【正文】 為用戶安裝農(nóng)田現(xiàn)場信息監(jiān)測系統(tǒng)，實時監(jiān)測農(nóng)田的狀態(tài)信息，并通過無線傳感器網(wǎng)絡技術實時組網(wǎng)，動態(tài)感知，將采集的數(shù)據(jù)通過物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議傳輸?shù)竭h程云平臺，云平臺將相關數(shù)據(jù)存儲到MySQL數(shù)據(jù)庫，另一方面，云平臺會對數(shù)據(jù)進行分析，當相關區(qū)域出現(xiàn)旱情的時候，云平臺會向用戶推送相關的信息，通知用戶實施相關的農(nóng)業(yè)操作，實現(xiàn)了基于農(nóng)田現(xiàn)場信息的智能決策系統(tǒng)，確保農(nóng)作物一直處于一個比較良好的生長環(huán)境中，以提高農(nóng)作物的產(chǎn)量。（4）智能抗風噴頭的配套服務在外界風速達到3級或以上的時候，傳統(tǒng)的卷盤式噴灌機便無法正常工作，為解決卷盤式噴灌機在不同地區(qū)的灌溉需求，本公司研制了一種智能抗風噴頭，為用戶提供抗風噴頭的配套服務。自適應抗風控制系統(tǒng)包括抗風噴頭、風向風力傳感器、控制板。抗風噴頭主體部分設有進水口以及若干具有多個噴水方向的噴嘴，在進水口與各噴嘴之間設有流量調(diào)節(jié)閥，流量調(diào)節(jié)閥上設有可分配調(diào)節(jié)各噴嘴水流量的閥芯。風向風力感應裝置受風力驅(qū)動帶動閥芯使噴水方向與風向逆向的噴嘴的水流量增大，噴水方向與風向順向的噴嘴的水流量減小?？刂瓢蹇筛鶕?jù)風向風力傳感器信號實時自動調(diào)節(jié)噴頭，有效地減小風力對噴水的影響，結(jié)構簡單，可靠性高。（5）基于機器視覺的病蟲害監(jiān)測系統(tǒng)服務本公司自主研發(fā)了基于機器視覺病蟲害監(jiān)測系統(tǒng)，用戶通過調(diào)節(jié)植保無人機的工作模式，預設好無人機的工作軌跡，無人機便可自動進行病蟲害的巡視，并實時將監(jiān)測到的情況傳輸至云平臺，云平臺將監(jiān)測到信息實時傳輸 用戶的手機，用戶可以根據(jù)云平臺反饋的病蟲害的情況針對性對相關地段進行農(nóng)藥的噴灑工作，節(jié)約了相關的資源，并對病蟲害實現(xiàn)了提前的預防，確保了糧食生產(chǎn)的安全。 產(chǎn)品技術優(yōu)勢本公司以傳統(tǒng)的卷盤式噴灌機為載體，研制了基于互聯(lián)網(wǎng)技術的智能化高效率的智能卷盤式噴灌機、基于互聯(lián)網(wǎng)技術、土壤墑情監(jiān)測技術的智能決策系統(tǒng)以及基于互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術的云平臺管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了卷盤式噴灌機的遠程控制、實時監(jiān)測、智能作業(yè)，基于互聯(lián)網(wǎng)技術的智能噴灌機突破智能化高效噴灌機技術難點，形成了完整的集遠程控制、遠程監(jiān)測、智能作業(yè)以及智能故障診斷為一體的現(xiàn)代噴灌作業(yè)系統(tǒng)，使我國卷盤式噴灌設備的技術水平達到一個新的高度。本公司另外一個產(chǎn)品是融合了最新的圖像處理技術、實時地圖構建技術的植保無人機，該無人機自動化程度高，可以根據(jù)農(nóng)田的情況，規(guī)劃作業(yè)路徑，自動進行噴灑農(nóng)業(yè)作業(yè)，且作業(yè)效率高，是傳統(tǒng)人工噴灑作業(yè)效率的50倍左右。（1）智能化程度高傳統(tǒng)的卷盤式噴灌機自動化程度低，調(diào)速性能差，現(xiàn)場需要有人看護，無法實驗遠程監(jiān)測，遠程控制以及遠程的故障診斷。本公司研制的智能卷盤式式噴灌機，智能化程度高、實現(xiàn)了卷盤式噴灌機的無級調(diào)速，可以根據(jù)用戶的需求選擇任意速度進行噴灌。