自走式喷杆喷雾机车载信息系统及作业质量可视化方法技术方案

本发明专利技术公开了自走式喷杆喷雾机车载信息系统及作业质量可视化方法。所述系统包括输入显示模块、信息采集模块、GPS定位模块、数据存储模块和供电模块；信息采集模块包括环境信息采集模块，作业机具信息采集模块和喷雾系统信息采集模块。该系统安装于自走式喷杆喷雾机上；机具作业时，信息采集模块的传感器和GPS定位模块工作；核心处理模块通过作业区域可视化方法将信息采集模块所采集的数据与GPS定位模块所采集的位置信息协调处理得到作业质量信息；显示屏实时显示处理结果；数据存储模块存储作业数据。本系统能够采集自走式喷杆喷雾机田间作业信息，将田间作业信息可视化，为作业质量评价提供依据。

Vehicle information system and operation quality visualization method for self-propelled sprayer sprayer

The invention discloses a vehicle borne information system and a working quality visualization method for the self - walking sprayer sprayer. The system includes input display module, information acquisition module, GPS positioning module, data storage module and power supply module. The information collection module includes environmental information collection module, operation machine information acquisition module and spray system information acquisition module. The system is installed on the self-propelled boom sprayer; equipment operation, sensors and GPS positioning module information acquisition module; the core processing module through the visualization method of operation area information collection module collects data with the GPS positioning module collected location information processing operations coordination quality information display real-time display and processing; the data storage module stores data operations. This system can collect the field work information of the self-propelled sprayer, visualize the information of the field work, and provide the basis for the evaluation of the job quality.

【技术实现步骤摘要】
自走式喷杆喷雾机车载信息系统及作业质量可视化方法
本专利技术涉及植保机械信息采集领域，具体为一种适用于自走式喷杆喷雾机的田间作业信息采集系统。
技术介绍
