[發(fā)明專利]基于RFID的果樹個體精準噴藥控制方法及設備

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310364239.2
• 申請日: 2013-08-20
• 公開（公告）號: CN103461307A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設計）人: 張海輝;張軍華;蒲皎月;程浩;吳婷婷;田衛(wèi)鵬;吳辰星
• 申請（專利權）人: 西北農(nóng)林科技大學
• 主分類號: A01M7/00
• 分類號: A01M7/00;G05B19/042;G06K7/10
• 代理公司: 西安智大知識產(chǎn)權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

技術領域

本發(fā)明屬于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術領域，特別涉及一種基于RFID的果樹個體精準噴藥控制方法及設備。

背景技術

我國果園種植面積和產(chǎn)量均居世界第一,但由于果樹品種、種植模式、個體差異和施藥技術等因素的影響和限制,病蟲害頻繁發(fā)生卻得不到有效控制,從而造成落果、次果及劣果,嚴重影響果品品質(zhì)；同時,頻繁粗放的化學藥劑防治以及落后的施藥機具和施藥技術增加了果園運營的經(jīng)濟成本和果農(nóng)勞動強度。果園施藥環(huán)節(jié)勞動強度大,工作環(huán)境惡劣,對植保機械化有著迫切的需求。

目前我國果園的噴藥操作主要依靠人工噴灑的方式，存在農(nóng)藥種類混用、任意提高噴灑濃度和劑量、濫用高毒農(nóng)藥、連續(xù)多次使用同一種藥劑防治同一對象的現(xiàn)象，農(nóng)戶僅憑經(jīng)驗進行噴藥，這對果品及環(huán)境造成了嚴重的影響。近年來，果園噴藥設施有了長足發(fā)展，出現(xiàn)了果園管道噴藥設施及對靶噴藥靜電噴霧機、基于ARM的智能噴藥設備、基于激光掃描的可變速噴霧系統(tǒng)等噴藥設備，但其沒有根據(jù)果樹個體的差異進行精準細致的操作和管理，存在記錄粗放的問題，這對水果品質(zhì)及果產(chǎn)品信息溯源造成了很大的影響。

RFID的基本原理是利用射頻信號和空間耦合(電感或電磁耦合)傳輸特性，實現(xiàn)對被識別物體的自動識別，其具有非接觸、感應距離遠、穿透力強、能儲存數(shù)據(jù)并能進行讀寫、使用壽命長等特點，其對環(huán)境要求較低，環(huán)境適應性好。目前，RFID技術廣泛應用于動物識別與追蹤、食品溯源等領域，通過利用RFID技術自動識別、存儲數(shù)據(jù)等特點簡化了生產(chǎn)流程，實現(xiàn)了經(jīng)濟利益最大化，這使得該技術成為近年應用方面的研究熱點，自動識別的特點為果樹的自動識別，實現(xiàn)噴藥信息的自動存儲提供了技術基礎。因此針對不同果樹個體建立一個對應的電子檔案，對提高果品的產(chǎn)量和質(zhì)量有重要意義。但是目前并沒有相應的技術。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種基于RFID的果樹個體精準噴藥控制方法及設備，實現(xiàn)了對果樹個體的唯一身份標識，設備通過RFID模塊掃描果樹標簽并查詢相應果樹的處方信息，噴藥機根據(jù)處方信息通過ARM處理器打開電磁閥，同時啟動流量傳感器，通過對比流量傳感器反饋的藥量與處方量控制電磁閥的通電時間，并存儲最終流量傳感器采集的藥量，實現(xiàn)了精準的噴藥操作及噴藥參數(shù)的自動記錄，為提高果品質(zhì)量安全及溯源奠定了基礎。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：

一種基于RFID的果樹個體精準噴藥控制方法，利用RFID模塊讀取設置在果樹上的電子標簽，處理器根據(jù)RFID模塊讀取編號及匹配處方，控制噴藥機的藥物流量，實現(xiàn)對不同果樹個體的精準噴藥。

在噴藥過程中，實時采集噴藥機的藥物流量，并反饋至處理器，與設定的藥物流量對比，實現(xiàn)對噴藥量的實時調(diào)控。

在噴藥過程中，處理器對每個電子標簽所采取的噴藥方案進行記錄并存儲。

本發(fā)明同時提供了一種基于RFID的果樹個體精準噴藥控制設備，包括：

RFID模塊，基于設置在果樹上的電子標簽，通過無線方式實現(xiàn)果樹的個體識別，并將讀取的編號傳輸至核心處理器模塊；

核心處理器模塊，接收RFID模塊的傳輸信息，并與內(nèi)存的處方信息進行配對，根據(jù)不同處方輸出相應的控制信號至噴藥控制模塊；

噴藥控制模塊，包括連接核心處理器模塊控制信號的噴藥機電磁閥和設置于噴藥機噴頭位置處的渦輪流量傳感器，噴藥機電磁閥的啟閉時間由所述控制信號進行控制，渦輪流量傳感器采集噴頭位置實時流量，并返回至核心處理器模塊與處方信息中的設定藥物用量比較，實現(xiàn)對控制信號的實時調(diào)控，實現(xiàn)精準操作。

所述RFID模塊以超高頻讀寫芯片AS3990為核心，發(fā)射信號由超高頻讀寫芯片AS3990發(fā)射之后經(jīng)功率放大器進行放大，再經(jīng)隔離器由陶瓷天線發(fā)送，從而提高讀寫距離；接收信號由陶瓷天線接收后，經(jīng)隔離器送至超高頻讀寫芯片AS3990的輸入端，經(jīng)過混頻、增益、濾波、數(shù)字化后由RS232串口送至核心處理器模塊。

所述超高頻讀寫芯片AS3990外接有一個壓控振蕩器，以降低相位噪聲，提高芯片穩(wěn)定性。

所述核心處理器模塊以RISC處理器S3C2440為核心。

所述處方信息包括果樹編號、果樹品種、藥物名稱以及藥物用量，依據(jù)果樹編號與來自RFID模塊的讀取編號進行配對識別。

還包括連接核心處理器模塊的用戶交互模塊，用于設置噴藥參數(shù)，并顯示噴藥參數(shù)和處方信息。

所述電子標簽為無源電子標簽，采用跳頻工作模式。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：