆周运动从而牵动固定在摆杆3上电磁喷头4做45°内的仰角摆动。电磁喷头4末端的软管6跟储水槽7的出水口11连接。

参见图5图6，喷头仰角控制装置14、步进电机和电磁喷头4都固定在可转动180°的转盘底座12上。图像识别测距模块的第一、第二超声波测距模块分别安装在水槽车的两侧；喷头控制模块的水压传感器安装在水槽中以检测水槽的水压变化情况。

本实用新型具体的工作流程：

先确定水槽车跟绿化带的相对位置，调整好水槽车后部转盘底座12的位置，使摄像头面向待浇灌对象。在待浇灌对象上放置一规则标志物，图像识别测距模块根据摄像头采集的图像通过调用OpenCV函数库处理得到绿化带的边缘轮廓，进行相似变形得到两近似平行直线，计算出图像上绿化带的宽度，然后根据图像上规则标志物的尺寸通过比例变换换算出绿化带的实际宽度。再利用超声波测距模块求得水槽车与绿化带近端的距离，从而计算出喷头与绿化带远端的直线距离。环境参数采集模块的温度传感器跟湿度传感器采集当前的温湿度数据以及确定的喷头与绿化带的距离数据通过串口发送到嵌入式控制终端。控制终端的操作人员根据环境情况选择控制模式。由于电磁喷头的的喷射距离跟喷射仰角、喷嘴直径以及工作压力有关，在喷嘴直径确定的情况之下，可以通过改变喷射仰角跟工作压力的方法达到控制喷头喷射距离的目的。根据这一原理，在控制终端通过控制电机来调整喷头仰角。在选择浇灌模式时可以有固定仰角的纵向浇灌模式跟不定仰角的横向浇灌模式，在水槽车行进过程中便能实现自动浇灌作业。该系统能有效减少工作人员的户外工作时间，提高绿化带的浇灌作业效率，同时做到节约水资源，提高市政作业的自动化水平。

Claims (6)

1.一种水车浇灌系统，包括水槽车后部的转动底盘，其特征在于：还包括嵌入式处理器，及分别与嵌入式处理器相连的喷头控制模块、图像识别测距模块与控制终端；喷头控制模块包括喷头仰角控制装置、控制电路、步进电机、水压传感器以及电磁喷头，喷头仰角控制装置、步进电机和电磁喷头安装在转动底盘上，步进电机和电磁喷头分别经控制电路与嵌入式处理器相连；水压传感器设置在水箱内，其信号输出端与嵌入式处理器相连，步进电机输出与喷头仰角控制装置连接。

2.如权利要求1所述的水车浇灌系统，其特征在于：所述喷头仰角控制装置采用曲柄连杆机构。

3.如权利要求2所述的水车浇灌系统，其特征在于：所述喷头仰角控制装置包括转盘、第一连杆、第二连杆和摆杆，转盘固定在转动底盘上，第一连杆一端连接转盘中心并与步进电机输出连接，第二连杆分别与第一连杆另一端和摆杆一端连接，摆杆另一端通过支座铰接在转动底盘上，电磁喷头安装在摆杆上并经软管与水槽连通。

4.如权利要求1、2或3所述的水车浇灌系统，其特征在于：所述图像识别测距模块包括CMOS摄像头和两个超声波测距模块，所述CMOS摄像头安装在固定于转动底盘的桅杆上，所述两个超声波测距模块分别固定在水槽车的两侧，所述CMOS摄像头和两个超声波测距模块分别与所述嵌入式处理器连接。

5.如权利要求4所述的水车浇灌系统，其特征在于：所述控制终端位于水槽车驾驶室内，包括触摸显示屏、存储模块、通讯模块、JTAG接口和电源，它们分别与嵌入式处理器连接。

6.如权利要求5所述的水车浇灌系统，其特征在于：该系统还包括环境参数采集模块，环境参数采集模块包括温度传感器和湿度传感器，所述温度传感器和湿度传感器与所述嵌入式处理器相连。