研制了獨家的云平臺管理系統(tǒng)，用戶足不出戶便可對自己的設備進行遠程的管理，查看其工作狀態(tài)，工作的參數(shù)，對處于工作狀態(tài)的設備進行遠程的控制，當設備發(fā)生故障的時候能進行遠程的故障診斷與報警。用戶可以選擇性的安裝基于農(nóng)田現(xiàn)場信息的智能決策系統(tǒng)，農(nóng)田現(xiàn)場信息監(jiān)測系統(tǒng)實時監(jiān)測農(nóng)田的信息，并將采集的信息實時傳輸?shù)皆乒芾砥脚_，云管理平臺利用大數(shù)據(jù)技術對數(shù)據(jù)進行分析，并將分析的結(jié)果定期推送給相關用戶，指導其進行相關的農(nóng)田作業(yè)。本公司研制的智能卷盤式噴灌機極大的解放了生產(chǎn)力，節(jié)約了大量的人力物力，基于土壤墑情的智能決策系統(tǒng)，能幫助用戶進行智能的決策，使農(nóng)作物處于較好的生產(chǎn)環(huán)境，有效的提高了農(nóng)作物的產(chǎn)量。傳統(tǒng)的農(nóng)藥噴灑方式都是采用人工噴灑，自動化程度低，需要農(nóng)戶在田間往復行走作業(yè)，噴灑的效率低，對于一些地形復雜的地區(qū)，人工噴灑浪費大量的人力物力。對于一些較高的植物時，人工噴灑達不到正常的病蟲害防治效果。本公司研制的植保無人機，智能化程度高，能實現(xiàn)無人自主導航，自動作業(yè)，噴灑結(jié)束后自動飛回初始地點，用戶可以通過手機查看無人機的工作信息，對無人機的狀態(tài)進行監(jiān)測，對無人機的噴灑速度進行調(diào)節(jié)。（2）作業(yè)效率高植保無人機工作效率是每個小時50~80畝（視農(nóng)作物的類型而定），而傳統(tǒng)的人工噴灑，每個小時可能智能噴灑1~2畝地左右，效率極低，浪費了大量的人力物力，植保無人機的工作效率是傳統(tǒng)人工噴灑的50倍左右，作業(yè)效率大大提高。另外一個方面，無人機噴灑技術采用噴霧噴灑方式至少可以節(jié)約50%的農(nóng)藥使用量，節(jié)約90%的用水量，很大程度的降低資源成本。（3）環(huán)境適應能力強本公司自主開發(fā)的智能抗風噴頭可以實現(xiàn)在風力較大的情況進行噴灌作業(yè)，環(huán)境適應能力強，通過該技術的研發(fā)，可以將卷盤式噴灌機的銷售區(qū)域拓展到更多的國家和地區(qū)，這對卷盤式噴灌機的推廣具有極大的意義。本公司自主研發(fā)的植保無人機可以適應不同的地形環(huán)境，滿足不同地區(qū)的用戶的噴藥需求，特別針對一些地形復雜的山區(qū)，無人機有著不可替代的優(yōu)勢，針對南方丘陵地區(qū)的茶樹種植業(yè)，由于地形坡度大，地貌比較復雜，農(nóng)藥噴灑十分不便，需要耗費大量的人力物力，利用無人機可以很好的解決這個問題，簡單方便快捷。 核心技術及原理 核心技術本公司以自主開發(fā)的智能卷盤式噴灌機為載體，研制了高效率的智能化卷盤式噴灌機現(xiàn)場控制系統(tǒng)、基于互聯(lián)網(wǎng)技術的智能農(nóng)田現(xiàn)場信息采集系統(tǒng)以及基于互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術的云平臺管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了卷盤式噴灌機的遠程控制、實時監(jiān)測、智能作業(yè)以及整個農(nóng)田現(xiàn)場信息的實時監(jiān)測，從而改變目前農(nóng)業(yè)灌溉智能化程度低的現(xiàn)狀。此外，本公司基于機器視覺技術、即時定位與地圖構建技術研發(fā)的植保無人機能夠自動規(guī)劃飛行路徑，完成目標田塊的藥液噴灑工作，并能夠智能識別農(nóng)作物的病蟲害情況；無人機配備獨特的水冷散熱系統(tǒng)，保證設備正常工作；通過遠程監(jiān)測控制平臺，能夠?qū)崿F(xiàn)對無人機運行狀態(tài)的實時監(jiān)測及控制。