一種自動巡航檢測溫室綜合信息的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于智能農(nóng)業(yè)機械領(lǐng)域，涉及一種檢測設(shè)施作物和環(huán)境綜合信息的智能檢測方法，特指一種自動巡航檢測溫室綜合信息的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國設(shè)施面積已超過400萬公頃，位于世界前列，隨著溫室向大型化、現(xiàn)代化、智能化方向迅速發(fā)展，如何提高溫室作物產(chǎn)量、品質(zhì)，提高資源利用效率，使我國由設(shè)施大國轉(zhuǎn)變?yōu)樵O(shè)施強國成為目前設(shè)施領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵問題。我國設(shè)施環(huán)境調(diào)控起步較晚，傳統(tǒng)的控制方式依靠人工經(jīng)驗或環(huán)境因子的設(shè)定值調(diào)控，由于缺少作物生長信息反饋環(huán)節(jié)，無法按照作物的真實需求進行調(diào)控，導(dǎo)致作物的產(chǎn)量和品質(zhì)潛力沒有得到充分挖掘。目前溫室環(huán)境檢測設(shè)備大多采用分布式的布局，設(shè)施內(nèi)的作物生長信息探測尚處于實驗室研宄階段，缺少先進適用的設(shè)施生長和環(huán)境監(jiān)測平臺。本發(fā)明采用智能移動檢測平臺進行作物生長和環(huán)境信息的自動巡航監(jiān)測，由于其具有可移動性，可以通過多溫室共用的方式，通過自動巡航檢測可大幅減少的溫室檢測設(shè)備的重復(fù)投入，降低成本，提高設(shè)備利用效率。同時，智能移動檢測平臺由于采用定時自動巡航監(jiān)測的方式，大幅降低人員投入，有效避免人員的操作誤差，提高溫室環(huán)境和作物生長信息的檢測精度和作業(yè)效率。
[0003]目前設(shè)施智能移動平臺主要有履帶式、輪式和復(fù)合式移動平臺。申請?zhí)?01310192634.7的發(fā)明專利申請，公開了一種履帶式機器人移動平臺，通過控制模塊根據(jù)監(jiān)測模塊的數(shù)據(jù)信號控制主動輪系與從動輪系帶動車體運行。該履帶式機器人由于其履帶、輪系和車體均采用剛性連接，無法過濾不平路面的顛簸，對搭載在移動平臺上的檢測設(shè)備造成損傷以及對檢測的穩(wěn)定性有影響。
[0004]申請?zhí)?01420313952.4的發(fā)明專利申請，公開了一種帶懸掛的機器人平臺，包括底盤主體、輪系結(jié)構(gòu)等部件，其輪系結(jié)構(gòu)具有獨立懸掛結(jié)構(gòu)，由懸掛擺臂、避震器、末級減速器、電機、輪子共同組成，該懸掛結(jié)構(gòu)使機器人能夠適應(yīng)一定凹凸不平的路面，能夠更加平穩(wěn)高速的運行通過，減小了機器人主體在運動中由于地面凹凸不平所產(chǎn)生的震動，不容易造成顛簸而使底盤傾覆或?qū)Υ钶d的器件造成損傷。由于帶懸掛的移動平臺是采用三輪設(shè)計，對于搭載在移動平臺上需要水平移動和垂直升降的檢測設(shè)備，因為在水平移動和垂直升降的過程中，尤其是大擺臂帶動傳感器模塊伸展至作物上方進行俯視光譜、圖像和冠層溫度探測過程，由于大幅改變了移動平臺的重心，會造成重心偏離平臺，由于該設(shè)備沒有針對該工況的專門設(shè)計，因此容易出現(xiàn)傾倒的情況，因此難以滿足設(shè)施作物生長和環(huán)境監(jiān)測需搭載可大范圍水平和垂直升降的機構(gòu)的需求。
