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特開2025-4731農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステム及び方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2025004731
(43)【公開日】2025-01-15
(54)【発明の名称】農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステム及び方法
(51)【国際特許分類】
A01G 7/00 20060101AFI20250107BHJP
G01N 33/18 20060101ALI20250107BHJP
G01N 1/16 20060101ALI20250107BHJP
【ＦＩ】
A01G7/00 603
G01N33/18 Z
G01N1/16 A
【審査請求】有
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023206963
(22)【出願日】2023-12-07
(31)【優先権主張番号】202310753705.X
(32)【優先日】2023-06-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＺＩＧＢＥＥ
(71)【出願人】
【識別番号】523462790
【氏名又は名称】中国農業科学院農業信息研究所
(74)【代理人】
【識別番号】100130111
【弁理士】
【氏名又は名称】新保 斉
(72)【発明者】
【氏名】李 嫻
(72)【発明者】
【氏名】賀 湘楠
(72)【発明者】
【氏名】顔 瑞
(72)【発明者】
【氏名】王 震
(72)【発明者】
【氏名】李 哲敏
【テーマコード（参考）】
2G052
【Ｆターム（参考）】
2G052AA06
2G052AB01
2G052AB27
2G052AC03
2G052AC04
2G052AD06
2G052AD26
2G052AD46
2G052CA02
2G052CA04
2G052CA12
2G052HA12
2G052HA17
2G052HA19
2G052HB06
2G052HC04
2G052HC06
2G052HC32
2G052HC42
2G052HC44
2G052JA06
2G052JA08
2G052JA18
(57)【要約】
【課題】農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステム及び方法を提供すること。
【解決手段】クラウドプラットフォーム、監視ロボット及び溶脱液収集モジュールを含み、そのうち、クラウドプラットフォームは、監視ロボットに検出対象場所、検出対象深さ情報を送信し、及び監視ロボットの測定情報を受信するために使用され、監視ロボットは、検出対象場所まで移動し、検出対象場所、検出対象深さに位置する溶脱液収集モジュールと接続し、溶脱液収集モジュールの溶脱液を抽出し、且つ溶脱液の溶脱液窒素検出を行い、溶脱液窒素検出結果をクラウドプラットフォームに送信するために使用される。
【選択図】図２
【解決手段】クラウドプラットフォーム、監視ロボット及び溶脱液収集モジュールを含み、そのうち、クラウドプラットフォームは、監視ロボットに検出対象場所、検出対象深さ情報を送信し、及び監視ロボットの測定情報を受信するために使用され、監視ロボットは、検出対象場所まで移動し、検出対象場所、検出対象深さに位置する溶脱液収集モジュールと接続し、溶脱液収集モジュールの溶脱液を抽出し、且つ溶脱液の溶脱液窒素検出を行い、溶脱液窒素検出結果をクラウドプラットフォームに送信するために使用される。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステムであって、地下への窒素溶脱監視ロボットシステムは、クラウドプラットフォーム、監視ロボット及び溶脱液収集モジュールを含み、
クラウドプラットフォームは、監視ロボットに検出対象場所、検出対象深さ情報を送信し、及び監視ロボットの測定情報を受信するために使用され、
監視ロボットは、検出対象場所まで移動し、検出対象場所、検出対象深さに位置する溶脱液収集モジュールと接続し、溶脱液収集モジュールによって収集された溶脱液を抽出し、且つ溶脱液の溶脱液窒素検出を行い、溶脱液窒素検出結果をクラウドプラットフォームに送信するために使用される
ことを特徴とする農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステム。
クラウドプラットフォームは、監視ロボットに検出対象場所、検出対象深さ情報を送信し、及び監視ロボットの測定情報を受信するために使用され、
監視ロボットは、検出対象場所まで移動し、検出対象場所、検出対象深さに位置する溶脱液収集モジュールと接続し、溶脱液収集モジュールによって収集された溶脱液を抽出し、且つ溶脱液の溶脱液窒素検出を行い、溶脱液窒素検出結果をクラウドプラットフォームに送信するために使用される
ことを特徴とする農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステム。
【請求項2】
検出対象場所は、複数を含み、各検出対象場所は、１つ以上の検出対象深さを含み、クラウドプラットフォームは、経路計画ユニットを含み、経路計画ユニットは、複数の検出対象場所の位置関係及び各検出対象場所の検出対象深さの数量に応じて、監視ロボットの検出移動軌跡を計画し、且つ検出移動軌跡を監視ロボットに送信し、監視ロボットは、検出移動軌跡を受信し、検出移動軌跡に応じて、各検出対象場所及び各検出対象深さに対して順次溶脱液の窒素検出を行う
請求項１に記載の農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステム。
請求項１に記載の農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステム。
【請求項3】
検出対象場所、検出対象深さに溶脱液収集モジュールを有し、溶脱液収集モジュールは、溶脱液収集システム、電磁弁モジュール、伝送分岐管及びＺｉｇｂｅｅモジュールを含み、そのうち、溶脱液収集システムは、検出対象場所の検出対象深さにある溶脱液を収集するために使用され、電磁弁モジュールは、溶脱液収集システム及び伝送分岐管に接続され、Ｚｉｇｂｅｅモジュールは、電磁弁モジュールに接続され、及び無線通信方式により監視ロボットに接続されたＺｉｇｂｅｅ基地局モジュールを含み、Ｚｉｇｂｅｅ基地局モジュールにより送信された命令に応じて、電磁弁モジュールを開閉するために使用される
請求項１に記載の農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステム。
請求項１に記載の農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステム。
【請求項4】
監視ロボットは、Ｚｉｇｂｅｅ基地局モジュール、溶脱液管接続モジュール及び溶脱液抽出駆動モジュールを含み、検出対象場所は、１つ以上の検出対象深さを含み、各検出対象深さに溶脱液収集モジュールを有し、溶脱液収集モジュールは、溶脱液収集システム、電磁弁モジュール、伝送分岐管及びＺｉｇｂｅｅモジュールを含み、
監視ロボットは、Ｚｉｇｂｅｅ基地局モジュールが各検出対象深さにある溶脱液収集モジュールのＺｉｇｂｅｅモジュールに無線接続され、溶脱液管接続モジュールが各検出対象深さにある溶脱液収集モジュールの伝送分岐管に接続され、Ｚｉｇｂｅｅ基地局モジュールを利用して各検出対象深さにある溶脱液収集モジュールのＺｉｇｂｅｅモジュールと通信し、各検出対象深さにある溶脱液収集モジュールの電磁弁モジュールをオンにし、各検出対象深さにある溶脱液収集モジュールの伝送分岐管から溶脱液を抽出し、且つ各検出対象深さに抽出された溶脱液に対して窒素検出を行い、ここで、１つの検出対象深さに対して溶脱液を抽出する場合、該検出対象深さにある溶脱液収集モジュールの電磁弁モジュールのみをオンにし、他の検出対象深さにある溶脱液収集モジュールの電磁弁モジュールをオフ状態にするように保持する
請求項３に記載の農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステム。
監視ロボットは、Ｚｉｇｂｅｅ基地局モジュールが各検出対象深さにある溶脱液収集モジュールのＺｉｇｂｅｅモジュールに無線接続され、溶脱液管接続モジュールが各検出対象深さにある溶脱液収集モジュールの伝送分岐管に接続され、Ｚｉｇｂｅｅ基地局モジュールを利用して各検出対象深さにある溶脱液収集モジュールのＺｉｇｂｅｅモジュールと通信し、各検出対象深さにある溶脱液収集モジュールの電磁弁モジュールをオンにし、各検出対象深さにある溶脱液収集モジュールの伝送分岐管から溶脱液を抽出し、且つ各検出対象深さに抽出された溶脱液に対して窒素検出を行い、ここで、１つの検出対象深さに対して溶脱液を抽出する場合、該検出対象深さにある溶脱液収集モジュールの電磁弁モジュールのみをオンにし、他の検出対象深さにある溶脱液収集モジュールの電磁弁モジュールをオフ状態にするように保持する
請求項３に記載の農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステム。
【請求項5】
監視ロボットは、移動モジュールを含み、移動モジュールは、ナビゲーションモジュール、移動キャリア及び移動キャリア駆動ユニットを含み、ナビゲーションモジュールは、監視ロボットの位置を取得するために使用され、移動キャリアは、ホイール式移動プラットフォーム及びモーターを含み、移動キャリア駆動ユニットは、移動キャリアの動作方向及び距離を制御するために使用される
請求項１に記載の農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステム。
請求項１に記載の農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステム。
【請求項6】
監視ロボットは、環境感知モジュールを含み、環境感知モジュールは、温度湿度センサー、風向センサー、降雨量センサー及び照度センサーを含み、監視ロボットは、環境感知モジュールにより収集された温度、湿度、風向、降雨量及び照度情報を、溶脱液窒素検出結果と共にクラウドプラットフォームに送信する