随着“节约资源”、“保护生态环境”等口号的提出，防治植物病虫从全面单一均匀施药往定向选择性施药的方向发展，这意味着植保机械需要向着自动化、智能化和现代化的方向发展。目前，对于自走式喷杆喷雾机的研究主要集中在喷杆悬架的设计和变量喷雾方面，而对作业环境和作业机具的作业状态、作业面积关注比较少，尤其缺乏作业质量的评价依据。因此，为自走式喷杆喷雾机提供作业质量评估依据为当前急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术针对以上问题，提出一种适用于自走式喷杆喷雾机的车载信息系统，能够实时地监控环境信息、作业机具信息和喷雾系统信息，提供给作业人员作为参考，并且通过作业质量可视化方法将作业情况可视化显示，实现作业信息可视化，为作业质量评价提供依据，从而为作业方案改进提供参考，具有较好的推广应用价值。本专利技术所采用的具体方案如下：自走式喷杆喷雾机车载信息系统，安装在自走式喷杆喷雾机上，包括控制盒，控制盒一面装有电容触摸液晶显示屏，控制盒的左上角连接有一根天线，控制盒背面有一个电池槽，控制盒侧边有一个SD卡槽，其中，控制盒内部装有核心处理器；核心处理器与环境信息采集模块相连；核心处理器与作业机具信息采集模块相连；核心处理器与喷雾系统信息采集模块相连；核心处理器与数据存储模块相连；核心处理器与GPS定位模块相连；核心处理器与显示模块相连；控制盒内还装有供电模块。所述核心处理器通过IIC总线分别与环境信息采集模块、作业机具信息采集模块和喷雾系统信息采集模块相连。所述供电模块包括一块太阳能板、一块9V充电锂电池、电源稳压模块、A/D转换模块和MCU1，其中，太阳能板、充电锂电池分别与A/D转换模块、电源稳压模块相连；A/D转换模块与MCU1相连；太阳能板电压信号经A/D转换模块转换成数字信号传送给MCU1，当太阳能板提供的电压值稳定在设定区间内时，MCU1选择太阳能板供电，否则选择电池供电；所述电源稳压模块将电源电压稳定在设定值，供给系统。所述数据存储模块包括SD卡和SD卡读写模块，其中，所述SD卡读写模块与核心处理器相连；SD卡与SD卡读写模块相连；存储信息采集模块采集的作业环境数据、作业机具数据、喷雾系统数据和作业机具位置数据。所述作业环境信息采集模块包括温度传感器、温度信号处理模块、湿度传感器、湿度信号处理模块和MCU2，其中，温度传感器与温度信号处理模块相连，温度信号处理模块与MCU2相连；湿度传感器与湿度信号处理模块相连；湿度信号处理模块与MCU2相连；所述温度传感器和所述湿度传感器分别采集温度信息和湿度信息，经信号处理模块处理后，通过MCU2发送到IIC总线上，由核心处理器接收。所述作业机具信息采集模块包括霍尔速度传感器、速度信号处理模块和MCU3，其中，霍尔速度传感器与速度信号处理模块相连；速度信号处理模块与MCU3相连；所述霍尔速度传感器采集速度信号，经所述速度信号处理模块处理后，通过MCU3发送到IIC总线上，由核心处理器接收。所述喷雾系统信息采集模块包括喷头压力采集模块、喷杆高度检测模块、药箱液位检测模块和MCU4。所述喷头压力采集模块包括压力传感器和压力信号处理模块；所述喷杆高度检测模块包括超声波传感器和超声波信号处理模块；所述药箱液位检测模块包括药箱液位传感器和液位信号处理模块；其中，压力传感器与压力信号处理模块相连；压力信号处理模块与MCU4相连；超声波传感器与超声波信号处理模块相连；超声波信号处理模块与MCU4相连；液位传感器与液位信号处理模块相连；液位信号处理模块与MCU4相连；所述压力传感器、所述超声波传感器和所述液位传感器分别采集压力信息、超声波信息和液位信息，经所述信号处理模块处理后，通过MCU4发送到IIC上，由核心处理器接收。所述GPS定位模块包括GPS定位芯片、GPS信号处理模块、射频信号接收器和接收天线，其中，GPS定位芯片与GPS信号处理模块相连；GPS信号处理模块与核心处理器相连；且GPS芯片的输入端连接有射频信号接收器；射频信号接收器上还安装有接收天线；实时定位作业机具的作业位置。上述的自走式喷杆喷雾机作业信息采集系统及作业区域可视化方法，其特征在于具体步骤如下：(1)工作人员通过手持GPS设备测定作业地块边界关键点，并且预先测量喷杆长度和喷头喷幅，输入到所述自走式喷杆喷雾机车载信息系统；(2)所述自走式喷杆喷雾机车载信息采集系统根据所录入的作业地块边界关键点生成作业任务图；(3)所述自走式喷杆喷雾机车载信息系统融合GPS定位模块采集到的作业机具的位置信息、喷杆长度和喷头喷幅，生成喷杆喷雾机实际作业图，所述喷杆喷雾机实际作业图包括正常喷洒区域、机具打滑区域、重喷区域和漏喷区域；(4)所述自走式喷杆喷雾机车载信息系统根据所述作业任务图和喷杆喷雾机实际作业图分别算出所需作业面积和重喷面积、漏喷面积，并且计算得到重喷率和漏喷率。