智能煙苗定量澆水的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種智能煙苗定量澆水機，包括機架、檢測控制系統(tǒng)、光箱、電瓶、儲水罐、電磁閥、水箱和潛水泵；水箱安裝在機架上；檢測控制系統(tǒng)封裝在檢測控制盒中，檢測控制盒固定在光箱頂部的檢測控制系統(tǒng)安裝口上；攝像頭固定在光箱中的攝像頭懸掛架上面，攝像頭尾部通過數(shù)據(jù)線與ARM控制板相連，光箱通過光箱懸掛架固定在智能煙苗定量澆水機尾部；儲水罐安裝在光箱尾部。本實用新型提供的智能煙苗定量澆水機能夠通過機器視覺技術(shù)準確的檢測出煙苗位置，ARM控制板中的程序和繼電器控制電路能夠控制電磁閥完成煙苗的澆水作業(yè)，澆水效果滿足農(nóng)藝要求，可實現(xiàn)連續(xù)、高效、自動化作業(yè)。
【專利說明】智能煙苗定量澆水機
(—)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提供了一種智能煙苗定量澆水機，屬于煙草田間管理機械。
(二)【背景技術(shù)】
[0002]煙草是我國主要經(jīng)濟作物之一，種植煙草已成為增加農(nóng)民收入和財政稅收的重要組成部分。在煙草的生長期間，水分直接影響著煙草的生長發(fā)育、生理生化代謝以及產(chǎn)量和品質(zhì)。但是，我國北方降水少，每年的降水量遠遠達不到煙草生長所需的水量；南方雨水雖然比較充沛，但分配很不均勻，梅雨季節(jié)雨量過于集中，其他時間相對較少，與煙草的整個生產(chǎn)過程不能相對應，常造成旺長期缺水，而成熟采烤期雨水過多的現(xiàn)象。因此，實現(xiàn)煙草的機械化、自動化澆水是保障煙農(nóng)經(jīng)濟效益的有效措施，也是目前煙草生產(chǎn)亟待解決的重大問題。
[0003]我國的煙草田間管理機械雖然取得了一定的進步，但是，與煙草生產(chǎn)各環(huán)節(jié)對應的生產(chǎn)機械中，深耕起壟、覆膜、移栽等機械多，而與澆水作業(yè)相配套的澆水機械卻仍未問世，使得在澆水這一環(huán)節(jié)費時費力，大多數(shù)地方還是以人工或畜力為主，機械化程度相當?shù)?，無法按需澆水，即浪費了水資源，又無法將澆水量控制在煙草生長所需要的最佳范圍。即便是如美國、日本等發(fā)達國家也未有專門的煙草澆水機械來完成澆水作業(yè)。所以，研究智能煙苗定量澆水機可以大大節(jié)約水資源，減少人力的投入，縮短勞動時間，減輕勞動強度，對獲得優(yōu)產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的煙草和提高作業(yè)效率具有重要的意義。
(三)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供了一種智能煙苗定量澆水機，既解決了人工澆水勞動強度大的問題，又可控制煙苗的澆水量和澆水位置，避免了水資源的浪費。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0006]所述的智能煙苗定量澆水機包括機架、檢測控制系統(tǒng)、光箱、電瓶、儲水罐、電磁閥、水箱和潛水泵。
[0007]所述的機架包括發(fā)動機、變速箱和行走系統(tǒng)。發(fā)動機通過變速箱將動力傳遞給行走系統(tǒng)帶動整機前進，該變速箱有兩個前進擋和兩個后退檔，可以滿足澆水機所需要的行進速度，傳動穩(wěn)定、可靠。行走系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、配合合理、質(zhì)量輕、強度大、調(diào)整方便、穩(wěn)定性強、經(jīng)濟實用、制造成本低、用途廣泛，通過絲杠還可以調(diào)整作業(yè)高度，適合不同地段的澆水作業(yè)。