[0005]申請?zhí)?01310408112.6的發(fā)明專利申請，公開了一種用于探測的多地形智能移動平臺，包括自主前進四輪小車系統(tǒng)和四軸旋翼飛行系統(tǒng)，兩者通過鎖緊系統(tǒng)相連，并通過ZigBee無線傳輸網(wǎng)絡(luò)與PC終端機進行通信。自主前進四輪小車系統(tǒng)利用Arduino對車載多參數(shù)傳感器模塊、驅(qū)動模塊等進行控制:四軸旋翼飛行系統(tǒng)利用Arduino對機載多參數(shù)傳感器模塊、高速驅(qū)動模塊等進行控制。當(dāng)遇到無法逾越的障礙物時，鎖緊系統(tǒng)可自動解鎖，從而觸發(fā)四軸旋翼飛行系統(tǒng)運行。多地形復(fù)合式智能移動平臺不論是四輪模式還是飛行模式，其整體的平穩(wěn)性沒有帶獨立懸架的移動平臺好。在啟動飛行模式時，對其搭載的檢測設(shè)備要進行均勻分配質(zhì)量，對搭載的檢測設(shè)備的有重量限制，相對于單一模式的移動平臺，多地形復(fù)合式智能移動平臺結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格較高。
[0006]綜上所述，現(xiàn)有的智能移動平臺由于檢測對象和任務(wù)目標(biāo)不同，其裝置和方法無法應(yīng)用于設(shè)施作物生長信息監(jiān)測，無法滿足設(shè)施生長監(jiān)測系統(tǒng)所搭載的檢測設(shè)備因擺臂升降和水平移動需要而大幅改變移動平臺的重心，需克服移動平臺傾覆風(fēng)險的工況需求，以及在溫室復(fù)雜路況和環(huán)境條件下，作物生長和環(huán)境信息檢測設(shè)備對平臺巡航精度及平穩(wěn)性的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種自動巡航檢測溫室綜合信息的方法，以實現(xiàn)能夠?qū)ψ魑飯D像、光譜、紅外溫度及環(huán)境光照、溫濕度進行同步檢測的智能移動移動平臺，實現(xiàn)對溫室作物生長和環(huán)境信息的定時巡航檢測。
[0008]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下:
一種自動巡航檢測溫室綜合信息的方法，其特征在于包括如下步驟:
步驟一，預(yù)設(shè)巡航路徑，啟動巡檢過程。啟動移動平臺上的電源按鈕，系統(tǒng)進行自檢，各項設(shè)備工作正常，移動平臺開始工作，啟動中控系統(tǒng)，輸入依據(jù)溫室土槽分布和溫室綜合信息采集目標(biāo)需要確定的巡航路徑，從移動平臺初始位置(40)出發(fā)；
步驟二，利用雙側(cè)超聲探測進行移動平臺巡航偏差的自主修正。移動平臺按預(yù)設(shè)的自動巡航規(guī)劃路徑進入土槽(42)，移動平臺左右兩側(cè)的超聲波傳感器同時檢測移動平臺離左側(cè)土槽和右側(cè)土槽的距離，當(dāng)左側(cè)的超聲波傳感器A (23)檢測到的距離和右側(cè)的超聲波傳感器B (24)檢測到的距離的差值超過預(yù)設(shè)值，且值為負數(shù)時，中控系統(tǒng)發(fā)指令給舵機(21)，舵機(21)根據(jù)距離差值偏轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度，使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)向右轉(zhuǎn)，當(dāng)左右兩側(cè)的超聲波傳感器檢測到的距離差值表示移動平臺將要進入正常巡航軌跡時，中控系統(tǒng)再次發(fā)指令給舵機(21)，使舵機(21)回位，轉(zhuǎn)向回正；當(dāng)左側(cè)的超聲波傳感器A (23)檢測到的距離和右側(cè)的超聲波傳感器B (24)檢測到的距離的差值超過預(yù)設(shè)值，且值為正數(shù)時，中控系統(tǒng)發(fā)指令給舵機(21)，舵機(21)根據(jù)距離差值偏轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度，使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)向左轉(zhuǎn)，當(dāng)左右兩側(cè)的超聲波傳感器檢測到的距離差值表示移動平臺將要進入正常巡航軌跡時，中控系統(tǒng)再次發(fā)指令給舵機(21)，使舵機(21)回位，轉(zhuǎn)向回正；
