為此針對(duì)傳統(tǒng)噴藥機(jī)械勞動(dòng)力大效率低下，均一化施藥程度差以及人員安全性低等諸多問題，采用遠(yuǎn)程物聯(lián)網(wǎng)控制技術(shù)與電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)研制了具有遠(yuǎn)程控制及查看數(shù)據(jù)，精準(zhǔn)化噴藥等功能的大棚噴藥機(jī)。
系統(tǒng)集成：
所研制的物聯(lián)網(wǎng)大棚噴藥機(jī)主要有行走系統(tǒng)，控制系統(tǒng)和噴藥系統(tǒng)組成，如圖 1 所示。其中，行走系統(tǒng)包括行走控制裝置、三足鼎立式行走底盤、距離反饋裝置；控制系統(tǒng)包括線上物聯(lián)網(wǎng)控制、線下觸屏控制、溫濕度采集反饋；噴藥系統(tǒng)包括液泵控制器、液泵、風(fēng)機(jī)、噴頭、噴筒等。
手機(jī)由人工操作向物聯(lián)網(wǎng)大棚噴藥機(jī)輸入噴藥距離，噴灑等控制信號(hào)；物聯(lián)網(wǎng)模塊通過串口將接收到的信息發(fā)送給主控芯片，經(jīng)由芯片處理將指令輸入行走控制裝置和液泵控制器。機(jī)器動(dòng)力能量來(lái)源均來(lái)自開關(guān)電源。
硬件結(jié)構(gòu)：
2.1 軌道行走機(jī)構(gòu)
行走機(jī)構(gòu)采用三輪式行走機(jī)構(gòu)如圖 2，在 T 型軌道上運(yùn)行。三輪式行走機(jī)構(gòu)就是一側(cè)具有兩個(gè)行走輪另一側(cè)具有一個(gè)行走輪，經(jīng)測(cè)試同樣能夠滿足穩(wěn)定性的要求。將具有一個(gè)輪子的一側(cè)作為行走機(jī)構(gòu)的動(dòng)力輪。由于輪子的分配不同使得三個(gè)輪承受的壓力不同，獨(dú)輪側(cè)輪子承受的壓力是雙輪側(cè)輪子的兩倍，動(dòng)力輪運(yùn)行時(shí)就不易出現(xiàn)打滑狀況，防滑性能好。機(jī)器按預(yù)定軌道運(yùn)行時(shí)借鑒傳統(tǒng)噴藥機(jī)的限位機(jī)構(gòu)，以耐磨 PU 輪為主體搭建了導(dǎo)向機(jī)構(gòu)如圖3。
導(dǎo)向機(jī)構(gòu)作用：(1)導(dǎo)向；(2)運(yùn)行底盤分別在四角使用四組限位輪，它們緊貼軌道水平受力，在機(jī)器發(fā)生失衡時(shí)會(huì)因?yàn)閿D壓 受到垂直方向的摩檫力，保證了機(jī)器的穩(wěn)定。為了機(jī)器節(jié)省空間主 動(dòng)輪采用鏈條傳動(dòng)將電機(jī)置于底盤的下方節(jié)省空間。
2.2 精準(zhǔn)測(cè)距機(jī)構(gòu)
采用了國(guó)源工控的 TA-4006-200 型米輪，使用脈沖計(jì)數(shù)方式200 脈沖 / 圈，經(jīng)過算法轉(zhuǎn)換距離，單位為米如圖4。
2.3 噴藥機(jī)構(gòu)
采用 120W 大功率風(fēng)機(jī)與高壓霧化噴頭結(jié)合如圖 5，高壓霧化噴頭噴出藥?kù)F經(jīng)由風(fēng)機(jī)鼓動(dòng)從而產(chǎn)生一種彌霧效果，與傳統(tǒng)燃油式彌霧機(jī)相比污染小，并且使彌霧范圍可擴(kuò)大為 10 到 15 米完全滿足各種棚體橫向噴霧的使用要求。
2.4 溫濕度采集
溫濕度采集模塊采用DHT11，由于溫濕度模塊是搭載在噴藥機(jī)上面的。由于這種設(shè)計(jì)的特殊性，噴藥機(jī)運(yùn)行時(shí)會(huì)經(jīng)過需要噴灑的地點(diǎn)，所以就能實(shí)時(shí)采集大棚各個(gè)地點(diǎn)的溫濕度，通過物聯(lián)網(wǎng)傳 輸?shù)綉?yīng)用端(APP)顯示。
2.5 供電方式
本設(shè)備考慮在大棚內(nèi)使用所以搭載 300W 開關(guān)電源，220V 市 電接入后經(jīng)由開關(guān)電源轉(zhuǎn)為 5V 和 12V，5V 為噴藥機(jī)控制器供電，12V 分別為行走電機(jī)，噴藥水泵，風(fēng)機(jī)供電。
軟件設(shè)計(jì)：
3.1 GAgent移植
機(jī)智云物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的 GAgent 移植進(jìn) wifi 模組，GAgent 是機(jī)智云為硬件接入提供的運(yùn)行于通信模組等環(huán)境的嵌入式固件系統(tǒng)，設(shè)備通過GAgent 接入機(jī)智云平臺(tái)。GAgent 主要作用是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，用于連接 設(shè)備數(shù)據(jù)、機(jī)智云、應(yīng)用端(APP)， GAgent 代碼結(jié)構(gòu)如圖6.
3.2 物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程控制協(xié)議處理
在機(jī)智云Aiot開發(fā)平臺(tái)上添加控制系統(tǒng)外設(shè)的設(shè)備節(jié)點(diǎn)，平臺(tái)會(huì)根據(jù)開發(fā)者設(shè)置節(jié)點(diǎn)的需求自動(dòng)生成相應(yīng)的通信協(xié)議，根據(jù)此通信協(xié)議開發(fā)者即可與機(jī)智云平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互 。如圖 7 和圖 8 所示。
結(jié)語(yǔ)：
當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)普及，農(nóng)業(yè)設(shè)備的智能化、信息化同樣也需要跟進(jìn)步伐，該設(shè)備是經(jīng)過多次的實(shí)地調(diào)研后設(shè)計(jì)產(chǎn)生的，能解決大棚內(nèi)噴藥方面的問題。該設(shè)備的設(shè)計(jì)有效提高了蔬菜大棚內(nèi)的噴藥效率，減少了人工噴藥時(shí)大面積噴藥對(duì)人體的損害。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用使得設(shè)備運(yùn)行使用方便，對(duì)于農(nóng)業(yè)信息采集，數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)更加省時(shí)省力。