[0008]所述的檢測控制系統(tǒng)由攝像頭、ARM控制板和繼電器控制電路組成。檢測控制系統(tǒng)封裝在檢測控制盒中，檢測控制盒固定在光箱頂部的檢測控制系統(tǒng)安裝口上。兩個12V電瓶串聯(lián)后，通過電源轉(zhuǎn)換模塊將24V電壓轉(zhuǎn)換成5V給ARM控制板和繼電器控制電路供電，所有負極接地。攝像頭固定在光箱中的攝像頭懸掛架上面，攝像頭上下位置、前后位置可調(diào)，攝像頭尾部通過數(shù)據(jù)線與ARM控制板相連，并通過數(shù)據(jù)線將所獲取的數(shù)據(jù)傳遞給ARM控制板。ARM控制板的信號輸出端與繼電器控制電路相連，繼電器控制電路中的繼電器I號弓丨腳與兩個12V電瓶串聯(lián)后的24V正極相連，2號引腳與電磁閥正極相連。向ARM控制板中輸入設定好的程序(輸入的程序包括彩色圖像處理程序和信號輸出控制程序，可實現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的處理與控制信號的輸出等功能)，通過調(diào)節(jié)ARM控制板內(nèi)的程序來控制繼電器中電控開關(guān)閉合時間的長短，從而控制電磁閥打開時間的長短和澆水量的大小。
[0009]所述的光箱由五個塑料板組成，每個塑料板均由表面不反光，不透光的材料制造，起到防靜電和隔絕外界光線的目的。光箱通過光箱懸掛架固定在智能煙苗定量澆水機尾部，光箱懸掛架高度可調(diào)。光箱頂部開有一個檢測控制系統(tǒng)安裝口，用以安裝檢測控制系統(tǒng)。光箱內(nèi)部均勻安裝多個LED燈條，LED燈條采用并聯(lián)方式與一個12V電瓶連接，燈條負極接地。光箱頂部與光箱長邊平行的中心線上垂直安裝攝像頭固定架，攝像頭安裝架(攝像頭安裝架包括套筒和懸掛板)通過套筒可活動的套在攝像頭固定架外面，通過調(diào)節(jié)套筒在攝像頭固定架上的位置來調(diào)整攝像頭離煙壟的高度，從而實現(xiàn)攝像頭的高度調(diào)節(jié)。懸掛板與套筒垂直固定安裝，在懸掛板兩側(cè)(即沿煙壟兩側(cè))對稱設有多對攝像頭固定孔，攝像頭通過攝像頭固定孔安裝在懸掛板上；通過改變攝像頭的安裝位置可以改變攝像頭沿水平方向的位置，從而實現(xiàn)攝像頭在光箱中前后位置(以澆水機行進方向為前)的調(diào)節(jié)。作業(yè)時保證攝像頭在煙壟的正上方。
[0010]所述的儲水罐安裝在光箱尾部(澆水機的最后方)，為澆水作業(yè)儲存水源。儲水罐上方開有兩個圓柱孔，一個圓柱孔通過輸水管與潛水泵的出水口相連，儲水罐另外一個圓柱孔通過輸水管與水箱相通。
[0011]所述的電磁閥通過螺紋連接安裝在儲水罐下部，電磁閥與攝像頭的水平距離為100?150mm。電磁閥米用兩個12V電瓶串聯(lián)供電，電磁閥正極與繼電器的2號引腳相連，負極接地。
[0012]所述的水箱安裝在機架上，可實現(xiàn)澆水機長時間作業(yè)。
[0013]所述的潛水泵安置在水箱里，采用兩個12V電瓶串聯(lián)為潛水泵供電，負極接地。潛水泵出水口通過輸水管和儲水罐相連，可不斷向儲水罐供水，保證儲水罐時刻充滿水。
[0014]所述的電瓶安裝在機架上，為監(jiān)測控制系統(tǒng)、所有的LED燈條、潛水泵和電磁閥供電。