請求項１に記載の農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステム。
請求項１に記載の農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステム。
【請求項7】
検出対象場所は、複数を含み、各検出対象場所は、１つ以上の検出対象深さを含み、各検出対象場所の各検出対象深さにおいて、それぞれ１つの溶脱液収集モジュールがあり、溶脱液収集モジュールは、溶脱液収集システム、溶脱液の液位センサー、電磁弁モジュール、伝送分岐管及びＺｉｇｂｅｅモジュールを含み、溶脱監視ロボットに、Ｚｉｇｂｅｅ基地局モジュール及び経路計画ユニットを有し、
溶脱監視ロボットは、複数の検出対象場所、及び各検出対象場所の１つ以上の検出対象深さ情報を受信した後、Ｚｉｇｂｅｅ基地局モジュールにより各検出対象場所の各検出対象深さにある溶脱液収集モジュールのＺｉｇｂｅｅモジュールに起動命令を送信し、各検出対象場所にある各検出対象深さの溶脱液収集モジュールの溶脱液の液位センサーは、それぞれに対応する溶脱液収集システムによりすでに収集された溶脱液の液位を検出し、且つ各検出対象場所の各検出対象深さにあるＺｉｇｂｅｅモジュールにより、溶脱監視ロボットに、所定のサイクルに従って、対応する溶脱液収集システムによって収集された溶脱液の液位を送信し、
溶脱監視ロボットの経路計画ユニットは、各溶脱液収集システムによってアップロードされた溶脱液の液位、各検出対象場所の位置関係及び各検出対象場所の検出対象深さの数量に応じて、各所定のサイクルに従って、監視ロボットの移動軌跡を動的計画し、監視ロボットは、動的計画された検出移動軌跡に応じて、各検出対象場所の位置関係及び各検出対象深さの溶脱液抽出及び溶脱液窒素検出を行う
請求項１に記載の農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステム。
溶脱監視ロボットは、複数の検出対象場所、及び各検出対象場所の１つ以上の検出対象深さ情報を受信した後、Ｚｉｇｂｅｅ基地局モジュールにより各検出対象場所の各検出対象深さにある溶脱液収集モジュールのＺｉｇｂｅｅモジュールに起動命令を送信し、各検出対象場所にある各検出対象深さの溶脱液収集モジュールの溶脱液の液位センサーは、それぞれに対応する溶脱液収集システムによりすでに収集された溶脱液の液位を検出し、且つ各検出対象場所の各検出対象深さにあるＺｉｇｂｅｅモジュールにより、溶脱監視ロボットに、所定のサイクルに従って、対応する溶脱液収集システムによって収集された溶脱液の液位を送信し、
溶脱監視ロボットの経路計画ユニットは、各溶脱液収集システムによってアップロードされた溶脱液の液位、各検出対象場所の位置関係及び各検出対象場所の検出対象深さの数量に応じて、各所定のサイクルに従って、監視ロボットの移動軌跡を動的計画し、監視ロボットは、動的計画された検出移動軌跡に応じて、各検出対象場所の位置関係及び各検出対象深さの溶脱液抽出及び溶脱液窒素検出を行う
請求項１に記載の農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステム。
【請求項8】
監視ロボットは、反応モジュール、マイクロフルイディクスモジュール、溶脱液窒素検出モジュール、洗浄モジュール、廃液処理モジュール及びデータ処理モジュールを含み、反応モジュールは、抽出された溶脱液を反応する化学試薬に添加し、且つ化学試薬と溶脱液の混合液をマイクロフルイディクスモジュールモジュールに提供した後に、溶脱液窒素検出モジュールに提供して、溶脱液窒素検出を行い、洗浄モジュールは、１回の溶脱液窒素検出が完了した後、洗浄液を利用して監視ロボット内の反応モジュール、マイクロフルイディクスモジュール、溶脱液窒素検出モジュールを洗浄するために使用され、廃液処理モジュールは、化学試薬と溶脱液の混合液及び洗浄液を排出するために使用される
請求項４に記載の農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステム。
請求項４に記載の農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステム。
【請求項9】
農地における地下への窒素溶脱監視方法であって、
クラウドプラットフォームは、監視ロボットに検出対象場所、検出対象深さ情報を送信するステップＡと、
監視ロボットは、検出対象場所まで移動し、検出対象場所、検出対象深さに位置する溶脱液収集モジュールと接続し、溶脱液収集モジュールの溶脱液を抽出し、且つ溶脱液の溶脱液窒素検出を行い、溶脱液窒素検出結果をクラウドプラットフォームに送信するために使用されるステップＢと、を含む
ことを特徴とする農地における地下への窒素溶脱監視方法。
クラウドプラットフォームは、監視ロボットに検出対象場所、検出対象深さ情報を送信するステップＡと、
監視ロボットは、検出対象場所まで移動し、検出対象場所、検出対象深さに位置する溶脱液収集モジュールと接続し、溶脱液収集モジュールの溶脱液を抽出し、且つ溶脱液の溶脱液窒素検出を行い、溶脱液窒素検出結果をクラウドプラットフォームに送信するために使用されるステップＢと、を含む
ことを特徴とする農地における地下への窒素溶脱監視方法。
【請求項10】
ステップＡにおいて、クラウドプラットフォームから、監視ロボットに送信された検出対象場所は複数を含み、各検出対象場所は、１つ以上の検出対象深さを含み、ステップＢにおいて、監視ロボットが検出対象場所まで移動して、溶脱液の抽出及び溶脱液の窒素検出を行うことは、
溶脱監視ロボットが、複数の検出対象場所、及び各検出対象場所の１つ以上の検出対象深さ情報を受信した後、Ｚｉｇｂｅｅ基地局モジュールにより各検出対象場所の各検出対象深さにある溶脱液収集モジュールのＺｉｇｂｅｅモジュールに起動命令を送信し、各検出対象場所にある各検出対象深さの溶脱液収集モジュールの溶脱液の液位センサーが、それぞれに対応する溶脱液収集システムによりすでに収集された溶脱液の液位を検出し、且つ各検出対象場所の各検出対象深さにあるＺｉｇｂｅｅモジュールにより、溶脱監視ロボットに、所定のサイクルに従って、対応する溶脱液収集システムによって収集された溶脱液の液位を送信することと、
溶脱監視ロボットの経路計画ユニットが、各溶脱液収集システムによって収集された溶脱液の液位、及び各検出対象場所の位置関係及び各検出対象場所の検出対象深さの数量に応じて、各所定のサイクルに従って、監視ロボットの移動軌跡を動的計画することと、監視ロボットが、動的計画された検出移動軌跡に応じて、各検出対象場所の位置関係及び各検出対象深さの溶脱液抽出及び溶脱液窒素検出を行うことと、を含む
請求項９に記載の農地における地下への窒素溶脱監視方法。
溶脱監視ロボットが、複数の検出対象場所、及び各検出対象場所の１つ以上の検出対象深さ情報を受信した後、Ｚｉｇｂｅｅ基地局モジュールにより各検出対象場所の各検出対象深さにある溶脱液収集モジュールのＺｉｇｂｅｅモジュールに起動命令を送信し、各検出対象場所にある各検出対象深さの溶脱液収集モジュールの溶脱液の液位センサーが、それぞれに対応する溶脱液収集システムによりすでに収集された溶脱液の液位を検出し、且つ各検出対象場所の各検出対象深さにあるＺｉｇｂｅｅモジュールにより、溶脱監視ロボットに、所定のサイクルに従って、対応する溶脱液収集システムによって収集された溶脱液の液位を送信することと、
溶脱監視ロボットの経路計画ユニットが、各溶脱液収集システムによって収集された溶脱液の液位、及び各検出対象場所の位置関係及び各検出対象場所の検出対象深さの数量に応じて、各所定のサイクルに従って、監視ロボットの移動軌跡を動的計画することと、監視ロボットが、動的計画された検出移動軌跡に応じて、各検出対象場所の位置関係及び各検出対象深さの溶脱液抽出及び溶脱液窒素検出を行うことと、を含む
請求項９に記載の農地における地下への窒素溶脱監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、生態学の環境保護技術に関し、特に農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【0002】
窒素は植物の成長に必要な栄養素要素であり、農作物の成長と発育に重要な影響を及ぼす。したがって、農業生産では、農家は化学肥料を使用して、土壌中の窒素元素の不足を補い、農作物の生産と品質を改善する。ただし、化学肥料の窒素成分は、植物によって完全に吸収され、利用することはできず、一部の窒素は、雨水と灌漑用水の洗掘、地下水の流れと漏れ等の方式で地下水域に入り、その結果、地下水の窒素含有量は標準を超え、環境と健康の問題を引き起こした。
【0003】
現在、農業窒素溶脱の問題は、広範囲の注目と注意を引き付けた。全国土壌汚染調査の結果によると、農地の土壌における窒素汚染は、全国土壌汚染の主なタイプの１つであり、農地の土壌の約１／４には窒素汚染の問題がある。同時に、窒素溶脱の存在により、地下水の窒素含有量が標準を超えることも、現在の環境保護の重要な問題の１つになった。統計によると、地下水の窒素含有量が標準を超える全国の地域は１／３を超え、主な分布エリアは、主に東部と北の平原にある。
【0004】
窒素汚染は、人間の健康と生態環境に深刻な害をもたらすだけでなく、農業生産と農産物の品質に大きな挑戦をもたらす。窒素含有量が標準を超えることは、農産物の過度の毒素含有量につながる可能性があり、それが人々の健康と安全に深刻な影響を与える。また、窒素の大きな流出は、土壌の肥沃度の損失を引き起こし、土地の劣化と耕作地の品質の低下につながる。
【0005】
したがって、窒素溶脱汚染の問題を解決することは、現在の環境保護と農業生産における重要なタスクの１つになった。インテリジェントな農地における地下への窒素溶脱監視システムを確立することは、窒素が標準を超える状況を時間内に発見して処理することができ、農家が科学的施肥するのを助け、窒素の流出と汚染を減らし、地下水資源と生態環境の持続可能な発展を保護する。
【0006】
従来の窒素溶脱液監視方法には、通常、静的溶脱液収集方法、動的洗脱方法、根圏液体収集方法、微型土柱洗脱方法、サンプリング洗脱方法が含まれる。
【0007】