上述步骤(2)中，所述自走式喷杆喷雾机车载信息系统中需要输入的边界关键点分为直线边界关键点和曲线边界关键点；对于直线部分的边界，需要在系统输入两个关键点；对于曲线部分的边界，需要在系统中输入三个关键点。上述步骤(3)中，所述自走式喷杆喷雾机车载信息系统根据所采集到的作业机具位置信息生成喷杆喷雾机作业轨迹；自走式喷杆喷雾机车载信息系统根据喷杆长度和喷头喷幅生成药液覆盖区域图；药液覆盖区域图中的点D以喷杆喷雾机作业轨迹为其运动轨迹，垂直于喷杆喷雾机作业轨迹的方向为其运动方向生成喷杆喷雾机实际作业图；喷杆喷雾机实际作业图中发生重合区域判定为重喷区域；喷杆喷雾机实际作业图中未覆盖区域判定为漏喷区域；如果系统检测到车轮转速不为0，并且机具位置信息不变，判定为作业机具打滑区域；其余区域判定为正常区域。与现有技术相比，本专利技术具有一下优点：(1)获取自走式喷杆喷雾机作业过程中运行状态；(2)对自走式喷杆喷雾机作业数据处理可视化显示，为作业质量评价提供依据；(3)为作业人员以后作业方案改进提供参考。附图说明图1为本专利技术的模块结构示意图。图2为本专利技术的作业质量可视化方法中的药液覆盖区域示意图具体实施方式下面结合附图，对本专利技术方案作进一步详细说明。如图所示，本专利技术方案：一种适用于自走式喷杆喷雾机的车载信息系统，包括一个控制盒，安装在自走式喷杆喷雾机上；所述控制盒外部一面安装有显示屏；所述控制内部有核心处理；所述核心处理器分别与环境信息采集模块、机具信息采集模块、喷雾系统信息采集模块、GPS定位模块相连；所述核心处理器利用作业区域可视化方法将信息采集模块采集的数据融合处理，通过显示屏显示给作业人员；所述核心处理器还与数据存储模块相连接，所述数据存储模块存储数据；所述主控机盒内还设有供电模块，用于对各模块的供电。所述核心处理器采用型号为STM32F407的处理芯片，所述核心处理的周围连接有显示模块、GPS定位模块、数据存储模块、作业环境信息采集模块、作业机具信息采集模块和喷雾系统信息采集模块；其中所述作业环境信息采集模块、所述作业机具信息采集模块和所述喷雾系统信息采集模块通过IIC总线与所述核心处理器进行通信；所述核心处理器负责整个系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
自走式喷杆喷雾机车载信息系统，安装在自走式喷杆喷雾机上，其特征在于：所述车载信息系统包括一个控制盒，控制盒包括一个核心处理器和供电模块，核心处理器分别与环境信息采集模块、作业机具信息采集模块相连、喷雾系统信息采集模块、数据存储模块相连、GPS定位模块相连、显示模块相连；所述作业环境信息采集模块包括温度传感器、温度信号处理模块、湿度传感器、湿度信号处理模块和MCU2，其中，温度传感器与温度信号处理模块相连，温度信号处理模块与MCU2相连；湿度传感器与湿度信号处理模块相连；湿度信号处理模块与MCU2相连；所述温度传感器和所述湿度传感器分别采集温度信息和湿度信息，经信号处理模块处理后，通过MCU2发送到IIC总线上，由核心处理器接收；所述作业机具信息采集模块包括霍尔速度传感器、速度信号处理模块和MCU3，其中，霍尔速度传感器与速度信号处理模块相连；速度信号处理模块与MCU3相连；所述霍尔速度传感器采集速度信号，经所述速度信号处理模块处理后，通过MCU3发送到IIC总线上，由核心处理器接收；所述喷雾系统信息采集模块包括喷头压力采集模块、喷杆高度检测模块、药箱液位检测模块和MCU4；所述喷头压力采集模块包括压力传感器和压力信号处理模块；所述喷杆高度检测模块包括超声波传感器和超声波信号处理模块；所述药箱液位检测模块包括药箱液位传感器和液位信号处理模块；其中，压力传感器与压力信号处理模块相连；压力信号处理模块与MCU4相连；超声波传感器与超声波信号处理模块相连；超声波信号处理模块与MCU4相连；液位传感器与液位信号处理模块相连；液位信号处理模块与MCU4相连；所述压力传感器、所述超声波传感器和所述液位传感器分别采集压力信息、超声波信息和液位信息，经所述信号处理模块处理后，通过MCU4发送到IIC上，由核心处理器接收。核心处理器负责整个系统的核心处理工作：整个系统控制程序通过程序烧录电路烧入所述核心处理器，所述核心处理器根据操作人员需要向相应的模块请求数据，收到请求数据指令的模块将所采集的数据通过IIC总线发送给核心处理器，所述核心处理器将收到的数据按照设定的算法融合处理。...

