一種基于二維運動控制的自動噴灌方法及一種自動噴灌裝置的制造方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及農業自動化控制領域，具體涉及一種基于二維運動控制的自動噴灌方法及一種自動噴灌裝置。
【背景技術】
[0002]噴灌是利用噴頭等專用設備把有壓水噴灑到空中，形成水滴落到地噴灌面和作物表面的灌溉方法。噴灌具有省水、省工、提高土地利用率、增產和適應性強的特點。
[0003]噴灌包括固定式噴灌系統和移動式噴灌系統。
[0004]固定式噴灌系統的特征是除噴頭外，各組成部分在長年或灌溉季節均固定不動。干管和支管多埋設在地下，噴頭裝在由支管接出的豎管上。固定式噴灌系統的優點是操作方便，效率高，占地少，也便于綜合利用(如結合施肥、噴農藥等)和實現灌溉的自動控制。其缺點是:
1.鋪設噴頭及相關設備工程量巨大；
2.噴頭成本高，使用率低；
3.可實現的噴灌動作局限性大，無法做到精細化噴灌；
4.針對某一種特定作物可用，一旦出現灌溉區域內作物變換或者多重作物共存的情況，無法滿足作物的噴灌需求。
[0005]5.由于各個噴頭都可能出現堵塞、破損等情況，因此，噴頭維護工作量大。
[0006]移動式噴灌系統是將多個噴頭固定在移動式橫梁上，通過控制移動式橫梁的往復移動及各個噴頭的開關以實現噴灌。移動式噴灌系統能夠減少噴頭及相關設備的數量。但移動式噴灌系統可實現的噴灌動作仍然有很大的局限性:
1.在噴灌機的橫梁上，各個噴頭之間的間距無法根據溫室內的作物布局/物種需求等情況進行自動調整，如果作物布局變換，只能人工根據實際情況進行噴灌機的工程調整以滿足實際需要；
2.多重作物共存時，也需要人工進行調整，無法實現自動化精細化噴灌；
3.各個噴頭開關狀態無法獨立控制，只能全部打開或全部關閉，無法滿足不同作物的噴灌需求。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是提供一種基于二維運動控制的自動噴灌方法及一種自動噴灌裝置，能夠根據具體情況，實現對作物的自動化、程序化、精細化噴灌。
[0008]本發明的一個實施例提供了一種基于二維運動控制的自動噴灌方法，包括以下步驟:
S1.獲取灌溉區域的長度和寬度信息以及單個噴頭固定噴灌時所覆蓋的灌溉面積信息; 52.計算噴頭噴灌完灌溉區域需要移動的長度步數和寬度步數；
53.通過自動控制裝置移動噴頭自動移動寬度步數，然后，通過自動控制裝置移動噴頭沿灌溉區域的長度方向移動一步；
54.重復步驟S3，直到噴頭走完長度步數。
[0009]本發明的另一個實施例提供了一種自動噴灌裝置，包括可自動橫向移動的橫截面為“ Π ”字形的機架，機架連接機架運動自動控制裝置，機架運動自動控制裝置控制所述機架沿機架橫截面方向運動；機架頂部橫梁上設有可在橫梁上自動往復移動的長桿，長桿連接長桿運動自動控制裝置，長桿運動自動控制裝置控制長桿沿橫梁軸向往復運動；機架運動自動控制裝置和長桿運動自動控制裝置均通過設置在計算機上的控制軟件進行自動控制，控制軟件界面區域繪制灌溉區域內作物的區域布局，控制軟件可以設有參數設置界面，可以設置不同作物相應的噴灌參數，包括噴灌量、噴頭的運行速度和噴灌水壓指標；當灌溉區域內作物變換時，通過軟件界面將相應參數進行設置，實現新噴灌流程的自動化運行。當一個噴灌區域內有多重作物時，通過控制軟件界面實現對單獨區域的噴灌控制，根據每個單獨區域內作物實際噴灌需求進行噴灌參數設置及自動噴灌控制。長桿上設有多個噴頭，多個噴頭連接輸水分支管道和噴頭開關，輸水分支管道連接輸水主管道。
[0010]本發明提供的基于二維運動控制的自動噴灌方法及自動噴灌裝置，具有如下優占.V.1.提高噴頭使用效率，以最少的噴頭數量實現全覆蓋噴灌。
[0011]2.降低系統維護成本和工程施工成本。
[0012]3.實現了自動化、程序化和精細化噴灌，能夠根據溫室內各種作物布局、作物需求實時確定各個噴頭的開、關動作及噴灌路徑，做到真正的按需噴灌。
[0013]4.當灌溉區域內作物變換時，只需要將相應參數進行設置，即可實現新噴灌流程的自動化運行。
【附圖說明】
[0014]圖1所示為本發明的基于二維運動控制的自動噴灌方法的一個實施例的流程圖；圖2所示為本發明的一個實施例中灌溉區域通過軟件設置顯示在一個X/Y坐標系內的示意圖；