本公司的產(chǎn)品對于農(nóng)業(yè)噴灌行業(yè)以及智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展有著極其重要的意義。本公司產(chǎn)品的關鍵技術包括噴灌機智能化現(xiàn)場控制技術、智能化農(nóng)田現(xiàn)場信息采集技術、農(nóng)業(yè)設備遠程監(jiān)測及控制技術、無人機自動導航及控制技術、無人機水冷散熱技術。本公司已經(jīng)掌握了這五項技術的全部細節(jié)，研發(fā)了智能卷盤式噴灌機產(chǎn)品、植保無人機產(chǎn)品以及與之配套的現(xiàn)場控制及遠程監(jiān)測控制系統(tǒng)。這些核心技術是本公司智慧的結(jié)晶和靈魂，是公司立足、發(fā)展和進軍市場的根本所在。技術關鍵點：（1）卷盤式噴灌機智能化現(xiàn)場控制技術傳統(tǒng)卷盤式噴灌機采用水渦輪驅(qū)動，噴灌機控制完全依靠復雜的機械結(jié)構實現(xiàn)，控制性能及控制精度十分有限，且大部分功能需要人為手動控制，費時費力，無法實現(xiàn)自動化控制，極大地限制了智能農(nóng)業(yè)的發(fā)展。為實現(xiàn)卷盤式噴灌機的智能化、自動化控制，本公司研發(fā)了由步進電機驅(qū)動的智能卷盤式噴灌機。該產(chǎn)品搭載了先進的智能化自適應控制系統(tǒng)，用戶通過觸摸屏人機交互界面設定基本工作參數(shù)后，系統(tǒng)就能夠自動控制整個噴灌作業(yè)過程，包括收管速度控制、層間差速度調(diào)節(jié)、大風條件下的噴頭射程控制、完成作業(yè)后的停機控制等。這將大大減輕工作人員的工作量，并能夠極大地提高噴灌機的控制精度及作業(yè)效率。（2）智能化農(nóng)田現(xiàn)場信息采集技術在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)模式中，農(nóng)民往往根據(jù)經(jīng)驗來對農(nóng)作物進行灌溉、施肥及噴藥作業(yè)，然而這種作業(yè)模式往往不能保證農(nóng)作物始終處于良好的生長狀態(tài)，甚至有農(nóng)民直到土地出現(xiàn)旱情才對農(nóng)作物進行灌溉，這樣，農(nóng)作物的產(chǎn)量及質(zhì)量必將受到影響。針對此類問題，本公司研發(fā)了智能化農(nóng)田現(xiàn)場信息采集系統(tǒng)，通過搭建無線傳感器網(wǎng)絡，可以在整個農(nóng)田生產(chǎn)過程中，實時監(jiān)測農(nóng)田土壤的溫度、濕度及土壤的肥沃程度等農(nóng)田環(huán)境信息，一旦相關區(qū)域出現(xiàn)旱情（土壤比較干旱的情況）或者缺肥的情況，系統(tǒng)將及時通知管理人員處理。在噴灌機噴灌作業(yè)過程中，根據(jù)對不同區(qū)域土壤信息的分析結(jié)果，可以通過調(diào)節(jié)噴灌速度，噴灑流量的方法，實施個性化的噴灌方案，確保噴灌過程的智能化，精準化。（3）農(nóng)業(yè)設備遠程監(jiān)測及控制技術為實現(xiàn)智能卷盤式噴灌機以及植保無人機的遠程狀態(tài)監(jiān)測及遠程控制，本公司設計研發(fā)了云平臺管理系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)，用戶可以實時查看每臺設備的運行狀態(tài)、設備工作環(huán)境參數(shù)以及設備的歷史運行參數(shù)，并能夠通過手機或PC端觀看設備實時工作畫面，同時，用戶可以根據(jù)需要通過該系統(tǒng)對設備發(fā)出控制指令，實現(xiàn)對設備的遠程控制。此外，該系統(tǒng)還具有設備故障報警功能，一旦設備檢測到故障的發(fā)生，設備的現(xiàn)場控制系統(tǒng)將根據(jù)故障類型自動做出相應處理或緊急停機，并通過該系統(tǒng)向用戶發(fā)送故障通知。