步驟三，檢測目標(biāo)定位。每一株作物(41)在行進的方向一定距離的側(cè)面都放置一塊激光反射板，當(dāng)移動平臺右側(cè)的激光傳感器(28)接收到反射信號時，中控系統(tǒng)發(fā)指令給步進電機(14)，使步進電機(14)減速停止運轉(zhuǎn)，并反向制動剎車到達預(yù)定檢測位，同時中控系統(tǒng)控制移動平臺上搭載的檢測設(shè)備開始檢測作物的長勢信息。當(dāng)檢測設(shè)備完成一系列的檢測工作后，檢測設(shè)備傳輸完成信號給中控系統(tǒng)，中控系統(tǒng)根據(jù)接收到的信號再次驅(qū)動步進電機(14)運轉(zhuǎn)，使移動平臺向前移動，當(dāng)移動平臺右側(cè)激光傳感器(28)再次接收到反射信號時，移動平臺停車，搭載的檢測設(shè)備開始檢測作物，實現(xiàn)自動巡檢；
步驟四，溫室環(huán)境和作物綜合信息采集。移動平臺右側(cè)的溫室環(huán)境和作物圖像傳感器模塊(29)在移動平臺停車時，采集該檢測位的溫度、濕度、光照、二氧化碳濃度和作物圖像信息，并將信號通過信號采集模塊上傳中控系統(tǒng)，繪制溫室環(huán)境信息分布圖，并分析作物長勢信息，為環(huán)境調(diào)控提供依據(jù)；
步驟五，區(qū)域前端邊界檢測。當(dāng)移動平臺前面的超聲波傳感器C (25)檢測到的距離小于預(yù)設(shè)的安全值時，中控系統(tǒng)根據(jù)接收到的信號控制步進電機(14)停止運轉(zhuǎn)，表明平臺已經(jīng)到達前方檢測邊界，該行土槽已經(jīng)巡檢完畢，已沒有需要檢測的作物(41)，中控系統(tǒng)控制步進電機(14)反轉(zhuǎn)，使移動平臺倒車。當(dāng)移動平臺進行倒車時，移動平臺兩側(cè)的超聲波傳感器繼續(xù)檢測左右兩側(cè)離土槽的距離，其轉(zhuǎn)向方向正好與前進方向相反，行進軌跡運動控制規(guī)則與向前行進時相反；當(dāng)左側(cè)的超聲波傳感器A (23)檢測到的距離和右側(cè)的超聲波傳感器B (24)檢測到的距離的差值超過預(yù)設(shè)值，且值為負數(shù)時，中控系統(tǒng)發(fā)指令給舵機
(21)，舵機(21)根據(jù)距離差值偏轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度，使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)向左轉(zhuǎn)，當(dāng)左右兩側(cè)的超聲波傳感器檢測到的距離差值表示移動平臺將要進入正常巡航軌跡時，中控系統(tǒng)再次發(fā)指令給舵機(21)，使舵機(21)回位，轉(zhuǎn)向回正；當(dāng)左側(cè)的超聲波傳感器A (23)檢測到的距離和右側(cè)的超聲波傳感器B (24)檢測到的距離的差值超過預(yù)設(shè)值，且值為正數(shù)時，中控系統(tǒng)發(fā)指令給舵機(21 )，舵機(21)根據(jù)距離差值偏轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度，使轉(zhuǎn)向系統(tǒng)向右轉(zhuǎn)，當(dāng)左右兩側(cè)的超聲波傳感器檢測到的距離差值表示移動平臺將要進入正常巡航軌跡時，中控系統(tǒng)再次發(fā)指令給舵機(21)，使舵機(21)回位，轉(zhuǎn)向回正；
步驟六，區(qū)域退出判斷。當(dāng)移動平臺后面的超聲波傳感器D (26)檢測到的距離小于預(yù)設(shè)的安全值時，此時表明移動平臺已經(jīng)退出土槽(42)，控制程序會讓移動平臺進入下一個土槽(42)，實現(xiàn)對下一個土槽(42)作物的巡檢；
步驟七，巡航間隙和低電量移動平臺自動回航充電。當(dāng)移動平臺完成一次全面巡檢后，移動平臺返回移動平臺初始位置(40)，倒計時等待下一次全面巡檢，此時自動充電裝置(39)的電源輸出口由一套自動充電裝置完