【技术特征摘要】
1.自走式喷杆喷雾机车载信息系统，安装在自走式喷杆喷雾机上，其特征在于：所述车载信息系统包括一个控制盒，控制盒包括一个核心处理器和供电模块，核心处理器分别与环境信息采集模块、作业机具信息采集模块相连、喷雾系统信息采集模块、数据存储模块相连、GPS定位模块相连、显示模块相连；所述作业环境信息采集模块包括温度传感器、温度信号处理模块、湿度传感器、湿度信号处理模块和MCU2，其中，温度传感器与温度信号处理模块相连，温度信号处理模块与MCU2相连；湿度传感器与湿度信号处理模块相连；湿度信号处理模块与MCU2相连；所述温度传感器和所述湿度传感器分别采集温度信息和湿度信息，经信号处理模块处理后，通过MCU2发送到IIC总线上，由核心处理器接收；所述作业机具信息采集模块包括霍尔速度传感器、速度信号处理模块和MCU3，其中，霍尔速度传感器与速度信号处理模块相连；速度信号处理模块与MCU3相连；所述霍尔速度传感器采集速度信号，经所述速度信号处理模块处理后，通过MCU3发送到IIC总线上，由核心处理器接收；所述喷雾系统信息采集模块包括喷头压力采集模块、喷杆高度检测模块、药箱液位检测模块和MCU4；所述喷头压力采集模块包括压力传感器和压力信号处理模块；所述喷杆高度检测模块包括超声波传感器和超声波信号处理模块；所述药箱液位检测模块包括药箱液位传感器和液位信号处理模块；其中，压力传感器与压力信号处理模块相连；压力信号处理模块与MCU4相连；超声波传感器与超声波信号处理模块相连；超声波信号处理模块与MCU4相连；液位传感器与液位信号处理模块相连；液位信号处理模块与MCU4相连；所述压力传感器、所述超声波传感器和所述液位传感器分别采集压力信息、超声波信息和液位信息，经所述信号处理模块处理后，通过MCU4发送到IIC上，由核心处理器接收。核心处理器负责整个系统的核心处理工作：整个系统控制程序通过程序烧录电路烧入所述核心处理器，所述核心处理器根据操作人员需要向相应的模块请求数据，收到请求数据指令的模块将所采集的数据通过IIC总线发送给核心处理器，所述核心处理器将收到的数据按照设定的算法融合处理。2.如权利要求1所述的自走式喷杆喷雾机车载信息系统，其特征在于：所述控制盒一面装有电容触摸液晶显示屏，所述核心处理器将信息采集模块采集的数据按照设定的算法融合处理，通过显示屏显示给作业人员；控制盒的左上角连接有一根天线，控制盒背面有一个电池槽，控制盒侧边有一个SD卡槽。3.如权利要求1所述的自走式喷杆喷雾机车载信息系统，其特征在于：所述供电模块包括一块太阳能板、一块9V充电锂电池、电源稳压模块、A/D转换模块和MCU1，其中，太阳能板、充电锂电池分别与A/D转换模块、电源稳压模块相连；A/D转换模块与MCU1相连；太阳能板电压信号经A/D转换模块转换成数字信号传送给MCU1，当太阳能板提供的电压值稳定在设定区间内时，MCU1...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾卫东，张迪，欧鸣雄，周慧涛，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32