１．静的溶脱液収集方法とは、農地で溶脱液収集装置を確立し、一定期間内の溶脱液サンプルを収集し、次に溶脱液サンプルの窒素含有量を検出および分析することを指す。この方法は、フィールドに収集装置を設置する必要があり、土地に特定の影響を与える。
２．動的洗脱方法は、スプレーまたは漏れ装置を介して土壌に一定量の水を注入し、土壌で溶脱された水サンプルを分析のために収集する。この方法は操作が複雑であり、灌漑装置と収集装置を設置する必要があり、コストが高い。
３．根圏液体収集方法は、根圏液体サンプリングチューブを人工的に掘削して設定することにより、根圏土壌内に根圏液体サンプルを収集し、サンプルの窒素含有量を検出して分析する。この方法は操作が複雑であり、サンプリングチューブを掘削して設定する必要があり、コストが高い。
４．微型土柱洗脱方法は、収集された土壌サンプルを微型土柱に装填し、次にスプレーまたは漏れ装置を介して土柱に一定量の水を注入し、土柱で溶脱された水サンプルを分析のために収集する。この方法には多くの土壌サンプルが必要であり、操作は複雑である。
５．サンプリング洗脱方法は、土壌サンプルを溶脱装置に配置し、土壌サンプルに定量的水を追加してから、溶脱液を収集して分析することである。該方法は土壌を大きく損傷して、二次汚染を引き起こしやすい。
２．動的洗脱方法は、スプレーまたは漏れ装置を介して土壌に一定量の水を注入し、土壌で溶脱された水サンプルを分析のために収集する。この方法は操作が複雑であり、灌漑装置と収集装置を設置する必要があり、コストが高い。
３．根圏液体収集方法は、根圏液体サンプリングチューブを人工的に掘削して設定することにより、根圏土壌内に根圏液体サンプルを収集し、サンプルの窒素含有量を検出して分析する。この方法は操作が複雑であり、サンプリングチューブを掘削して設定する必要があり、コストが高い。
４．微型土柱洗脱方法は、収集された土壌サンプルを微型土柱に装填し、次にスプレーまたは漏れ装置を介して土柱に一定量の水を注入し、土柱で溶脱された水サンプルを分析のために収集する。この方法には多くの土壌サンプルが必要であり、操作は複雑である。
５．サンプリング洗脱方法は、土壌サンプルを溶脱装置に配置し、土壌サンプルに定量的水を追加してから、溶脱液を収集して分析することである。該方法は土壌を大きく損傷して、二次汚染を引き起こしやすい。
【0008】
したがって、現在の窒素溶脱監視方法は、現場サンプリングと実験室分析を組み合わせる方法を採用することがよくあり、時間や労力がかかり、リアルタイム検出を実現できない。小さな部分では、固定検出方法を使用し、該方法は、固定サンプリングポイントを使用して大容量溶脱バレルを設置した後に溶脱液を抽出し、管を介して溶脱液検出端末に輸送して窒素溶脱監視を実現し、複数のサンプリングポイントに複数の大きな容積である溶脱バレルと管を敷設する必要があり、早期の建設コストは高く、土壌環境への損傷は大きく、処理プロセスは複雑である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明では、従来技術における窒素溶脱監視方法は、現場サンプリングと実験室分析とを組み合わせる方法を採用することがよくあり、時間や労力がかかり、リアルタイム検出を実現できない。小さな部分では、固定検出方法を使用し、該方法は、固定サンプリングポイントを使用して大容量溶脱バレルを設置した後に溶脱液を抽出し、管を介して溶脱液検出端末に輸送して窒素溶脱監視を実現し、複数のサンプリングポイントに複数の大きな容積である溶脱バレルと管を敷設する必要があり、早期の建設コストが高く、土壌環境への損傷が大きく、処理プロセスが複雑であるという技術的課題を解決するために、農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステム及び方法を提供し、該ロボットシステムは、移動式の方法を介して広範囲の農地土壌の多場所、多層深さの溶脱液の自動抽出を完了した後、抽出された溶脱液に対して全プロセスのインテリジェントリアルタイム検出及び分析を行い、人工収集と実験室分析に依存しない。
【課題を解決するための手段】
【0010】
この目標を達成するために、本発明は次の技術的解決手段を採用する。
【0011】
農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステムであって、地下への窒素溶脱監視ロボットシステムは、クラウドプラットフォーム、監視ロボット及び溶脱液収集モジュールを含み、そのうち、
クラウドプラットフォームは、監視ロボットに検出対象場所、検出対象深さ情報を送信し、及び監視ロボットの測定情報を受信するために使用され、
監視ロボットは、検出対象場所まで移動し、検出対象場所、検出対象深さに位置する溶脱液収集モジュールと接続し、溶脱液収集モジュールの溶脱液を抽出し、且つ溶脱液の溶脱液窒素検出を行い、溶脱液窒素検出結果をクラウドプラットフォームに送信するために使用される。
クラウドプラットフォームは、監視ロボットに検出対象場所、検出対象深さ情報を送信し、及び監視ロボットの測定情報を受信するために使用され、
監視ロボットは、検出対象場所まで移動し、検出対象場所、検出対象深さに位置する溶脱液収集モジュールと接続し、溶脱液収集モジュールの溶脱液を抽出し、且つ溶脱液の溶脱液窒素検出を行い、溶脱液窒素検出結果をクラウドプラットフォームに送信するために使用される。
【0012】
また、本発明の農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステムにおいて、検出対象場所は、複数を含み、各検出対象場所は、１つ以上の検出対象深さを含み、クラウドプラットフォームは、経路計画ユニットを含み、経路計画ユニットは、複数の検出対象場所の位置関係及び各検出対象場所の検出対象深さの数量に応じて、監視ロボットの検出移動軌跡を計画し、且つ検出移動軌跡を監視ロボットに送信し、監視ロボットは、検出移動軌跡を受信し、検出移動軌跡に応じて、各検出対象場所及び各検出対象深さに対して順次溶脱液の窒素検出を行う。
【0013】
また、本発明の農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステムにおいて、検出対象場所、検出対象深さに溶脱液収集モジュールを有し、溶脱液収集モジュールは、溶脱液収集システム、電磁弁モジュール、伝送分岐管及びＺｉｇｂｅｅモジュールを含み、そのうち、溶脱液収集システムは、検出対象場所の検出対象深さにある溶脱液を収集するために使用され、電磁弁モジュールは、溶脱液収集システム及び伝送分岐管に接続され、Ｚｉｇｂｅｅモジュールは、電磁弁モジュールに接続され、及び無線方式により監視ロボットに接続されたＺｉｇｂｅｅ基地局モジュールを含み、Ｚｉｇｂｅｅ基地局モジュールにより送信された命令に応じて、電磁弁モジュールを開閉するために使用される。
【0014】
また、本発明の農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステムにおいて、監視ロボットは、Ｚｉｇｂｅｅ基地局モジュール、溶脱液管接続モジュール及び溶脱液抽出駆動モジュールを含み、検出対象場所は、１つ以上の検出対象深さを含み、各検出対象深さに溶脱液収集モジュールを有し、溶脱液収集モジュールは、溶脱液収集システム、電磁弁モジュール、伝送分岐管及びＺｉｇｂｅｅモジュールを含み、
監視ロボットは、Ｚｉｇｂｅｅ基地局モジュールが各検出対象深さにある溶脱液収集モジュールＺｉｇｂｅｅモジュールに無線接続され、溶脱液管接続モジュールが各検出対象深さにある溶脱液収集モジュールの伝送分岐管に接続され、Ｚｉｇｂｅｅ基地局モジュールを順次利用して各検出対象深さにある溶脱液収集モジュールのＺｉｇｂｅｅモジュールと通信し、各検出対象深さにある溶脱液収集モジュールの電磁弁モジュールをオンにし、各検出対象深さにある溶脱液収集モジュールの伝送分岐管から溶脱液を抽出し、且つ各検出対象深さに対して溶脱液窒素検出を行うために使用され、ここで、１つの検出対象深さに対して溶脱液を抽出する場合、該検出対象深さにある溶脱液収集モジュールの電磁弁モジュールのみをオンにし、他の検出対象深さにある溶脱液収集モジュールの電磁弁モジュールをオフ状態にするように保持する。
監視ロボットは、Ｚｉｇｂｅｅ基地局モジュールが各検出対象深さにある溶脱液収集モジュールＺｉｇｂｅｅモジュールに無線接続され、溶脱液管接続モジュールが各検出対象深さにある溶脱液収集モジュールの伝送分岐管に接続され、Ｚｉｇｂｅｅ基地局モジュールを順次利用して各検出対象深さにある溶脱液収集モジュールのＺｉｇｂｅｅモジュールと通信し、各検出対象深さにある溶脱液収集モジュールの電磁弁モジュールをオンにし、各検出対象深さにある溶脱液収集モジュールの伝送分岐管から溶脱液を抽出し、且つ各検出対象深さに対して溶脱液窒素検出を行うために使用され、ここで、１つの検出対象深さに対して溶脱液を抽出する場合、該検出対象深さにある溶脱液収集モジュールの電磁弁モジュールのみをオンにし、他の検出対象深さにある溶脱液収集モジュールの電磁弁モジュールをオフ状態にするように保持する。
【0015】
また、本発明の農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステムにおいて、監視ロボットは、移動モジュールを含み、移動モジュールは、ナビゲーションモジュール、移動キャリア及び移動キャリア駆動ユニットを含み、ナビゲーションユニットは、監視ロボットの位置を検出するために使用され、移動キャリアは、ホイール式移動プラットフォーム及びモーターを含み、移動キャリア駆動ユニットは、移動キャリアの移動方向及び移動距離を制御するために使用される。
【0016】
また、本発明の農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステムにおいて、監視ロボットは、環境感知モジュールを含み、環境感知モジュールは、温度湿度センサー、風向センサー、降雨量センサー及び照度センサーを含み、監視ロボットは、環境感知モジュールにより収集された温度、湿度、風向、降雨量及び照度情報を、溶脱液窒素検出結果と共にクラウドプラットフォームに送信する。
【0017】
