CN206060915U - 基于嵌入式系统的精准施肥控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于嵌入式系统的精准施肥控制系统，包括变量施肥控制模块、GPS定位系统、显示模块、手机wifi模块、手机终端和变量施肥执行机构，GPS定位系统通过RS232串行接口和变量施肥控制模块连接，将施肥机械定位信息传给变量施肥控制模块进行变量控制，GPS定位系统用于测出施肥机械田间地理位置与速度；变量施肥执行机构包括伺服电机；手机终端输入该伺服电机的转速；手机wifi模块通过RS232串口和变量施肥控制模块连接；显示模块用于显示出施肥机械的地理位置即经纬度，施肥机械的行进速度，以及伺服电机的转速。提高施肥作业质量，并能节省大批劳动力，同时避免了养分在某些地点的过度积累。

Description

基于嵌入式系统的精准施肥控制系统

技术领域

本实用新型涉及农业技术领域，尤其涉及基于嵌入式系统的精准施肥控制系统。

背景技术

我国发展精确农业的基础在部分地区己经基本具备。第一，配方施肥技术己十分成熟并得到广泛应用。配方施肥技术其原理类似于精确农业中的精确施肥技术，只是所采用的手段和工具不同。第二，GPS技术的民用化进程也非常快捷，GPS这项技术在高等院校和省级科研机构己得到广泛应用，相关设备的价格也越来越便宜，己接近于用户可以承受的程度。这为精确农业在我国的应用和推广提供了一定的物质条件。第三，我国在作物生产模拟和作物成产决策支持系统的研究正步入先进国家的先列，尤其是应用研究发展很快。其中，小麦、水稻、棉花等作物的决策支持系统己进入实用化阶段。第四，在经济发达的平原地区和北方大中型国营农场，农业机械的应用己相当普遍。所有这些，都为精确农业技术在我国的应用打下了较好的基础。

但是，中国精准农业发展面临着技术支持不足、信息收集系统不全、专家系统未完善，因而：“精准”程度不高的现状。

1、在生产方式上，我国目前农业生产的基本现状是:没有完全实现农业机械化，没有能够实现变量投入的农业机械。

2、我国目前肥料生产有十几个品种，总产量仅次于美国而位居世界第二位，化肥的使用量居世界第一位。我国化肥总产量占世界的16.6％，总用量占27.5％。据联合国粮农组织(FAO)的统计，化肥对提高农作物产量的作用占40％-60％，而我国的化肥对农作物增产的作用仅占30％-40％。在化肥投入上，我国目前最突出的问题是结构不合理，利用率低，尤其是磷肥的投入普遍偏高，造成养分比例失调，增加了肥料的投入成本。我国肥料平均利用率较发达国家低10％以上，氮肥为30％-35％，磷肥为10％-25％，钾40％-50％。肥料利用率低不仅使生产成本偏高，而且严重污染环境。

3、经营管理水平较低下要表现为没有统一的行业质量标准，产品巾场定位和针对性不明确，没有专门的营销配送网络。而且，计算机管理尚未配套，离准确性和及时性的要求仍有相当大的差距。

4、精确农业是适度规模经营的农业生产模式，而我国目前多数地区实行家庭经营小生产方式。所以，在我国执行精确农业还不能一步到位，以分步执行为宜。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足提供一种基于嵌入式系统的精准施肥控制系统。

本实用新型采用如下技术方案：

一种基于嵌入式系统的精准施肥控制系统，包括变量施肥控制模块、GPS定位系统、显示模块、手机wifi模块、手机终端和变量施肥执行机构，GPS定位系统通过RS232串行接口和变量施肥控制模块连接，将施肥机械定位信息传给变量施肥控制模块进行变量控制，GPS定位系统用于测出施肥机械田间地理位置与速度；变量施肥执行机构包括伺服电机；手机终端用于输入该伺服电机的转速；手机wifi模块通过RS232串口和变量施肥控制模块连接；显示模块用于显示出施肥机械的地理位置即经纬度，施肥机械的行进速度，以及伺服电机的转速。

