基于gps定位技术的智能农药喷洒系统设计

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1、基于GPS定位技术的智能农药喷洒系统设计薛学晓测控1401班,20140983（1.青岛农业大学机电工程学院，青岛266000）摘要：为了解决农药喷洒系统自动定位功能，实现在农田进行精准喷洒农药让农药喷洒可以更方便快捷，本文利用gps定位系统来实现模型装置的准确定位以及对一定面积喷洒农药位置的确定。通过实验的设计可以初步在田间实验操作，进行定位农药喷洒，最终可以通过GPS定位实现农药机械在田间进行精准农药喷洒。精准施药技术的直接目标不是仅仅提高产ffl，而且要通过农药投入的合理分配减少浪费，最大限度地提高农药的利用率，降低成本，

2、提高效益；同时降低作物产品中有毒物质的残留量，提高作物产品的品质。关键词：GPS定位技术；51单片机；精准农业0引言随着生活水平的提高，人们不仅仅满足于解决温饱问题，并开始对自身赖以生存的环境质量越来越关注，对食品安全越来越重视。农药的危害，节约资源，保持生态平衡和环境促进农药的可持续发展已引起国际社会的广泛关注，施药技术的落后是农业发展缓慢生态环境恶化的一个重要问题。采取“因地施药”策略，按效率施药，也就是说要研究一种通过电子控制喷洒地点、方式，提高农田施药水平。一方面提高农药喷洒的效率，减少人工成本，另一方面提高农药有效利用率

3、，改善农业生态环境。信息技术和人工智能技术的高速发展促进一种新颖农业生产思想的诞生，从而产生了对农作物喷洒实施定位管理，根据实际需要进行变量投入的新思想。智能精准农业是当今世界农药发展的新潮流，是由信息技术支持的，根据空间变异，定位定时定量地实施一整套现代化农业的管理系统。GPS技术是当今非常精准的定位系统，所以GPS技术成为精准农业的定位基础，所有机械设备都耍配有GPS系统，因此可以利用带GPS数据采集器绘制地块病虫害分布图作为喷药依据。1实验装置及实验设计1.1实验装置ATK-NEO-6M-V23（V23是版本号，下面均以AT

4、K-NEO-6M表示该产品）是一款高性能GPS定位模块。该模块特点包括：1）,模块采用U-BLOXNEO-6M模组，体积小巧，性能优异。2）,模块自带陶瓷天线及MAXIM公司2O.5dB高增益LNA芯片，搜星能力强。3）,模块可通过串门进行各种参数设置，并可保存在EEPROM,使用方便。4）,模块自带IPX接口，可以连接各种有源天线，适应能力强。5），模块兼容3.3V/5V电平，方便连接各种单片机系统。6）,模块自带可充电后备电池，可以掉电保持呈历数据。模块通过串口与外部系统连接，串口波特率支持4800、9600、19200、38

5、400（默认）、57600、115200、230400等不同速率，兼容5V/3.3V单片机系统，可以非常方便的与模块进行连接。实验时所用设备如图1所示。图1实验装置Fig.lEquipmentsofexperiments1.2实验设计木课题研究的农药喷洒技术是针对我国土地高低不平等因素，利用超声波传感器技术探测样机与土壤高度差以及机械臂与农田宽度差，利用GPS与液差测位技术来记忆农药喷洒地段并计算农药喷洒量与喷洒面积的精确比例。该研究既能符合精细农业的发展理念，推动农民产业化的发展，又能吸收国外优良的使用规则，设计适合我国国情的智

6、能农药喷洒系统，提高我国农药的使用率。其屮实验设计如下：1.2.1电路设计基于单片机和超声波传感器技术设计智能农药喷洒系统的自动调平电路。通过调平装置系统，使机械臂能够根据耍求进行仲展，调平以及扭转到合适角度；GPS定位系统，准确的进行样机的定位以及通过传感器对药箱内农药的信息釆集，对农药进行一定面积内喷洒量的计算。1.2.2硬件设计包括：机械臂设计和农药容器设计机械臂尺寸以及机械臂的承重能力设计，使样机可发挥农药喷洒均匀的功能；农药容器设计，可以保证农药喷洒的无剩余，农药用量的即时记忆。1.2.3软件设计单片机软件，包括超声波传

7、感器对地面高度信息采集、GPS对地理位置信息的数据采集以及处理，并完成相应的操作（对机械臂的伸展,调平升降）及存储（记忆喷药路段等）等功能。2拟解决的关键问题2.1机械臂（农喷药杆）调平通过运用超声波传感器接受外界地面的高度信息，控制机械臂的调平装置（液压工作原理），进行调平、升降与扭动至合适位置，使机械臂喷药杆上的农药喷洒U可均匀的将农药喷洒到农作物上。2.2GPS定位技术应用运用GPS定位系统，准确定位并记忆样机喷洒区域，以及利用传感器来记录农药容器内的用量，来精确计算农药的一定面积土壤的农药用量，方便对农药用量的控制。3拟采

8、取的研究方案和可行性分析3.1研究方案试验方案：1）,利用阁书馆、网络资料等条件，查阅有关机械、超声波传感和GPS应用的内容，从理论上把握本项A核心技术要求。2），基于CAD和制图完成样机机械部分制作，并实现电气控制部分的软硬件构建，最终实现样机初