また、本発明の農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステムにおいて、検出対象場所は、複数を含み、各検出対象場所は、１つ以上の検出対象深さを含み、各検出対象場所の各検出対象深さにおいて、それぞれ溶脱液収集モジュールがあり、溶脱液収集モジュールは、溶脱液収集システム、溶脱液の液位センサー、電磁弁モジュール、伝送分岐管及びＺｉｇｂｅｅモジュールを含み、溶脱監視ロボットに、Ｚｉｇｂｅｅ基地局モジュール及び動的経路計画ユニットを有し、そのうち、
溶脱監視ロボットは、複数の検出対象場所、及び各検出対象場所の１つ以上の検出対象深さ情報を受信した後、Ｚｉｇｂｅｅ基地局モジュールにより各検出対象場所の各検出対象深さにある溶脱液収集モジュールのＺｉｇｂｅｅモジュールに起動命令を送信し、各検出対象場所にある各検出対象深さの溶脱液収集モジュールの溶脱液の液位センサーは、それぞれに対応する溶脱液収集システムによりすでに収集された溶脱液の液位を検出し、且つ各検出対象場所の各検出対象深さにあるＺｉｇｂｅｅモジュールにより、溶脱監視ロボットに、所定のサイクルに従って、対応する溶脱液収集システムによって収集された溶脱液の液位を送信し、
溶脱監視ロボットの動的経路計画ユニットが、各溶脱液収集システムによって収集された溶脱液の液位、各検出対象場所の位置関係及び各検出対象場所の検出対象深さの数量に応じて、各所定のサイクルに従って、監視ロボットの移動軌跡を動的計画し、監視ロボットは、動的計画された検出移動軌跡に応じて、各検出対象場所の位置関係及び各検出対象深さの溶脱液抽出及び溶脱液窒素検出を行う。
溶脱監視ロボットは、複数の検出対象場所、及び各検出対象場所の１つ以上の検出対象深さ情報を受信した後、Ｚｉｇｂｅｅ基地局モジュールにより各検出対象場所の各検出対象深さにある溶脱液収集モジュールのＺｉｇｂｅｅモジュールに起動命令を送信し、各検出対象場所にある各検出対象深さの溶脱液収集モジュールの溶脱液の液位センサーは、それぞれに対応する溶脱液収集システムによりすでに収集された溶脱液の液位を検出し、且つ各検出対象場所の各検出対象深さにあるＺｉｇｂｅｅモジュールにより、溶脱監視ロボットに、所定のサイクルに従って、対応する溶脱液収集システムによって収集された溶脱液の液位を送信し、
溶脱監視ロボットの動的経路計画ユニットが、各溶脱液収集システムによって収集された溶脱液の液位、各検出対象場所の位置関係及び各検出対象場所の検出対象深さの数量に応じて、各所定のサイクルに従って、監視ロボットの移動軌跡を動的計画し、監視ロボットは、動的計画された検出移動軌跡に応じて、各検出対象場所の位置関係及び各検出対象深さの溶脱液抽出及び溶脱液窒素検出を行う。
【0018】
また、本発明の農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステムにおいて、監視ロボットは、マイクロフルイディクスモジュール、溶脱液窒素検出モジュール、洗浄モジュール、廃液処理モジュール及びデータ処理モジュールを含み、そのうち、マイクロフルイディクスモジュールは、抽出された溶脱液を反応する化学試薬に添加し、且つ化学試薬と溶脱液の混合液を、溶脱液窒素検出モジュールに提供して、溶脱液窒素検出を行い、洗浄モジュールは、１回の溶脱液窒素検出が完了した後、洗浄液を利用して監視ロボット内のマイクロフルイディクスモジュール、溶脱液窒素検出モジュールを洗浄するために使用され、廃液処理モジュールは、化学試薬と溶脱液の混合液及び洗浄液を排出するために使用される。
【0019】
農地における地下への窒素溶脱監視方法であって、
クラウドプラットフォームは、監視ロボットに検出対象場所、検出対象深さ情報を送信するステップＡと、
監視ロボットは、検出対象場所まで移動し、検出対象場所、検出対象深さに位置する溶脱液収集モジュールと接続し、１つの検出対象場所の１つ又は複数の溶脱液収集モジュールは、１つの検出対象ノードと呼ばれる。監視ロボットは、溶脱液収集モジュールの溶脱液を抽出し、且つ溶脱液の溶脱液窒素検出を行い、溶脱液窒素検出結果をクラウドプラットフォームに送信するために使用されるステップＢと、を含む。
クラウドプラットフォームは、監視ロボットに検出対象場所、検出対象深さ情報を送信するステップＡと、
監視ロボットは、検出対象場所まで移動し、検出対象場所、検出対象深さに位置する溶脱液収集モジュールと接続し、１つの検出対象場所の１つ又は複数の溶脱液収集モジュールは、１つの検出対象ノードと呼ばれる。監視ロボットは、溶脱液収集モジュールの溶脱液を抽出し、且つ溶脱液の溶脱液窒素検出を行い、溶脱液窒素検出結果をクラウドプラットフォームに送信するために使用されるステップＢと、を含む。
【0020】
また、本発明の農地における地下への窒素溶脱監視方法において、ステップＡにおいて、クラウドプラットフォームから、監視ロボットに送信された検出対象場所は複数を含み、各検出対象場所は、１つ以上の検出対象深さを含み、ステップＢにおいて、監視ロボットが検出対象場所まで移動して、溶脱液の抽出及び溶脱液の窒素検出を行うことは、
溶脱監視ロボットが、複数の検出対象場所、及び各検出対象場所の１つ以上の検出対象深さ情報を受信した後、Ｚｉｇｂｅｅ基地局モジュールにより各検出対象場所の各検出対象深さにある溶脱液収集モジュールのＺｉｇｂｅｅモジュールに起動命令を送信し、各検出対象場所にある各検出対象深さの溶脱液収集モジュールの溶脱液の液位センサーが、それぞれに対応する溶脱液収集システムによりすでに収集された溶脱液の液位を検出し、且つ各検出対象場所の各検出対象深さにあるＺｉｇｂｅｅモジュールにより、溶脱監視ロボットに、所定のサイクルに従って、対応する溶脱液収集システムによって収集された溶脱液の液位を送信することと、
溶脱監視ロボットの動的経路計画ユニットが、各溶脱液収集システムによって収集された溶脱液の液位、及び各検出対象場所の位置関係及び各検出対象場所の検出対象深さの数量に応じて、各所定のサイクルに従って、監視ロボットの移動軌跡を動的計画することと、監視ロボットが、動的計画された検出移動軌跡に応じて、各検出対象場所の位置関係及び各検出対象深さの溶脱液抽出及び溶脱液窒素検出を行うことと、を含む。
溶脱監視ロボットが、複数の検出対象場所、及び各検出対象場所の１つ以上の検出対象深さ情報を受信した後、Ｚｉｇｂｅｅ基地局モジュールにより各検出対象場所の各検出対象深さにある溶脱液収集モジュールのＺｉｇｂｅｅモジュールに起動命令を送信し、各検出対象場所にある各検出対象深さの溶脱液収集モジュールの溶脱液の液位センサーが、それぞれに対応する溶脱液収集システムによりすでに収集された溶脱液の液位を検出し、且つ各検出対象場所の各検出対象深さにあるＺｉｇｂｅｅモジュールにより、溶脱監視ロボットに、所定のサイクルに従って、対応する溶脱液収集システムによって収集された溶脱液の液位を送信することと、
溶脱監視ロボットの動的経路計画ユニットが、各溶脱液収集システムによって収集された溶脱液の液位、及び各検出対象場所の位置関係及び各検出対象場所の検出対象深さの数量に応じて、各所定のサイクルに従って、監視ロボットの移動軌跡を動的計画することと、監視ロボットが、動的計画された検出移動軌跡に応じて、各検出対象場所の位置関係及び各検出対象深さの溶脱液抽出及び溶脱液窒素検出を行うことと、を含む。
【発明の効果】
【0021】
本発明の技術は、以下の技術的効果を含む。
１．本発明による農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステム及び方法は、広範囲で多場所の地下への溶脱液の自動取得、インテリジェント検出及び分析を自動的に実現することができる。
２．本発明の溶脱監視ロボットは、自動的にナビゲーションして、各検出対象場所に移動して溶脱液の収集及び溶脱液窒素分析を行うことができ、これは、各検出対象場所で１つ以上の溶脱液窒素分析装置を設計する必要がなく、監視ロボットは、各検出対象場所で共有され、これにより、各検出対象場所及び検出対象深さの溶脱液への窒素分析の一致性が保証され、各検出装置間の個体差が回避されるため、精度が向上した。また、システム全体のコストを削減し、大量の溶脱液窒素分析装置への投資を避けることができる。同時に、各溶脱液窒素分析装置は、測定結果情報をクラウドプラットフォームに提出する必要があり、本発明はすべて、監視ロボットに引き渡されてそれを完了するため、電力消費を節約し、各測定場所への回路配線を避けることができる。
３．本発明の溶脱監視ロボットは、溶脱液窒素検出モジュールの前に、マイクロフルイディクスモジュール技術を採用して、少量の溶脱液を抽出すると、溶脱液窒素成分の検出を完了できることを実現するため、複数の検出対象場所に複数の測定深さを抽出する、大量の溶脱液窒素測定の大量の時間消費を回避する。
４．本発明による農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステム及び方法は、広範囲で多場所の溶脱監視ノードへの迅速な収集、検出及び分析を実現することができる。基地局の制御プログラムの設定を通じて、無人の義務監視を達成できる。マイクロフルイディクスモジュールを通じて、微量溶脱液収集を実現する。コストが低く、検出時間が短く、効率が高く、自動化、インテリジェント化レベルが高い。
５．特に、本発明による農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステム及び方法は、測定効率をさらに向上させるために、さらに動的経路計画の方法を採用し、各溶脱液収集システムによって収集された溶脱液の液位、及び各検出対象場所の位置関係及び各検出対象場所の検出対象深さの数量に応じて、各所定のサイクルに従って、監視ロボットの移動軌跡を動的計画し、検出移動軌跡を事前に設定する必要がなく、各検出対象場所で測定が完了した後、次の検出対象場所を動的に計算し、ステップの方法に従って経路を最適化し、１つの検出対象場所で溶脱液収集を行う待ち時間を回避することができるため、農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステム及び方法の、複数の検出対象場所及び複数の検出対象深さへのシステム全体測定効率を大幅に向上させる。
１．本発明による農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステム及び方法は、広範囲で多場所の地下への溶脱液の自動取得、インテリジェント検出及び分析を自動的に実現することができる。
