1. 项目概况
   1. 项目背景

当传统大棚管护高度依赖人工逐垄巡查，存在多重管控痛点：

1. 巡查覆盖不足

种植垄密集、高低错落，人工巡查存在垄间死角、棚顶高处植株漏检，早晚、阴雨天大棚内湿度高、光线差，人工肉眼难以识别早期黄叶、斑点、虫斑等隐蔽病虫害；

1. 病害发现滞后

人工只能在病害大面积爆发后察觉，无法在病菌、虫害萌芽阶段预警，易造成批量染病减产，药剂防治成本大幅上升；

1. 定位效率低下

发现病害后无精准位置标记，工人需逐行翻找病株，延误处置时机；

1. 人工作业成本高

大棚常年高湿环境易引发人体不适，长期重复性巡检人力投入大，不符合农业“机器换人”智慧种植发展方向。

采用滑触线滑轨升降巡检机器人，沿大棚种植垄顶部滑轨全域移动，搭载360°全景摄像采集植株图像，依托后台多时期病虫害AI识别算法自动分析，精准标记病害坐标、分级推送报警，实现大棚24小时无人值守巡检、病害早发现、病株快速定位，降低种植损耗与人工管护成本。

• 1. 项目建设目标

（1）全域无死角巡检：沿大棚滑轨全覆盖所有种植垄，升降云台适配不同株高，360°无死角拍摄植株正反面、叶心等部位；

（2）AI智能病害识别：分苗期、生长期、存储正常/病害样本库，自动识别黑斑病、炭疽病、蚜虫、红蜘蛛、根腐早期症状；

（3）病害精准坐标定位：简易坐标编码体系，报警直接输出垄号+滑轨点位，工人快速直达病株；

（4）自动分级预警：轻微病害、中度病害、重度病害差异化报警推送，同步留存图像、位置、时间数据；

（5）全流程数字化管理：巡检记录、病害报表、处置台账自动生成，支撑精细化种植管理。

1. 系统方案
   1. 系统架构

本系统采用终端层—网络层—平台层—智慧算法层—交互层五层标准架构，融合滑轨机器人采集、大棚无线传输、病虫害AI识别、坐标定位预警、多终端可视化管控，实现大棚巡检、识别、定位、报警、统计一体化。

图智能巡检系统架构图

（1）终端层（感知与执行单元）

系统前端数据采集与执行载体，核心为滑触线滑轨升降巡检机器人，配套现场辅助设备：

滑触线供电行走机构：沿大棚顶部横向、纵向滑轨平稳移动，滑触线持续供电，无需频繁回充；

升降云台模组：电动升降，适配10cm~120cm不同株高植物，近距离拍摄叶面细节；

360°全景摄像单元：一体化全景云台，水平360°连续旋转、垂直±90°俯仰，高清可见光相机，防抖机芯，完整拍摄叶片、花箭、盆土；

（2）网络层（通信与传输保障）

通过滑触线网络层实现终端与平台之间的高速、安全通信及电力供给；

（3）平台层（数据处理与集成中心）

平台层是系统的核心，承载数据处理、管理和应用功能：

综合信息管理：集中展示设备运行状态、实时巡检信息、传感器监测结果；

设备与系统管理：包含终端设备管理、云台控制、任务调度、权限分级管理等功能；

智慧报表：支持自动生成巡检与异常报表，具备记录查询、统计分析与趋势预测功能。

（4）智慧算法层（智能识别与决策支持）

实现植物病害智能识别、坐标解析、自动预警，为本项目核心差异化模块。

（5）交互层（人机交互与可视化应用）

交互层面向管理与服务人员，提供友好直观的操作与展示界面：

Web平台：支持电脑端访问，便于不同角色随时掌握运行情况；

集控中心大屏：支持在大屏集中展示设备运行情况、实时视频、报警信息与统计分析结果；

多角色权限交互：根据用户权限提供分级信息展示与操作权限；

人机语音交互：支持语音指令，实现机器人任务下发、巡检结果播报，提高操作便捷性。

• 1. 轨道施工

轨道系统作为巡检机器人的运动承载，是轨道巡检机器人系统中最重要的构成部分，轨道采用定制化高强度铝合金型材，轨道设计载荷能力50kg/m，表面经阳极氧化处理，具备高抗腐蚀和较强的耐磨损性能。工字型轨道通过专用的吊装结构悬挂于种植区域顶部，以现场现有横梁为固定锚点。

图轨道设计示意图

（1）支吊架安装

首先根据激光水平仪放线确定的安装点，在现场角钢上方焊接方钢立柱，在立柱上方搭设方管，即可固定吊架。每颗螺栓确保拧紧，安装稳固。

图吊架安装图

根据轨道吊装高度，提前切割好轨道上孔位，后将其固定在事先安装好的轨道支架上。方钢吊架固定用轨道支架组合进行固定，采用M8*30螺栓固定牢固。紧固件之间应贴紧无间隙，弹簧垫子应紧平，固定支架应垂直于水平面。调平后焊接牢固。