[0015]本發(fā)明提供的智能煙苗定量澆水機能夠通過機器視覺技術(shù)準確的檢測出煙苗位置，將事先根據(jù)農(nóng)藝要求設定好的程序存入ARM控制板的SD卡中，設定程序包括彩色圖像處理程序、信號輸出控制程序(包括檢測到一顆煙苗時繼電器開關(guān)的時間)等；攝像頭在行進中將獲取的圖像信息發(fā)送給ARM控制板，ARM控制板中彩色圖像處理程序?qū)π畔⑦M行處理，以確定煙苗的位置，同時根據(jù)處理結(jié)果控制繼電器開關(guān)，從而控制電磁閥打開或關(guān)閉，達到定量澆水的目的。ARM控制板中的程序和繼電器控制電路能夠控制電磁閥完成煙苗的澆水作業(yè)，澆水效果滿足農(nóng)藝要求，可實現(xiàn)連續(xù)、高效、自動化作業(yè)。
(四)【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的整機結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖2是本發(fā)明光箱結(jié)構(gòu)圖。
[0018]圖3是本發(fā)明攝像頭安裝架圖。
[0019]圖4是本發(fā)明的工作流程圖。[0020]圖中:1.轉(zhuǎn)向離合2.行走離合3.輸水管4.水箱5.潛水泵6.電瓶7.變速箱
8.發(fā)動機9.高度調(diào)節(jié)絲杠10.發(fā)動機固定架11.行走系統(tǒng)12.光箱懸掛架13.光箱14.檢測控制系統(tǒng)15.攝像頭16.攝像頭懸掛架17.電磁閥18.儲水罐19.LED燈條20.檢測控制系統(tǒng)安裝口 21.攝像頭固定架22.套筒23.懸掛板24.攝像頭固定孔
(五)【具體實施方式】
[0021]以下【具體實施方式】用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0022]實施例1
[0023]本實施例中，將光箱懸掛架(12)安裝在機器的后下方，光箱(13)內(nèi)部固定有八個LDE燈條(19)，八個LED燈條(19)采用并聯(lián)方式對稱分布在光箱(13)的兩個矩形側(cè)壁內(nèi)側(cè)，用一個12V電壓的電瓶(6)給八個LED燈條(19)供電。[0024]檢測控制系統(tǒng)(14)用螺栓固定在光箱的檢測控制裝置安裝口(20)上，用電源轉(zhuǎn)換模塊將兩個電瓶(6)串聯(lián)后的24V電壓轉(zhuǎn)換為5V電壓來給檢測控制系統(tǒng)(14)供電。攝像頭(15)固定在光箱內(nèi)部的攝像頭懸掛架(16)上面，工作時攝像頭(15)在煙壟的正上方。繼電器控制電路的輸出端與電磁閥(17)相連。
[0025]儲水罐(18)焊接在光箱(13)尾部，儲水罐(18)上方開有兩個圓柱形孔，一個圓柱孔通過輸水管(3)與水箱(4)中潛水泵(5)的出水口相連，儲水罐(18)另外一個圓柱孔通過輸水管伸入水箱中。
[0026]電磁閥(17)通過螺紋連接安裝在儲水罐(18)下部，采用兩個12V電瓶(6)串聯(lián)后供電。電磁閥(17)與攝像頭(15)的水平距離為100~150mm，工作時電磁閥(17)在煙壟的正上方。
[0027]水箱(4)里面存有IOOKg水，可實現(xiàn)澆水機長時間作業(yè)。潛水泵(5)安置在水箱里，采用兩個12V電瓶(6)串聯(lián)后為潛水泵(5)供電，負極接地。潛水泵(5)出水口通過輸水管(3)和儲水罐(18)相連，工作時打開潛水泵(5)開關(guān)，使水通過潛水泵(5)和兩個輸水管(3)輸入儲水罐(18)中，保證儲水罐(18)時刻充滿水。
