精准果树红外自动喷药控制系统总体设计与研究

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1、为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。精准果树红外自动喷药控制系统总体设计与研究　　摘要：该控制系统涵盖三大组成部分：果树信息检测用以检测果树的有无和果实间隙；药液回路系统通过对传输装置、液泵、汽油机、电磁阀、喷头、喷杆的设计，形成完整的药液回路装置系统；控制器用以实现硬件的整体控制，包括是否喷洒农药等。　　关键词：信息检测；药液回路；控制器；精准红外扫描；步进电机　　1.总体设计思路　　喷

2、药系统总体的设计如图1-1，整个系统的果树信息检测通过红外光电开关实现果树有无和间距的检测，其中，转速控制电路通过对步进电机的控制，实现对曲柄滑块的运动的控制，从而进行多方向和角度的扫描。其基本工作过程如下：　　信息检测系统通过电机对曲柄滑块的控制，进行果树的扫描；　　若扫描到果树，则光电开关输出开信号传送给控制器，总控制器将信号传输到电磁阀，实现电磁阀的开控制；若未扫描到果树，则光电开关输出闭信号传送给控制器，总控制器将信号传输到电磁阀，实现电磁阀的关控制；为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源

3、运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　电磁阀收到开信号后，三缸柱塞泵通过药液回路系统抽送农药，实施喷洒；电磁阀收到关信号后，三缸柱塞泵不抽送药液，不进行喷药动作；　　通过电磁阀的开关控制，进行果树间歇式的喷药。　　2.果树信息检测系统　　果树信息检测系统的基本技术是采用红外

4、光电开关进行红外扫描，获取是否有果树和果树间距的测量值，从而控制决定是否采取喷药动作[1]，通过信息检测系统，实现了精准果树精准间歇式喷药，避免农药的浪费，提供农药利用率，降低农药对土壤和环境的污染。　　红外光电信息检测　　检测装置的选择　　信息检测系统通常采用的方式有红外扫描技术，超声波技术、图像传感技术，具体如下：　　超声波传感器　　通过超声波的发射和接收之间的时间差进行超声波探测，实现精准果树果树的喷药。国内外采用超声波技术在喷雾上取得了一定的进展。　　但是其存在的主要缺陷是：波束发散、超声波仪器价格较为昂贵的缺陷，波束发

5、散的缺陷会导致超声波传感器检测果树距离时，定位精度不高的问题，不能做到精准的农药喷洒过程。　　图像传感器为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　图像传感技术是将图像传感器安装在喷药机械装置上，通过机器视觉技

6、术分析精准果树树木图形和颜色，针对有树木的位置和病害部位进行专门的喷药操作。　　然而，图像传感技术在精准果树喷药系统中存在图像获取信息量大，处理数据量大的问题，这些问题会导致控制器发出的信号出现延时情况，也不能很好地进行精准果树农药的精准喷洒。　　红外扫描传感器　　通过红外光电信号的扫描实现对果树的检测，红外传感器具有扫描速度快，效率高，灵敏度高，精准度高的优点，而且红外光不受到外界光束的影响。在果树检测的精准度和效率上都是最佳选择。　　红外光电开关工作原理　　红外探测器对红外线的接收和发射方式主要是直射式和反射式两种方式。其中

7、，直射式是将红外发射和接收模块放置在有一定间距的两端，靶标遮挡光波的传播方向，通过控制器发出相关指令，做出相关动作；反射式是将红外发射和接收模块放置在同一端，通过发射模块发出红外光，经靶标反射回接收模块，进而通过控制器发出相关指令。两种方式的红外探测器相比，反射式的红外探测器结构更简单，操作更方便。研究采用反射式红外探测器，通过光电开关的动作进行喷药，拟定选用ES50-D08NK型光电开关。为了充分发挥“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备的作用，我们不仅把资源运用于课堂教学，还利用系统的特色栏目开展课外活动，对学生进行安全教育、

8、健康教育、反邪教教育等丰富学生的课余文化生活。为了确保“教学点数字教育资源全覆盖”项目设备正常使用，我校做到安装、教师培训同步进行。设备安装到位后，中心校组织各学点管理人员统一到县教师进修学校进行培训，熟悉系统的使用和维护。　　其工作原理是通过被检测物体遮挡红外