所述的精准施肥控制系统，变量施肥控制模块选择stm32F107。

所述的精准施肥控制系统，GPS定位系统选择野火WF-NEO-6M GPS定位模块。

所述的精准施肥控制系统，显示模块选用可编程智能LCD即PS-LCD。

本实用新型的有益效果：

1.采用机械作业，保证了作业季节，提高作业质量，增加农业产量；并能节省大批劳动力。

2.避免了养分在某些地点的过度积累，也就抑制了化肥、农药对农产品的污染，减少了水资源的浪费，降低了地下水的污染。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

具体实施方式

以下结合具体实施例，对本实用新型进行详细说明。

参考图1，基于嵌入式系统的精准施肥控制系统，包括变量施肥控制模块、GPS定位系统、显示模块、手机wifi模块、手机终端和变量施肥执行机构，GPS定位系统实现施肥机械位置的定位，变量施肥过程中两次用到GPS定位:一是在农田信息的采集中，对物理位置的确定，既要获取农田的土壤、作物信息，又需要把农田土壤信息和位置信息对应起来，从而需要确定采集点的位置，并以此为依据决策变量施肥；二是进行变量施肥时，由GPS测出施肥机械田间地理位置与速度，从而获得与田间地理位置相对应的施肥量信息，GPS定位系统通过RS232串行接口和变量施肥控制模块连接，将定位信息传给变量施肥控制模块进行变量控制，再通过变量施肥控制模块发送施肥指令。

手机wifi模块通过RS232串口和变量施肥控制模块连接，在读取了某一点的地理位置信息后，从而得到相应的施肥量信息，通过手机输入伺服电机转速，从而对变量施肥执行机构进行间接的控制，从而达到精确施肥的目的。

变量施肥控制模块在接收到GPS定位系统传输的数据信息，进行数据的处理，再通过RS232串口通讯将数据传输给显示模块进行显示，从而显示出施肥机械的地理位置即经纬度，施肥机械的行进速度，以及电机的转速，再通过事先储存的地块施肥信息，从而决定该点的施肥量信息。

通过GPS定位系统事先分析该田地的变量施肥信息，进行施肥时GPS定位系统负责实时接收施肥机械的位置信息并通过串口传入变量施肥控制模块，变量施肥控制模块根据相应的施肥机械位置信息通过显示模块进行位置、转速等信息的显示，从施肥信息数据库中查找出当前位置需要的施肥量，将结果发送到进行变量作业的变量施肥执行机构中，从而控制施肥机械的施肥量。

变量施肥控制模块(CPU)选择stm32F107，stm32系列是专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用而设计的ARM Cortex-M3内核。

GPS定位系统选择野火WF-NEO-6M GPS定位模块，WF-NEO-6M GPS是野火设计的高性能、低功耗GPS定位模块。它采用u-blox公司的NEO-6M模组方案，可以通过串口及USB接口向单片机系统和电脑输出GPS定位信息。

显示模块选用可编程智能LCD(即Programmable Smart LCD，简称PS-LCD)是一种包含LCD显示屏、LCD控制器、触摸屏、人机界面处理系统和通讯接口于一体的智能显示模组，通过可选的通讯接口与外部控制单元(如：51单片机、ARM、DSP、PC、PLC、总线设备等)连接，即可实现系统的人机交互界面。由于PS-LCD搭载了专用图形操作系统GoUI，通过PC上的可视化组态编辑软件，用户无需专业图形编程知识，“0”代码即可轻松设计和生成系统所需图形界面。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于嵌入式系统的精准施肥控制系统，其特征在于，包括变量施肥控制模块、GPS定位系统、显示模块、手机wifi模块、手机终端和变量施肥执行机构，GPS定位系统通过RS232串行接口和变量施肥控制模块连接，将施肥机械定位信息传给变量施肥控制模块进行变量控制，GPS定位系统用于测出施肥机械田间地理位置与速度；变量施肥执行机构包括伺服电机；手机终端输入该伺服电机的转速；手机wifi模块通过RS232串口和变量施肥控制模块连接；显示模块用于显示出施肥机械的地理位置即经纬度，施肥机械的行进速度，以及伺服电机的转速。

2.根据权利要求1所述的精准施肥控制系统，其特征在于，变量施肥控制模块选择stm32F107。

3.根据权利要求1所述的精准施肥控制系统，其特征在于，GPS定位系统选择野火WF-NEO-6M GPS定位模块。

4.根据权利要求1所述的精准施肥控制系统，其特征在于，显示模块选用可编程智能LCD即PS-LCD。