[0028]工作時首先調(diào)整智能煙草定量澆水機，使攝像頭(15)位于煙壟中心線正上方，然后根據(jù)壟高調(diào)節(jié)高度調(diào)節(jié)絲杠(9)以調(diào)整整機高度，使?jié)菜畽C作業(yè)過程中避開作物，以免對作物造成損傷；調(diào)節(jié)攝像頭懸掛架，使得攝像頭(15)距離壟頂平面10~15cm。打開行走離合，變速箱(7)將來自發(fā)動機(8)的動力傳遞給行走系統(tǒng)(11)，從而帶動澆水機的前進。打開ARM控制板開關(guān)和潛水泵(5)開關(guān)，此時ARM控制板向繼電器控制電路輸出高電平信號，繼電器中的電控開關(guān)處于打開狀態(tài)；與ARM控制板上連接的攝像頭(15)在澆水機行走過程中獲取圖像數(shù)據(jù)，攝像頭(15)將圖像數(shù)據(jù)傳遞給ARM控制板，ARM控制板對攝像頭取得的圖像數(shù)據(jù)進行處理(在ARM控制板中已事先存儲圖像處理程序和控制信號輸出程序)，如果所獲取的數(shù)據(jù)在所設定的數(shù)據(jù)范圍內(nèi)(不同的顏色存儲到ARM控制板上的數(shù)據(jù)是不一樣的，因煙草為綠色，所以通過大量實驗得出存儲在ARM控制板的程序中代表綠色的數(shù)據(jù)范圍)，則認為檢測到煙草位置。此時ARM控制板向繼電器控制電路輸出的信號由高電平轉(zhuǎn)為低電平，繼電器控制電路接收到該低電平信號后，位于繼電器中的電控開關(guān)閉合，電磁閥(17)得電導通，開始澆水。澆水量可以通過電磁閥(17)打開的時間長短來控制，電磁閥
(17)打開時間與繼電器電控開關(guān)閉合的時間一致，繼電器電控開關(guān)閉合的時間與ARM控制板輸出的低電平信號時間一致，ARM控制板輸出低電平信號的時間由ARM控制板中設定的程序控制，繼電器開關(guān)閉合的時間可事先設定。
[0029]所選ARM控制板的主頻為f，則ARM控制板的時鐘周期為
【權(quán)利要求】
1.一種智能煙苗定量澆水機，其特征在于包括機架、檢測控制系統(tǒng)、光箱、電瓶、儲水罐、電磁閥、水箱和潛水泵； 所述的機架包括發(fā)動機、變速箱和行走系統(tǒng)；發(fā)動機通過變速箱將動力傳遞給行走系統(tǒng)帶動整機前進，所述的變速箱設有兩個前進擋和兩個后退檔；所述的水箱安裝在機架上； 所述的檢測控制系統(tǒng)由攝像頭、ARM控制板和繼電器控制電路組成；檢測控制系統(tǒng)封裝在檢測控制盒中，檢測控制盒固定在光箱頂部的檢測控制系統(tǒng)安裝口上；ARM控制板的信號輸出端與繼電器控制電路相連，繼電器控制電路中的繼電器I號引腳與兩個12V電瓶串聯(lián)后的24V正極相連，2號引腳與電磁閥正極相連； 所述的光箱由五個塑料板組成；光箱通過光箱懸掛架固定在智能煙苗定量澆水機尾部，光箱懸掛架高度可調(diào)；光箱內(nèi)部均勻安裝多個LED燈條，全部LED燈條采用并聯(lián)方式與一個12V電瓶連接，LED燈條負極接地；光箱頂部與光箱長邊平行的中心線上垂直安裝攝像頭固定架，攝像頭安裝架通過套筒可活動的套在攝像頭固定架外面；攝像頭安裝架位置可調(diào)；所述的攝像頭安裝架包括套筒和懸掛板，懸掛板與套筒垂直固定安裝，在懸掛板兩側(cè)對稱設有多對攝像頭固定孔，攝像頭通過攝像頭固定孔安裝在懸掛板上；攝像頭上下位置、前后位置可調(diào)；攝像頭尾部通過數(shù)據(jù)線與ARM控制板相連； 所述的儲水罐安裝在光箱尾部；潛水泵安置在水箱里，儲水罐上方開有兩個圓柱孔，一個圓柱孔通過輸水管與潛水泵的出水口相連，儲水罐另外一個圓柱孔通過輸水管與水箱相通； 所述的電磁閥安裝在儲水罐下部，電磁閥與攝像頭的水平距離為100?150mm ;電磁閥采用兩個12V電瓶串聯(lián)供電，電磁閥正極與繼電器的2號引腳相連，負極接地。
【文檔編號】A01G25/16GK203661744SQ201320678707
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月30日
【發(fā)明者】劉雙喜, 王金星, 范連祥, 劉杰, 傅生輝, 牟華偉, 孟凡榮 申請人:山東農(nóng)業(yè)大學