２．本発明の溶脱監視ロボットは、自動的にナビゲーションして、各検出対象場所に移動して溶脱液の収集及び溶脱液窒素分析を行うことができ、これは、各検出対象場所で１つ以上の溶脱液窒素分析装置を設計する必要がなく、監視ロボットは、各検出対象場所で共有され、これにより、各検出対象場所及び検出対象深さの溶脱液への窒素分析の一致性が保証され、各検出装置間の個体差が回避されるため、精度が向上した。また、システム全体のコストを削減し、大量の溶脱液窒素分析装置への投資を避けることができる。同時に、各溶脱液窒素分析装置は、測定結果情報をクラウドプラットフォームに提出する必要があり、本発明はすべて、監視ロボットに引き渡されてそれを完了するため、電力消費を節約し、各測定場所への回路配線を避けることができる。
３．本発明の溶脱監視ロボットは、溶脱液窒素検出モジュールの前に、マイクロフルイディクスモジュール技術を採用して、少量の溶脱液を抽出すると、溶脱液窒素成分の検出を完了できることを実現するため、複数の検出対象場所に複数の測定深さを抽出する、大量の溶脱液窒素測定の大量の時間消費を回避する。
４．本発明による農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステム及び方法は、広範囲で多場所の溶脱監視ノードへの迅速な収集、検出及び分析を実現することができる。基地局の制御プログラムの設定を通じて、無人の義務監視を達成できる。マイクロフルイディクスモジュールを通じて、微量溶脱液収集を実現する。コストが低く、検出時間が短く、効率が高く、自動化、インテリジェント化レベルが高い。
５．特に、本発明による農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステム及び方法は、測定効率をさらに向上させるために、さらに動的経路計画の方法を採用し、各溶脱液収集システムによって収集された溶脱液の液位、及び各検出対象場所の位置関係及び各検出対象場所の検出対象深さの数量に応じて、各所定のサイクルに従って、監視ロボットの移動軌跡を動的計画し、検出移動軌跡を事前に設定する必要がなく、各検出対象場所で測定が完了した後、次の検出対象場所を動的に計算し、ステップの方法に従って経路を最適化し、１つの検出対象場所で溶脱液収集を行う待ち時間を回避することができるため、農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステム及び方法の、複数の検出対象場所及び複数の検出対象深さへのシステム全体測定効率を大幅に向上させる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】本発明による発明を実施するための形態における、農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステムの構造概略図である。
【図2】本発明による発明を実施するための形態における、農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステムの構造概略図である。
【図3】本発明による発明を実施するための形態における、農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステムの構造概略図である。
【図4】本発明による発明を実施するための形態における、農地における地下への窒素溶脱監視方法のフロー概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下に図面を参照しながら、本発明を詳しく説明する。
【0024】
以下に、細い実証の実施例を開示する。ただし、ここで開示された特定の構造と機能の詳細は、実証の実施例を説明する目的のみである。
【0025】
ただし、本発明は、開示された具体的な実証の実施例に限定されないが、この開示の範囲内にあるすべての変更、同等物及び交換物を覆うことを理解すべきである。すべての図面の説明では、同じ符号が同じ部品を示す。
【0026】
図面を参照して、本明細書に添付された図面に描かれた構造、比率、サイズ等は、当業者の理解・読解のために明細書に開示されている内容と一致させるためにのみ使用されており、本発明によって実施できる限られた条件を制限するためには使用されていないため、技術的な実質的な意味を具備せず、いかなる構造の変更、比例関係の変更、またはサイズの調整は、本発明によって達成できる効果および目的に影響を与えることなく、依然として本発明に開示される技術的内容でカバーされる範囲内に含まれる。同時に、本明細書で引用されている位置限定用語も、本発明の実装できる範囲を制限することではなく、明確に説明するためだけであり、技術的内容に実質的な変更を加えることなく、それらの相対的な関係を変更または調整することも、本発明の実施可能範囲とも見なされる。
【0027】
同時に、ここで使用された用語「及び／又は」は、１つ以上の関連項目の任意及びすべての組み合わせを含む。さらに、部品またはユニットが他の部品又はユニットに「接続」または「結合」されると呼ばれる時、他の部品またはユニットに直接接続または結合できるか、中間部品またはユニットがある場合もあることを理解すべきである。また、部品又はユニット間の関係を説明するための他の言葉は、同じ方式に応じて理解される（例えば、「間」は、「直接間」に対応し、「隣接」は、「直接隣接」等に対応する等）。
【0028】
図１から図３はすべて、本発明による発明を実施するための形態における、農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステムの構造概略図である。図に示すように、本発明の発明を実施するための形態において、以下の技術的解決手段を採用する。
【0029】
まず、クラウドプラットフォームマネージャーは、測定のニーズに応じて、複数の検出対象場所及び検出対象深さ情報を設定し、１つの検出対象場所は、１つの検出対象ノードとして、且つこれらの情報を監視ロボットまで送信する。監視ロボットは、狭帯域インターネットＮＢ－ＩｏＴ通信モジュールを介してクラウドプラットフォームの情報を受信し、クラウドプラットフォーム情報を分析する。
【0030】
監視ロボットは、クラウドプラットフォームの経路計画ユニットによって計画された経路情報を受信して、移動キャリアを駆動して監視ロボットの移動を駆動し、移動中、測位モジュールによってリアルタイム位置を決定し、リアルタイム位置情報をＮＢ－ＩｏＴモジュールを介してクラウドプラットフォームに送信する。検出対象位置に到着した後、監視ロボットの溶脱液管接続モジュールは、検出対象場所、検出対象深さの溶脱液収集モジュールに接続される。
【0031】
各検出対象場所に複数の検出対象深さを含む場合があり、各検出対象深さにそれぞれ１つの溶脱液収集モジュールを有する。各検出対象場所の１つ又は複数の溶脱液収集モジュールは、１つの検出対象ノードと総称される。各溶脱液収集モジュールは、電磁弁モジュールを有する。各溶脱液収集モジュールは、監視ロボットの命令に応じて該溶脱液収集モジュールの電磁弁モジュールをオンにする。監視ロボットの制御モジュールは、溶脱液収集モジュールにおける溶脱液を、監視ロボットにおける、溶脱液を一時貯蔵する溶脱液貯蔵ユニットに抽出し、且つ伝送感知ユニットの情報に応じて、溶脱液を抽出する水ポンプの速度をタイムリーに調整する。
【0032】
溶脱液の抽出が完了した後、溶脱監視ロボットは、Ｚｉｇｂｅｅ基地局モジュールを介して溶脱液収集モジュールに電磁弁モジュールを、オフにする命令を送信し、且つ溶脱液監視ユニットを駆動して溶脱液窒素の検出を行う。溶脱監視ロボットは、１つ目の深さ溶脱液窒素監視を完了した後、監視ロボットは再び、電磁弁モジュールをオンにする命令を、次の深さの溶脱液収集モジュールに送信し、該場所にあるすべての深さの溶脱液抽出及び溶脱液窒素分析が完了するまで、動作を繰返す。
【0033】
該検出対象場所のすべての検出タスクが完了した後、監視ロボットは、環境感知制御ユニットを介して環境感知ユニットによって収集された環境情報を取得し、最終的に取得された該場所の環境情報、各深さの溶脱液窒素情報をクラウドプラットフォームにアップロードする。監視ロボットは、移動径路の計画を開始して、次の検出対象場所を決定し、該検出対象場所に自動的に移動し、すべての探測タスクが完了するまで、１つ目の検出対象場所の動作への監視を繰り返す。クラウドプラットフォームは、監視ロボットから送信された情報を受信し、保存する。
【0034】
以上の操作を実現するために、監視ロボットは、移動モジュール、環境感知モジュール、溶脱液窒素検出モジュール、無線通信モジュール、電源モジュール、マイクロプロセッサモジュール、制御回路基板、溶脱液伝送モジュール及びナビゲーションモジュールを含む。そのうち、移動モジュールは、移動キャリア及び移動キャリア駆動モジュールを含む。環境感知モジュールは、温度湿度センサー、風向センサー、降雨量センサー及び照度センサーを含む。溶脱液窒素検出モジュールは、マイクロフルイディクスモジュールチップモジュール、溶脱液窒素検出モジュール、洗浄モジュール、廃液処理モジュール及びデータ処理モジュールを含む。無線通信モジュールは、無線通信チップモジュール（ＮＢ－ＩｏＴ無線通信モジュール、Ｚｉｇｂｅｅ基地局モジュール）及び無線通信データ記憶モジュールを含む。電源モジュールは、ソーラー電源モジュール及びリチウム電池電源モジュールを含む。溶脱液伝送モジュールは、溶脱液伝送管、溶脱液抽出駆動モジュール及び溶脱液管接続モジュールを含む。ナビゲーションモジュールは、北斗測位モジュール、姿勢センサーモジュールを含む。そのうち、溶脱液管接続モジュールは、各検出対象場所、検出対象深さにある伝送分岐管に接続することができる。
【0035】
監視ロボットと溶脱液収集モジュールの接続プロセスは、監視ロボットがＺｉｇｂｅｅ基地局通信モジュールを介して接続命令を溶脱液収集モジュールに送信し、該溶脱液収集モジュールが、Ｚｉｇｂｅｅ無線通信モジュール、電磁弁モジュール、伝送分岐管、溶脱液収集システムを有し、監視ロボットが、溶脱液管接続モジュールを介して溶脱液収集モジュールの伝送分岐管に接続され、監視ロボットが測定命令に応じて検出場所にある各溶脱液収集モジュールに、電磁弁モジュールをオンにする命令を、送信する。溶脱液の抽出が完了した後、ロボットが、電磁弁モジュールをオフにする命令を、送信し、同時に溶脱液伝送管を洗浄することである。