該系統(tǒng)能使用戶隨時隨地掌握所有設備的狀態(tài)，并且能夠按需要遠程控制設備，極大地節(jié)約了勞動力，完全符合智能化農(nóng)業(yè)的發(fā)展需求。（4）無人機自動導航及控制技術相比于地面噴藥作業(yè)，利用植保無人機來進行農(nóng)作物的噴藥作業(yè)不受地形的影響，能夠極大地縮短作業(yè)時間，提高噴藥的工作效率，提高噴藥的均勻度，并且能夠極大地節(jié)約人工成本。但由于靠飛手操作無人機作業(yè)對于飛手的操作技術要求極高，普通用戶難以實現(xiàn)對無人機的熟練操作，甚至會導致無人機損壞。針對此問題，本公司研發(fā)了植保無人機的自動導航及控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠根據(jù)目標作業(yè)地塊自動導航并規(guī)劃飛行路徑，控制無人機飛行高度及飛行速度，智能避障，自動完成無人機的噴藥作業(yè)。（5）無人機水冷散熱技術為使植保無人機有一定的載重能力，植保無人機采用高壓大功率電機和電調(diào)，電機內(nèi)部線圈及電調(diào)內(nèi)部的mos管在工作時將產(chǎn)生大量熱量，發(fā)熱量在60~100攝氏度。長時間的高溫工作將加快電子芯片老化，降低電機性能及壽命，縮短無人機續(xù)航時間?，F(xiàn)有的植保無人機在電機、電調(diào)發(fā)熱問題上很少做處理或未作處理，以大疆的MG1S植保無人機為例，僅在電機下方安裝了一塊微小的散熱風扇，電調(diào)則未做散熱處理。本公司設計研發(fā)的水冷散熱系統(tǒng)利用藥箱內(nèi)的藥液作為水冷液，是一種實用的散熱系統(tǒng)，散熱效果良好，且無需外加散熱水箱，充分保證了無人機的正常工作。 技術原理（1）卷盤式噴灌機智能化現(xiàn)場控制原理卷盤式噴灌機智能化控制核心采用基于ARM平臺的工控板，通過程序控制噴灌機的正常工作過程，工控板外圍有多個子模塊，GPRS模塊進行較短距離的免費高速數(shù)據(jù)收發(fā)；攝像頭模塊和溫濕度傳感模塊用來實時監(jiān)測卷盤式噴灌機的運行狀態(tài)；噴灌機的驅(qū)動裝置由傳統(tǒng)的水渦輪改為步進電機，效率更高，避免了資源的浪費，實現(xiàn)了無級調(diào)速，控制性能更加穩(wěn)定，對速度的調(diào)節(jié)更加精確。工控板通過觸摸屏實現(xiàn)了人機交互，使得噴灌機的操作變得更加簡單，更加人性化。圖24 卷盤式噴灌機現(xiàn)場控制系統(tǒng)結(jié)構圖圖25 控制端觸摸屏人機交互界面（2）智能化農(nóng)田現(xiàn)場信息采集系統(tǒng)原理智能化農(nóng)田現(xiàn)場信息采集系統(tǒng)是基于MQTT協(xié)議，根據(jù)農(nóng)田規(guī)模及環(huán)境狀況，搭建的一定密度的無線傳感器網(wǎng)絡。在整個農(nóng)田生產(chǎn)過程中，傳感器實時監(jiān)測農(nóng)田土壤的溫度、濕度及土壤的肥沃程度等農(nóng)田環(huán)境信息，并通過無線模塊上傳至云平臺，系統(tǒng)將對所接收的數(shù)據(jù)進行分析，并根據(jù)分析結(jié)果向用戶發(fā)布消息，用戶也可以通過客戶端隨時查閱相關信息。圖26 農(nóng)田現(xiàn)場信息采集系統(tǒng)硬件結(jié)構圖（3）農(nóng)業(yè)設備遠程監(jiān)測及控制原理圖27 云平臺管理系統(tǒng)的客戶端軟件農(nóng)業(yè)設備的遠程監(jiān)測與控制主要依托云平臺管理系統(tǒng)，云平臺管理系統(tǒng)主要包括：云平臺，PC端客戶端軟件、手機端客戶端軟件。其中，，軟件集成了遠程控制、遠程監(jiān)測等功能，云平臺利用MySQL數(shù)據(jù)庫儲存設備運行的相關參數(shù)以及農(nóng)田現(xiàn)場信息系統(tǒng)采集的相關數(shù)據(jù)，并進行實時曲線的繪制，便于用戶分析、查看和使用。