圖3所示為本發明的通過控制軟件自動規劃噴灌路徑的一個實施例的示意圖；
圖4所示為本發明的自動噴灌裝置的一個實施例的主視圖；
圖5所示為本發明的自動噴灌裝置的一個實施例的俯視圖。
[0015]
【具體實施方式】
[0016]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明具體實施例及相應的附圖對本發明技術方案進行清楚、完整地描述。
[0017]參考圖1，圖1所示為本發明的基于二維運動控制的自動噴灌方法的一個實施例100的流程圖。實施例100包括如下步驟101至104。
[0018]在步驟101中，獲取灌溉區域的長度和寬度信息以及單個噴頭固定噴灌時所覆蓋的灌溉面積信息。
[0019]在步驟102中，計算噴頭噴灌完灌溉區域需要移動的長度步數和寬度步數。
[0020]在本發明的一個實施例中，可以將灌溉區域網格化為多個固定大小的網格，該網格的大小不大于單個噴頭固定位置噴灌時所覆蓋的面積；此時，噴頭噴灌完灌溉區域需要移動的寬度步數即為網格在灌溉區域的寬度方向的個數除以噴頭個數所得商值向上取整所得之值，噴頭噴灌完灌溉區域需要移動的長度步數即為網格在灌溉區域的長度方向的個數。
[0021]參考圖2，進一步地，在本發明的一個實施例中，可以將灌溉區域通過軟件設置顯示在一個X/Y坐標系內，X軸代表灌溉區域的寬度，Y軸代表灌溉區域的長度，灌溉區域以多個網格的形式呈現在這一坐標系內，灌溉區域可以有多重作物，可以根據灌溉區域作物屬性情況，用計算機通過控制軟件來設置灌溉參數，包括但不限于:運行速度、噴灌水壓指標等；噴灌所用的噴頭可以有多個，一般將坐標系的原點設為第一個噴頭的起始位置，剩下的其余噴頭位于X軸上。
[0022]在本發明的一個實施例中，可以在控制軟件界面區域繪制灌溉區域內作物的區域布局，控制軟件可以設有參數設置界面，可以設置不同作物相應的噴灌參數，如噴灌量、噴頭的運行速度、噴灌水壓指標等，當灌溉區域內作物變換時，只需要通過軟件界面將相應參數進行設置，即可實現新噴灌流程的自動化運行。當一個噴灌區域內有多重作物時，也可以通過控制軟件界面實現分區域的控制。
[0023]在本發明的一個實施例中，在控制軟件界面區域繪制灌溉區域內作物的區域布局，控制軟件可以設有參數設置界面，可以設置不同作物相應的噴灌參數，包括噴灌量、噴頭的運行速度和噴灌水壓指標；當灌溉區域內作物變換時，通過軟件界面將相應參數進行設置，實現新噴灌流程的自動化運行。當一個噴灌區域內有多重作物時，通過控制軟件界面實現對單獨區域的噴灌控制，根據每個單獨區域內作物實際噴灌需求進行噴灌參數設置及自動噴灌控制。
[0024]在步驟103中，通過自動控制裝置移動噴頭自動移動寬度步數，然后，通過自動控制裝置移動噴頭沿灌溉區域的長度方向移動一步。
[0025]在本發明的一個實施例中，設有可以在所述灌溉區域的長度方向的兩側往復移動的機架，機架上設有軌道機構，軌道機構與灌溉區域的寬度方向平行，軌道機構上設有可以沿軌道機構軸向往復移動的橫梁，橫梁上設有一個或多個噴頭，先移動橫梁在軌道機構上移動寬度步數，然后，通過自動控制裝置移動橫梁沿灌溉區域的長度方向移動一步；
在本發明的一個實施例中，可以用計算機通過控制軟件來控制噴頭自動移動寬度方向的步數和長度方向的步數。
[0026]在本發明的一個實施例中，當橫梁上有多個噴頭時，多個噴頭X軸上的間距可以自動調整；多個噴頭的Y軸上的位置始終相等。
[0027]進一步的，在本發明的一個實施例中，通過橫梁裝置進行自動噴灌的過程可以包含如下步驟:
1)首先根據當前噴灌區域的寬度信息計算各噴頭在橫梁上寬度方向上的平均間距，通過自動間距調整裝置調整噴頭的位置，調整后鎖定噴頭；
2)軟件根據第一個噴頭覆蓋區域規劃噴灌路徑，如圖3所示，第一個噴頭按照圖3所示的噴灌路徑水平移動，橫梁沿圖3所示噴灌路徑縱向移動；此時，由于其他噴頭間距已經調整完畢并鎖定在橫梁上，因而實現多噴頭同步運動，實現各自區域的噴灌動作。
[0028]在本發明的一個實施例中，當多個噴頭運動時，控制軟件根據規劃的路徑計算各個噴頭的覆蓋點，當覆蓋點超出實際噴灌區域時，自動控制關閉噴頭。
[0029]在步驟104