【0036】
溶脱液における窒素含有量を分析するタスクが完了した後、監視ロボットは、電磁弁モジュールをオンにする命令を再び送信し、次の溶脱液収集モジュールの電磁弁モジュールをオンにし、該検出対象場所のすべての検出対象深さの溶脱液の抽出、検出及び分析がすべて、完了するまで、ロボットは、溶脱液の抽出、分析及び電磁弁モジュールの制御命令を送信するプロセスを繰り返す。ロボットは、クラウドプラットフォームの経路計画ユニットの指示に従って次の検出対象場所に移動し、以上の動作を繰返す。その動作及び協働関係は、図１及び図２に示す。
【0037】
溶脱液の抽出及び検出プロセスは図２に示すように、監視ロボットは、溶脱液伝送管を介して少量の溶脱液をマイクロフルイディクスモジュールモジュールの前端に抽出し、反応する必要がある化学試薬と混合した後、マイクロフルイディクスモジュールモジュールを介して溶脱液窒素検出モジュールに入り、混合後の液体における窒素検出を完了し、溶脱液窒素の感知曲線を取得する。データ処理モジュールを介して、溶脱液窒素の感知データを溶脱液窒素含有量に変換する。
【0038】
したがって、本発明の発明を実施するための形態には、農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステムを含み、地下への窒素溶脱監視ロボットシステムは、クラウドプラットフォーム、監視ロボット及び溶脱液収集モジュールを含み、そのうち、
クラウドプラットフォームは、監視ロボットに検出対象場所、検出対象深さ情報を送信し、及び監視ロボットの測定情報を受信するために使用され、
監視ロボットは、検出対象場所まで移動し、検出対象場所、検出対象深さに位置する溶脱液収集モジュールと接続し、溶脱液収集モジュールの溶脱液を抽出し、且つ溶脱液の溶脱液窒素検出を行い、溶脱液窒素検出結果をクラウドプラットフォームに送信するために使用される。１つの検出対象場所の場合、１つ以上の溶脱液収集モジュールを含む場合があり、検出対象ノードと総称される。
クラウドプラットフォームは、監視ロボットに検出対象場所、検出対象深さ情報を送信し、及び監視ロボットの測定情報を受信するために使用され、
監視ロボットは、検出対象場所まで移動し、検出対象場所、検出対象深さに位置する溶脱液収集モジュールと接続し、溶脱液収集モジュールの溶脱液を抽出し、且つ溶脱液の溶脱液窒素検出を行い、溶脱液窒素検出結果をクラウドプラットフォームに送信するために使用される。１つの検出対象場所の場合、１つ以上の溶脱液収集モジュールを含む場合があり、検出対象ノードと総称される。
【0039】
また、本発明の発明を実施するための形態による、農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステムにおいて、検出対象場所は、複数を含み、各検出対象場所は、１つ以上の検出対象深さを含み、クラウドプラットフォームは、経路計画ユニットを含み、経路計画ユニットは、複数の検出対象場所の位置関係及び各検出対象場所の検出対象深さの数量に応じて、監視ロボットの検出移動軌跡を計画し、且つ検出移動軌跡を監視ロボットに送信し、監視ロボットは、検出移動軌跡を受信し、検出移動軌跡に応じて、各検出対象場所及び各検出対象深さに対して順次溶脱液の窒素検出を行う。
【0040】
また、本発明の発明を実施するための形態による、農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステムにおいて、検出対象場所、検出対象深さに溶脱液収集モジュールを有し、溶脱液収集モジュールは、溶脱液収集システム、電磁弁モジュール、伝送分岐管及びＺｉｇｂｅｅモジュールを含み、そのうち、溶脱液収集システムは、検出対象場所の検出対象深さにある溶脱液を収集するために使用され、電磁弁モジュールは、溶脱液収集システム及び伝送分岐管に接続され、Ｚｉｇｂｅｅモジュールは、電磁弁モジュールに接続され、及び無線方式により監視ロボットに接続されたＺｉｇｂｅｅ基地局モジュールを含み、Ｚｉｇｂｅｅ基地局モジュールにより送信された命令に応じて、電磁弁モジュールを開閉するために使用される。
【0041】
また、本発明の発明を実施するための形態による、農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステムにおいて、監視ロボットは、Ｚｉｇｂｅｅ基地局モジュール、溶脱液管接続モジュール及び溶脱液抽出駆動モジュールを含み、検出対象場所は、１つ以上の検出対象深さを含み、各検出対象深さに溶脱液収集モジュールを有し、溶脱液収集モジュールは、溶脱液収集システム、電磁弁モジュール、伝送分岐管及びＺｉｇｂｅｅモジュールを含み、
監視ロボットは、Ｚｉｇｂｅｅ基地局モジュールが各検出対象深さにある溶脱液収集モジュールＺｉｇｂｅｅモジュールに無線接続され、溶脱液管接続モジュールが各検出対象深さにある溶脱液収集モジュールの伝送分岐管に接続され、Ｚｉｇｂｅｅ基地局モジュールを順次利用して各検出対象深さにある溶脱液収集モジュールのＺｉｇｂｅｅモジュールと通信し、各検出対象深さにある溶脱液収集モジュールの電磁弁モジュールをオンにし、各検出対象深さにある溶脱液収集モジュールの伝送分岐管から溶脱液を抽出し、且つ各検出対象深さに対して溶脱液窒素検出を行うために使用され、ここで、１つの検出対象深さに対して溶脱液を抽出する場合、該検出対象深さにある溶脱液収集モジュールの電磁弁モジュールのみをオンにし、他の検出対象深さにある溶脱液収集モジュールの電磁弁モジュールをオフ状態にするように保持する。
監視ロボットは、Ｚｉｇｂｅｅ基地局モジュールが各検出対象深さにある溶脱液収集モジュールＺｉｇｂｅｅモジュールに無線接続され、溶脱液管接続モジュールが各検出対象深さにある溶脱液収集モジュールの伝送分岐管に接続され、Ｚｉｇｂｅｅ基地局モジュールを順次利用して各検出対象深さにある溶脱液収集モジュールのＺｉｇｂｅｅモジュールと通信し、各検出対象深さにある溶脱液収集モジュールの電磁弁モジュールをオンにし、各検出対象深さにある溶脱液収集モジュールの伝送分岐管から溶脱液を抽出し、且つ各検出対象深さに対して溶脱液窒素検出を行うために使用され、ここで、１つの検出対象深さに対して溶脱液を抽出する場合、該検出対象深さにある溶脱液収集モジュールの電磁弁モジュールのみをオンにし、他の検出対象深さにある溶脱液収集モジュールの電磁弁モジュールをオフ状態にするように保持する。
【0042】
また、本発明の発明を実施するための形態による、農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステムにおいて、監視ロボットは、移動モジュールを含み、移動モジュールは、ナビゲーションモジュール、移動キャリア及び移動キャリア駆動ユニットを含み、ナビゲーションユニットは、監視ロボットの位置を検出するために使用され、移動キャリアは、ホイール式移動プラットフォーム及びモーターを含み、移動キャリア駆動ユニットは、移動キャリアの動作方向及び距離を制御するために使用される。
【0043】
また、本発明の発明を実施するための形態による、農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステムにおいて、監視ロボットは、環境感知モジュールを含み、環境感知モジュールは、温度湿度センサー、風向センサー、降雨量センサー及び照度センサーを含み、監視ロボットは、環境感知モジュールにより収集された温度、湿度、風向、降雨量及び照度情報を、溶脱液窒素検出結果と共にクラウドプラットフォームに送信する。
【0044】
また、本発明の発明を実施するための形態による、農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステムにおいて、検出対象場所は、複数を含み、各検出対象場所は、１つ以上の検出対象深さを含み、各検出対象場所の各検出対象深さにおいて、それぞれ溶脱液収集モジュールがあり、溶脱液収集モジュールは、溶脱液収集システム、溶脱液の液位センサー、電磁弁モジュール、伝送分岐管及びＺｉｇｂｅｅモジュールを含み、溶脱監視ロボットに、Ｚｉｇｂｅｅ基地局モジュール及び動的経路計画ユニットを有し、そのうち、
溶脱監視ロボットは、複数の検出対象場所、及び各検出対象場所の１つ以上の検出対象深さ情報を受信した後、Ｚｉｇｂｅｅ基地局モジュールにより各検出対象場所の各検出対象深さにある溶脱液収集モジュールのＺｉｇｂｅｅモジュールに起動命令を送信し、各検出対象場所にある各検出対象深さの溶脱液収集モジュールの溶脱液の液位センサーは、それぞれに対応する溶脱液収集システムによりすでに収集された溶脱液の液位を検出し、且つ各検出対象場所の各検出対象深さにあるＺｉｇｂｅｅモジュールにより、溶脱監視ロボットに、所定のサイクルに従って、対応する溶脱液収集システムによって収集された溶脱液の液位を送信し、
溶脱監視ロボットの動的経路計画ユニットが、各溶脱液収集システムによって収集された溶脱液の液位、各検出対象場所の位置関係及び各検出対象場所の検出対象深さの数量に応じて、各所定のサイクルに従って、監視ロボットの移動軌跡を動的計画し、監視ロボットは、動的計画された検出移動軌跡に応じて、各検出対象場所の位置関係及び各検出対象深さの溶脱液抽出及び溶脱液窒素検出を行う。
溶脱監視ロボットは、複数の検出対象場所、及び各検出対象場所の１つ以上の検出対象深さ情報を受信した後、Ｚｉｇｂｅｅ基地局モジュールにより各検出対象場所の各検出対象深さにある溶脱液収集モジュールのＺｉｇｂｅｅモジュールに起動命令を送信し、各検出対象場所にある各検出対象深さの溶脱液収集モジュールの溶脱液の液位センサーは、それぞれに対応する溶脱液収集システムによりすでに収集された溶脱液の液位を検出し、且つ各検出対象場所の各検出対象深さにあるＺｉｇｂｅｅモジュールにより、溶脱監視ロボットに、所定のサイクルに従って、対応する溶脱液収集システムによって収集された溶脱液の液位を送信し、
溶脱監視ロボットの動的経路計画ユニットが、各溶脱液収集システムによって収集された溶脱液の液位、各検出対象場所の位置関係及び各検出対象場所の検出対象深さの数量に応じて、各所定のサイクルに従って、監視ロボットの移動軌跡を動的計画し、監視ロボットは、動的計画された検出移動軌跡に応じて、各検出対象場所の位置関係及び各検出対象深さの溶脱液抽出及び溶脱液窒素検出を行う。