（2）支架定位放线

按照设计方案，用激光水平仪找出支架安装的中心线和标高，确定支架的安装位置，两个轨道连接处尽量设计支架，如果遇到特殊情况，支架定位可能没有在预计的位置，或者正好在横梁位置，可以左右调整或者选择侧装工艺。

（3）轨道安装

轨道清洁完毕后，固定在检验合格的支架上，使用螺栓对吊架和轨道进行预紧固；

图紧固安装示意图

固定好第一段直轨后，在固定处和第二节轨道连接处打孔。

安装第二段轨道，将第二段轨道与第一段轨道对齐，使四根M8*30螺栓固定，然后使用M8螺母对吊架和第二段轨道进行预紧固；

将轨道连接件紧定螺丝预紧固。

图轨道连接示意图

用激光水平仪沿轨道外棱边放线，且平行于定位线，通过对轨道左右微调进行调直；同时将气泡水平仪放置在轨道上方，确保轨道已水平放置，如不水平，通过对单侧螺栓增加垫片调节轨道水平度；

将上述所有预紧固的螺栓安装紧固，确保轨道无晃动；

重复上述步骤完成直轨的安装。

• 1. 设备选型
     1. 机器人本体

室内滑触线轨道智能器人，采用滑触线供电及传输讯号，无需充电即可24小时运行；机器人配置升降杆、旋转云台及可见光摄像头，实现高度0.3米至2.8米，水平360°、上下90°视角拍摄，满足现场识别内容位置高度不一、分布在轨道左右两侧的需求。可见光相机可根据需求更换型号。

图机器人示意图

滑触线轨道升降机器人技术参数
序号	指标	性能参数
1	外形尺寸	410*280*750
2	整备质量	≤30kg
3	轨道参数	材质：6063-T6 重量：2.72Kg/m 尺寸：60mm×80mm
4	行走速度	0~0.8m/s，速度可调
5	制动距离	0.8m/s速度下，＜0.1m
6	驱动方式	电机直驱
7	支持运动方式	沿轨道方向前进、后退、爬坡、转弯
8	升降高度	≤1600mm
9	升降方式	单筒升降
10	转弯半径	R=300mm
11	爬坡角度	≤20°
12	防护等级	IP54
13	运行环境温度	-20℃~60℃
14	储存环境温度	-30℃~70℃
15	环境相对湿度	5%~95%
16	定位方式	RFZD+绝对值绝对值编码器
17	行走定位精度	±2mm
18	工作模式	自动巡检、异常巡检、手动巡检
19	避障传感器	（下升降部分前、后、下）
20	云台	水平-180°~+180°,俯仰-90°~+90°

1. 机器人功能

适配大棚垄栽种植场景，围绕360°全景拍摄、AI病虫害识别、简易坐标定位、自动报警四大核心需求设计全功能模块：

• 1. 基础巡检作业功能

机机器人沿大棚预制滑触线滑轨完成全垄自主巡检，覆盖所有种植区域，适配密集垄间种植环境。

• • 1. 远程控制

通过人机交互终端控制机器人的运动，手动控制机器人前进后退、升降高度调节、云台360°旋转、变焦、手动抓拍病株照片，支持单垄定点精细化复查、停止。

• • 1. 急停功能

当机器人在运行过程中遇到紧急危险情况时，可手动触发机器人本体上的急停按钮，此时机器人能够迅速停止当前所有动作，避免造成进一步危害，直至急停释放复位，机器人重新工作。

• • 1. 无人自主巡检

在自主巡检方式下，机器人能接收后台的巡检任务计划，按照规划的路径执行任务。

• • 1. 滑触线持续供电行走

采用大棚专用顶部滑触线轨道供电，机器人全程不间断作业，无自动充电流程；支持后台设定行走速度，低速精细巡检、快速跨垄移动两种模式。

• • 1. 坐标定位功能

大棚横向种植垄统一编号：L01、L02、L03……Ln，每一条种植垄分配唯一垄号；每条垄上方滑轨每隔2米布设1个定位码点，编码D01、D02、D03……Dn；最终完整坐标格式；滑轨分段粘贴无源定位标签，机器人行走时机载识别模块自动读取标签编号，结合滑轨行走距离数据，后台实时换算生成「垄号-点位」简易坐标。

• • 1. 报警输出效果

后台报警直接显示：病害类型+坐标LXX-DXX+现场实拍图，工人对照大棚垄道标识、滑轨贴好的点位数字，快速找到发病植株。

• • 1. 智能遇障功能

机器人搭载避障传感器，通过激光雷达、避障传感器实现安全运行，当机器人在巡检过程中在遇到障碍物时可以自动停止前进，后台推送障碍报警，消除滑轨卡滞、刮伤植株风险。

• • 1. 状态指示功能

机器人配置声光报警器，遇到异常情况时，发出报警声，同时配备红绿黄状态指示灯，在作业时提供机器人工作状态。

• • 1. 自检功能

机器人具备自检功能，包括电源、驱动、通信、控制、检测模块、、高清相机、电机、云台以及各种传感器等部件的工作状态，并能上传到后台，当发现异常可自动报警。

• • 1. 存储监控

机器人搭载高清摄像头，将巡检的视频画面及拍摄的照片同步存储到服务器中。存储视频、照片时间支持至少2个月，便于后期回放、查看。

1. 后台管理系统与拓展对接功能

轮式巡检机器人系统围绕实时监控、设备状态监控、机器人控制管理、数据统计分析、报警信息管理及用户权限管理等核心界面构建，各模块功能互补、协同运作，共同组成一套覆盖机器人控制全流程、数据决策全维度的完整且高效的机器人管理解决方案。以下对各界面展开详细说明：