圖28 PC端客戶端軟件截圖基于Java，手機客戶端同樣可以實現(xiàn)對噴灌機的遠程控制遠程監(jiān)測，還可以通過Web服務器訪問云平臺的相關數(shù)據(jù)庫，獲取噴灌機歷史的運行的參數(shù)以及農(nóng)田現(xiàn)場信息采集系統(tǒng)的相關數(shù)據(jù)。（4）無人機自動導航及控制原理無人機自動導航及控制系統(tǒng)基于機器視覺技術、即時定位與地圖構建技術研發(fā)而成。利用即時定位與地圖構建技術，無人機能夠?qū)崟r定位、實時更新工作區(qū)域地圖，并自動規(guī)劃飛行路徑，自動完成目標區(qū)域的噴藥作業(yè)?；跈C器視覺技術的地形跟隨系統(tǒng)使得無人機能夠通過視覺傳感器測算機體與作物的實時距離，并根據(jù)設定參數(shù)智能調(diào)節(jié)飛行高度，保持機體與作物相對高度不變，保證噴灑效果?；跈C器視覺技術的無人機自動避障系統(tǒng)保證無人機在飛行過程中能夠自動繞開障礙物，實現(xiàn)精確避障，保證工作過程的安全。（5）無人機水冷散熱原理水冷散熱系統(tǒng)采用無人機儲藥箱內(nèi)的藥液作為水冷液，儲藥箱內(nèi)的藥液通過輸水管道流經(jīng)電機、電調(diào)的散熱系統(tǒng)，吸收系統(tǒng)熱量后經(jīng)噴頭噴出，噴灑過程中，藥液不斷帶走系統(tǒng)熱量，使系統(tǒng)溫度維持在一個安全的范圍內(nèi)。 項目優(yōu)勢（1）技術先發(fā)優(yōu)勢傳統(tǒng)卷盤式噴灌機以水渦輪作為動力源，經(jīng)復雜的傳動系統(tǒng)帶動卷盤轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)噴頭車的回收，完成噴灌過程。傳統(tǒng)卷盤式噴灌機調(diào)速范圍小精度低、只有三擋速度可供選擇、水渦輪水力轉(zhuǎn)換效率低、智能化程度低，造成了能源的浪費，不能滿足客戶的高端需求。某公司研制了以電機為動力源的智能化卷盤式噴灌機，可實現(xiàn)無級調(diào)速，提高了能源利用效率和噴灌均勻度。并且基于智能卷盤式噴灌機我公司可提供四種技術服務：云平臺管理系統(tǒng)，可實現(xiàn)卷盤式噴灌機狀態(tài)的遠程監(jiān)測和遠程控制，用戶可以實時獲得卷盤式噴灌機的狀態(tài)信息；土壤墑情智能決策系統(tǒng)，可實時監(jiān)測土壤濕度、溫度等信息，指導用戶進行合理高效的灌溉，提高農(nóng)作物產(chǎn)量；水肥一體化系統(tǒng)，可同時進行噴灌和施肥作業(yè)，提高農(nóng)田作業(yè)效率，降低人工勞動強度；自適應抗風噴頭，可保證噴頭的射程在不同的風力下保持不變，達到自適應抗風和準確灌溉的目的。并于2016年9在江蘇某股份有限公司率先實現(xiàn)整機組裝調(diào)試，并在田間進行噴灌作業(yè)試驗，填補了國內(nèi)智能化卷盤式噴灌機的空白。這有利于公司率先占領市場，成為行業(yè)領跑者。目前，我國噴藥技術自動化程度低，傳統(tǒng)人工噴藥技術作業(yè)效率低、嚴重危害人體健康，且植保無人機應用極少。某公司開發(fā)了基于SLAM技術的植保無人機，可實現(xiàn)自主導航飛行，不需要飛手操控，降低了普通農(nóng)戶在使用上的技術難度；無人機搭載有高清攝像頭，可精確識別農(nóng)田作物狀態(tài)和病蟲害情況，進而調(diào)整和飛行速度噴灑速度，精確噴灑農(nóng)藥；產(chǎn)品還安裝有先進的散熱系統(tǒng)，配備了先進的水冷散熱器，可迅速降低發(fā)動機的溫度，提高電池效率，降低電子設備的老化速度；并且根據(jù)視覺避障系統(tǒng)，植保無人機在飛行作業(yè)中可自動避讓障礙物，保證了作業(yè)的安全性和可靠性；經(jīng)過試飛試驗，取得了可觀的效果。為我國植保無人機市場注入了新的活力，有利于公司搶占市場，成為行業(yè)的佼佼者。（2）人才與科研優(yōu)勢某公司由機電