【0045】
以上に説明したのは本発明の１つの発明を実施するための形態であり、それは複数の検出対象場所、複数の検出対象深さの全体測定効率を顕著に向上させる。以下に、詳しく説明する。
【0046】
クラウドプラットフォームは、監視ロボットに複数の検出対象場所及び各検出対象場所にある１つ以上の検出対象深さの情報を送信した後、監視ロボットは、まずＺｉｇｂｅｅ基地局モジュールを介して複数の検出対象場所、複数の検出対象深さにある各溶脱液収集モジュールのＺｉｇｂｅｅモジュールに情報を送信し、各溶脱液収集モジュールのＺｉｇｂｅｅモジュールは、情報を受信した後、それぞれの溶脱液の液面センサーを起動し、各溶脱液収集システムによって収集された溶脱液の液位を検出した後、各溶脱液収集モジュールのＺｉｇｂｅｅモジュールを介して監視ロボットに収集された溶脱液の液位情報を報告する。
【0047】
例えば、共に６つの検出対象場所があり、それぞれＰ１～Ｐ６であり、Ｐ１～Ｐ６には、それぞれ３つの検出対象深さがあり、Ｐ１１～Ｐ１３、……Ｐ６１～Ｐ６３として記録され、各検出対象深さに１つの溶脱液収集モジュールを有する。時間ｔ０に、Ｐ２及びＰ５の３つの深さにある溶脱液収集モジュールの溶脱液の液位情報はすべて、測定要件を満たし、Ｐ１、Ｐ３位置にそれぞれ１つの検出対象深さの溶脱液収集モジュールの溶脱液の液位情報が測定要件を満たし、Ｐ４及びＰ６のすべての検出対象深さの溶脱液収集モジュールの溶脱液の液位情報はすべて、測定要件を満たさない。Ｐ５の位置は、監視ロボットより近いため、監視ロボットの動的経路計画ユニットは、ｔ０時刻にまずＰ５位置の溶脱液抽出及び溶脱液窒素検出を行う。監視ロボットは、Ｐ５位置に走行し、順次Ｐ５１、Ｐ５２及びＰ５３にある溶脱液収集モジュールに対して、溶脱液の抽出及び溶脱液窒素分析を行う。
【0048】
Ｐ５１、Ｐ５２及びＰ５３にある溶脱液収集モジュールに対して、溶脱液の抽出及び溶脱液窒素分析を行う中に、２つの所定の時間間隔を経過し、例えばｔ１及びｔ２時刻に、各溶脱液収集モジュールのｚｉｇｂｅｅモジュールは、監視ロボットに、収集された溶脱液の液位情報を報告し続け、例えばｔ１時刻に、Ｐ１、Ｐ３、Ｐ４及びＰ６位置に、３つの深さの溶脱液収集モジュールの溶脱液の液位情報がすべて、測定要件を満たすことを実現せず、ｔ３時刻に、Ｐ１位置にある３つの深さの溶脱液収集モジュールの溶脱液の液位情報はすべて、測定要件を満たし、残りのＰ３、Ｐ４及びＰ６はまだ、３つの深さの溶脱液収集モジュールの溶脱液の液位情報がすべて測定要件を満たす状況を達成しない。Ｐ１は、Ｐ２に比べて、Ｐ１の位置は、Ｐ５より近く、したがって、監視ロボットＰ５１、Ｐ５２及びＰ５３にある溶脱液収集モジュールは、溶脱液の抽出及び溶脱液窒素分析を行った後、第２測定場所をＰ１として選択し、即ちＰ１位置に走行し、次に順次Ｐ１１、Ｐ１２及びＰ１３にある溶脱液収集モジュールに対して、溶脱液の抽出及び溶脱液窒素分析を行う。
【0049】
Ｐ１１、Ｐ１２及びＰ１３にある溶脱液収集モジュールに対して、溶脱液の抽出及び溶脱液窒素分析を行う中に、また２つの所定の時間間隔を経過し、例えばｔ３及びｔ４であり、ｔ４時刻に、Ｐ４及びＰ６の３つの深さにある溶脱液収集モジュールの溶脱液の液位情報はすべて、測定要件を満たす。この場合、監視ロボットは、Ｐ２、Ｐ４及びＰ６とＰ１位置の距離の遠近を比較し、Ｐ２がより近いと発見し、したがって、監視ロボットの動的経路計画ユニットは、第３測定場所をＰ２として選択し、即ち、Ｐ２位置に走行し、次に順次Ｐ２１、Ｐ２２及びＰ２３にある溶脱液収集モジュールに対して、溶脱液の抽出及び溶脱液窒素分析を行う。
【0050】
以上の動的経路計画ユニットにより、監視ロボットは、１つの検出対象ノードにおいて、溶脱液収集の待ちを行う必要がなく、又は溶脱液収集待ち時間が非常に小さく、毎回にすべて、最近の方式で次の測定場所を見つけ、農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステムの作業効率を大幅に向上させる。
【0051】
より具体的には、残りのすべての検出対象場所の全部ではない測定深さの溶脱液収集モジュールの液位深さはすべて、適切な量である溶脱液を抽出することに十分である場合、監視ロボットは、残りの各検出対象場所を比較し、それぞれどれぐらいの検出対象深さの溶脱液収集モジュールの液位深さが、適切な量である溶脱液を抽出できるか、条件を満たす溶脱液収集モジュールの数量の多少、順番及び距離に応じて総合的に判断する。
【0052】
例えばｔｎ時間に、Ｐ１、Ｐ３及びＰ６という３つの検出対象場所が残っているが、３つの検出対象場所の３つの検出対象深さの溶脱液収集モジュールの液位深さは、同時に、適切な量である溶脱液を抽出することを満たすことができない場合、監視ロボットは、Ｐ３位置が現在の位置より近く、Ｐ３１及びＰ３２深さの溶脱液収集モジュールの液位深さがすでに要件を満たし、Ｐ１の位置が同じであるが、Ｐ１のＰ１１深さの溶脱液収集モジュールの液位深さが要件を満たさず、Ｐ１２及びＰ１３深さの溶脱液収集モジュールの液位深さのみが要件を満たしたことを考慮すると、浅から深までの測定順番の混乱を回避するために、監視ロボットの動的経路計画ユニットは、Ｐ３を次の検出対象場所として選択する。
【0053】
又は、他の発明を実施するための形態において、監視ロボットは、浅から深までの測定順番を放棄し、条件を満たす溶脱液収集モジュール数量の多少及び現在の位置との距離をより注目にする。この場合、監視ロボットの動的経路計画ユニットは、Ｐ１を次の検出対象場所として選択することもできる。
【0054】
したがって、本発明の発明を実施するための形態において、監視ロボットに、動的経路計画ユニットを有するため、高度の自律性があり、複数種経路最適化戦略と結合し、複数種重みを考慮する状況で、最適化の方式を選択して複数の検出対象場所、複数の検出対象深さの溶脱液全体窒素測定解決手段を行うことができる。
【0055】
また、本発明の発明を実施するための形態による、農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステムにおいて、監視ロボットは、反応モジュール、マイクロフルイディクスモジュール、溶脱液窒素検出モジュール、洗浄モジュール、廃液処理モジュール及びデータ処理モジュールを含み、そのうち、反応モジュールは、抽出された溶脱液を反応する化学試薬に添加し、化学試薬と溶脱液の混合液をマイクロフルイディクスモジュールモジュールに提供し、その後に溶脱液窒素検出モジュールに提供して溶脱液窒素検出を行い、洗浄モジュールは、１回の溶脱液窒素検出が完了した後、洗浄液を利用して監視ロボット内のマイクロフルイディクスモジュール、溶脱液窒素検出モジュールを洗浄するために使用され、廃液処理モジュールは、化学試薬と溶脱液の混合液及び洗浄液を排出するために使用される。
【0056】
図４は、本発明による発明を実施するための形態における、農地における地下への窒素溶脱監視方法のフロー概略図である。図に示すように、本発明はさらに、農地における地下への窒素溶脱監視方法を含み、該方法は、
クラウドプラットフォームが、監視ロボットに検出対象場所、検出対象深さ情報を送信するステップＡと、
監視ロボットが、検出対象場所まで移動し、検出対象場所、検出対象深さに位置する溶脱液収集モジュールと接続し、溶脱液収集モジュールの溶脱液を抽出し、且つ溶脱液の溶脱液窒素検出を行い、溶脱液窒素検出結果をクラウドプラットフォームに送信するために使用されるステップＢと、を含む。
クラウドプラットフォームが、監視ロボットに検出対象場所、検出対象深さ情報を送信するステップＡと、
監視ロボットが、検出対象場所まで移動し、検出対象場所、検出対象深さに位置する溶脱液収集モジュールと接続し、溶脱液収集モジュールの溶脱液を抽出し、且つ溶脱液の溶脱液窒素検出を行い、溶脱液窒素検出結果をクラウドプラットフォームに送信するために使用されるステップＢと、を含む。
【0057】
具体的に言えば、図４において、本発明の発明を実施するための形態による、農地における地下への窒素溶脱監視方法は、
監視ロボットが、狭帯域モノのインターネット（ＮＢ－ＩｏＴ）通信モジュールを介してクラウドプラットフォームの検出対象場所及び検出対象深さ情報を受信するステップ１と、
監視ロボットがクラウドプラットフォームの経路計画ユニットの命令に応じて移動キャリアを検出対象場所の位置まで移動するように駆動するステップ２と、
監視ロボットの溶脱液伝送ユニットが、検出対象場所、検出対象深さにある溶脱液収集モジュールと接続するステップ３と、
監視ロボットが溶脱液伝送ユニットを制御して検出対象場所、検出対象深さにある溶脱液収集モジュールから溶脱液を抽出し、溶脱液抽出の速度を調整するステップ４と、
溶脱液の抽出が完了した後、監視ロボットが、Ｚｉｇｂｅｅ基地局モジュールを介して溶脱液収集モジュールのＺｉｇｂｅｅモジュールに電磁弁モジュールを、オフにする命令を送信し、溶脱液窒素検出モジュールを起動して溶脱液窒素検出を行うステップ５と、
監視ロボットが、該検出対象場所に他の検出対象深さがあるかどうかを判断し、ある場合、該場所にあるすべての検出対象深さの溶脱液抽出及び窒素分析が完了するまで、ステップ３～５を繰返し、同時に、監視ロボットが、環境感知制御ユニットを介して環境感知ユニットによって収集された環境情報を取得し、最終的に取得された場所環境情報、溶脱液窒素情報、検出対象場所及び深さ座標情報をクラウドプラットフォームまでアップロードするステップ６と、
農地における地下への窒素溶脱監視ロボットがクラウドプラットフォームから送信された検出対象場所において、該領域から最も近い検出対象場所を決定し、再び溶脱液窒素抽出及び分析検出タスクを行い、ステップ２ ～７を繰返すステップ７と、を含む。
監視ロボットが、狭帯域モノのインターネット（ＮＢ－ＩｏＴ）通信モジュールを介してクラウドプラットフォームの検出対象場所及び検出対象深さ情報を受信するステップ１と、
監視ロボットがクラウドプラットフォームの経路計画ユニットの命令に応じて移動キャリアを検出対象場所の位置まで移動するように駆動するステップ２と、
監視ロボットの溶脱液伝送ユニットが、検出対象場所、検出対象深さにある溶脱液収集モジュールと接続するステップ３と、