• 1. 机器人列表

该机器人控制系统界面是用户管理机器人的核心操作窗口，集中展示在线机器人数量、异常机器人数量、系统状态、今日巡检次数等全局信息，以及各机器人的详细信息，帮助用户直观掌握机器人的整体部署情况与个体运行状态，对多台机器人的高效管理与操作。

主要功能包括：

• 全局状态概览：展示在线机器人数量、异常机器人数量、系统运行状态（如正常）及今日巡检次数，让用户快速掌握系统整体运行概况。
• 机器人信息查看：每个机器人条目展示其状态、电量等详细信息，帮助用户实时了解个体机器人的运行情况。
• 机器人操作管理：针对多个机器人提供操作按钮，支持用户对机器人进行精细化的管理与控制操作（如切换机器人）。
• 系统状态监控：通过系统状态标识（如正常），实时反馈系统整体运行健康状态，让用户及时知晓系统层面的状态变化。
  1. 实时监控

该界面是机器人视觉监控与任务管理的核心操作窗口，集中展示机器人摄像头实时画面、机器人状态信息等关键数据，帮助用户直观掌握机器人的视觉巡检情况与系统运行状态，实现对机器人视觉监控与任务执行的高效管理。

• 1. 机器人控制

该界面是机器人远程操控与实时监控的核心操作窗口，集中展示机器人实时摄像头画面、运动控制按键、机器人状态信息等关键内容，支持用户远程对机器人进行精准运动操控、视角调整及状态监控，实现对机器人的灵活控制与信息的实时掌握。

• 1. 机器人管理

该界面是机器人管理的核心数据窗口，以列表形式集中展示机器人多维度信息，支持用户对机器人信息进行查询、管理，便于全面掌握机器人的配置与关联情况。

• 1. 任务方案

该界面是任务方案的详细配置窗口，支持对机器人设置相关任务方案，对任务方案核心参数进行编辑，满足任务方案动态调整与新增的需求。

• 1. 任务点报表

该界面是机器人任务点的集中报表窗口，以列表形式展示任务点的机器人编码、任务编码、巡检位置及各类环境参数，支持多维度筛选与数据导出，便于用户全面掌握任务点的巡检数据与环境状态，为巡检分析与决策提供数据支撑。

• 1. 算法识别记录

该界面是机器人算法识别记录的集中管理窗口，以列表形式展示算法识别任务的关键信息，支持多维度筛选与数据导出，便于用户全面掌握算法识别的执行情况、结果与状态，为算法识别的分析与优化提供数据支撑。

• 1. 巡检记录

该界面是机器人巡检记录的集中管理窗口，以列表形式展示巡检的记录编码、机器人编码、状态、异常情况、时间进度等关键信息，支持多维度筛选与数据导出，便于用户全面掌握巡检任务的执行情况、状态与异常信息，为巡检分析与管理提供数据支撑。

• 1. 报警记录

该界面是机器人环境数据报警的集中管理窗口，以列表形式展示环境数据报警的关键信息，支持多类型报警切换、筛选查询与数据导出，便于用户实时掌握环境异常报警的发生情况、处理进度，实现对环境报警的高效管理与跟踪。

• 1. 用户管理

该界面是机器人人员系统的用户管理窗口，以列表形式展示用户的用户名、类型、状态等关键信息，支持多维度查询筛选与分页管理，便于用户对系统用户进行身份识别以及权限配置，实现用户的高效运维。

• 1. 系统拓展与对接

系统基于Windows系统环境开发，B/S架构，具备综合看板管理、基础信息管理、巡检业务管理、实时预警管理、机器人管理、数据采集与分析和系统管理功能。

系统具备可扩展性，开放API接口，便于与其他管理系统对接，可接入其它业务系统并实现数据传输和系统联动，系统能够提供多种接口或工具，以便集成不同来源的工程信息，提供强大的数据采集和集成能力，工业标准支持OPC、BACNet、Modbus等协议；HTTP信息化接口支持WebAPI、WebService、XMPP等协议；物联网即时通讯协议支持MQTT等协议；数据库接口支持ODBC等标准。

1. 项目优势总结

• AI病害精准识别：早期微小病害提前预警，减少减产损失；
• 360°滑轨全景全覆盖：升降云台适配全株高，无叶面、花部拍摄死角；
• 滑触线持续作业：无需频繁充电，24小时分时段自动巡检，替代人工高强度巡查；
• 全流程数字化闭环：巡检-识别-坐标报警-现场处置-数据统计一体化，形成病虫害标准化管护体系。