監視ロボットが溶脱液伝送ユニットを制御して検出対象場所、検出対象深さにある溶脱液収集モジュールから溶脱液を抽出し、溶脱液抽出の速度を調整するステップ４と、
溶脱液の抽出が完了した後、監視ロボットが、Ｚｉｇｂｅｅ基地局モジュールを介して溶脱液収集モジュールのＺｉｇｂｅｅモジュールに電磁弁モジュールを、オフにする命令を送信し、溶脱液窒素検出モジュールを起動して溶脱液窒素検出を行うステップ５と、
監視ロボットが、該検出対象場所に他の検出対象深さがあるかどうかを判断し、ある場合、該場所にあるすべての検出対象深さの溶脱液抽出及び窒素分析が完了するまで、ステップ３～５を繰返し、同時に、監視ロボットが、環境感知制御ユニットを介して環境感知ユニットによって収集された環境情報を取得し、最終的に取得された場所環境情報、溶脱液窒素情報、検出対象場所及び深さ座標情報をクラウドプラットフォームまでアップロードするステップ６と、
農地における地下への窒素溶脱監視ロボットがクラウドプラットフォームから送信された検出対象場所において、該領域から最も近い検出対象場所を決定し、再び溶脱液窒素抽出及び分析検出タスクを行い、ステップ２ ～７を繰返すステップ７と、を含む。
【0058】
また、本発明の発明を実施するための形態による、農地における地下への窒素溶脱監視方法において、ステップＡにおいて、クラウドプラットフォームから、監視ロボットに送信された検出対象場所は複数を含み、各検出対象場所は、１つ以上の検出対象深さを含み、ステップＢにおいて、監視ロボットが検出対象場所まで移動して、溶脱液の抽出及び溶脱液の窒素検出を行うことは、
溶脱監視ロボットが、複数の検出対象場所、及び各検出対象場所の１つ以上の検出対象深さ情報を受信した後、Ｚｉｇｂｅｅ基地局モジュールを介して、各検出対象場所の各検出対象深さにある溶脱液収集モジュールのＺｉｇｂｅｅモジュールに起動命令を送信し、各検出対象場所にある各検出対象深さの溶脱液収集モジュールの溶脱液の液位センサーが、それぞれに対応する溶脱液収集システムによりすでに収集された溶脱液の液位を検出し、且つ各検出対象場所の各検出対象深さにあるＺｉｇｂｅｅモジュールを介して、溶脱監視ロボットに、所定のサイクルに従って、それぞれ対応する溶脱液収集システムによって収集された溶脱液の液位を送信し、
溶脱監視ロボットの動的経路計画ユニットが、各溶脱液収集システムによって収集された溶脱液の液位、及び各検出対象場所の位置関係及び各検出対象場所の検出対象深さの数量に応じて、各所定のサイクルに従って、監視ロボットの移動軌跡を動的計画し、監視ロボットが、動的計画された検出移動軌跡に応じて、各検出対象場所の位置関係及び各検出対象深さの溶脱液抽出及び溶脱液窒素検出を行うことを含む。
溶脱監視ロボットが、複数の検出対象場所、及び各検出対象場所の１つ以上の検出対象深さ情報を受信した後、Ｚｉｇｂｅｅ基地局モジュールを介して、各検出対象場所の各検出対象深さにある溶脱液収集モジュールのＺｉｇｂｅｅモジュールに起動命令を送信し、各検出対象場所にある各検出対象深さの溶脱液収集モジュールの溶脱液の液位センサーが、それぞれに対応する溶脱液収集システムによりすでに収集された溶脱液の液位を検出し、且つ各検出対象場所の各検出対象深さにあるＺｉｇｂｅｅモジュールを介して、溶脱監視ロボットに、所定のサイクルに従って、それぞれ対応する溶脱液収集システムによって収集された溶脱液の液位を送信し、
溶脱監視ロボットの動的経路計画ユニットが、各溶脱液収集システムによって収集された溶脱液の液位、及び各検出対象場所の位置関係及び各検出対象場所の検出対象深さの数量に応じて、各所定のサイクルに従って、監視ロボットの移動軌跡を動的計画し、監視ロボットが、動的計画された検出移動軌跡に応じて、各検出対象場所の位置関係及び各検出対象深さの溶脱液抽出及び溶脱液窒素検出を行うことを含む。
【0059】
本発明の技術は、以下の技術的効果を含む。
１．本発明による農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステム及び方法は、広範囲で多場所の地下への溶脱液の自動取得、インテリジェント検出及び分析を自動的に実現することができる。
２．本発明の溶脱監視ロボットは、自動的にナビゲーションして、各検出対象場所に移動して溶脱液の収集及び溶脱液窒素分析を行うことができ、これは、各検出対象場所で１つ以上の溶脱液窒素分析装置を設計する必要がなく、監視ロボットは、各検出対象場所で共有され、これにより、各検出対象場所及び検出対象深さの溶脱液への窒素分析の一致性が保証され、各検出装置間の個体差が回避されるため、精度が向上した。また、システム全体のコストを削減し、大量の溶脱液窒素分析装置への投資を避けることができる。同時に、各溶脱液窒素分析装置は、測定結果情報をクラウドプラットフォームに提出する必要があり、本発明はすべて、監視ロボットに引き渡されてそれを完了するため、電力消費を節約し、各測定場所への回路配線を避けることができる。
３．本発明の溶脱監視ロボットは、溶脱液窒素検出モジュールの前に、マイクロフルイディクスモジュール技術を採用して、少量の溶脱液を抽出すると、溶脱液窒素成分の検出を完了できることを実現するため、複数の検出対象場所に複数の測定深さ、大量の溶脱液窒素の収集、測定を行う大量の時間消費を回避する。
４．本発明による農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステム及び方法は、広範囲で多場所の溶脱監視場所への迅速な収集、検出及び分析を実現することができる。基地局の制御プログラムの設定を通じて、無人の義務監視を達成できる。マイクロフルイディクスモジュールを通じて、微量溶脱液収集を実現する。費用が低く、検出時間が短く、効率が高く、自動化、インテリジェント化レベルが高い。
５．特に、本発明による農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステム及び方法は、測定効率をさらに向上させるために、さらに動的経路計画の方法を採用し、各溶脱液収集システムによって収集された溶脱液の液位、及び各検出対象場所の位置関係及び各検出対象場所の検出対象深さの数量に応じて、各所定のサイクルに従って、監視ロボットの移動軌跡を動的計画し、検出移動軌跡を事前に設定する必要がなく、各検出対象場所で測定が完了した後、次の検出対象場所を動的に計算し、ステップの方法に従って経路を最適化し、１つの検出対象場所で溶脱液収集を行う待ち時間を回避することができるため、農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステム及び方法の、複数の検出対象場所及び複数の検出対象深さへのシステム全体測定効率を大幅に向上させる。
１．本発明による農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステム及び方法は、広範囲で多場所の地下への溶脱液の自動取得、インテリジェント検出及び分析を自動的に実現することができる。
２．本発明の溶脱監視ロボットは、自動的にナビゲーションして、各検出対象場所に移動して溶脱液の収集及び溶脱液窒素分析を行うことができ、これは、各検出対象場所で１つ以上の溶脱液窒素分析装置を設計する必要がなく、監視ロボットは、各検出対象場所で共有され、これにより、各検出対象場所及び検出対象深さの溶脱液への窒素分析の一致性が保証され、各検出装置間の個体差が回避されるため、精度が向上した。また、システム全体のコストを削減し、大量の溶脱液窒素分析装置への投資を避けることができる。同時に、各溶脱液窒素分析装置は、測定結果情報をクラウドプラットフォームに提出する必要があり、本発明はすべて、監視ロボットに引き渡されてそれを完了するため、電力消費を節約し、各測定場所への回路配線を避けることができる。
３．本発明の溶脱監視ロボットは、溶脱液窒素検出モジュールの前に、マイクロフルイディクスモジュール技術を採用して、少量の溶脱液を抽出すると、溶脱液窒素成分の検出を完了できることを実現するため、複数の検出対象場所に複数の測定深さ、大量の溶脱液窒素の収集、測定を行う大量の時間消費を回避する。
４．本発明による農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステム及び方法は、広範囲で多場所の溶脱監視場所への迅速な収集、検出及び分析を実現することができる。基地局の制御プログラムの設定を通じて、無人の義務監視を達成できる。マイクロフルイディクスモジュールを通じて、微量溶脱液収集を実現する。費用が低く、検出時間が短く、効率が高く、自動化、インテリジェント化レベルが高い。
５．特に、本発明による農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステム及び方法は、測定効率をさらに向上させるために、さらに動的経路計画の方法を採用し、各溶脱液収集システムによって収集された溶脱液の液位、及び各検出対象場所の位置関係及び各検出対象場所の検出対象深さの数量に応じて、各所定のサイクルに従って、監視ロボットの移動軌跡を動的計画し、検出移動軌跡を事前に設定する必要がなく、各検出対象場所で測定が完了した後、次の検出対象場所を動的に計算し、ステップの方法に従って経路を最適化し、１つの検出対象場所で溶脱液収集を行う待ち時間を回避することができるため、農地における地下への窒素溶脱監視ロボットシステム及び方法の、複数の検出対象場所及び複数の検出対象深さへのシステム全体測定効率を大幅に向上させる。
【0060】
上記説明は、本発明のいくつかの好ましい実施例を示して説明するが、前述のように、本発明は、本明細書に開示された形式に制限せず、他の実施例への排除であると見なすべきではなく、各種の他の組合せ、修正及び環境に使用でき、且つ本明細書の前記発明構想範囲内に、上記教示又は関連分野の技術又は知識で変更できる。当業者が行う変更及び変化は、本発明の精神及び範囲から逸脱しない場合、本発明の添付の特許請求の範囲内にある。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【手続補正書】
【提出日】2023-12-13
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図2】