一種農(nóng)用無人機機載變量施藥系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及農(nóng)業(yè)施藥技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種農(nóng)用無人機機載變量施藥系統(tǒng)及方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 中國是一個農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)藥生產(chǎn)技術(shù)已處于國際先進水平，但農(nóng)藥使用技術(shù)嚴重 落后的現(xiàn)狀與其高速發(fā)展的農(nóng)藥水平極不相稱。農(nóng)藥的不合理使用造成了一系列的負面影 響，已經(jīng)成為我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的制約因素。目前，無人機等農(nóng)業(yè)裝備發(fā)展非常迅速，通過 硬件方面創(chuàng)新對變量噴藥進行研究，但目前的機載施藥系統(tǒng)沒有進行田間定位及處方圖信 息執(zhí)行的功能，由于農(nóng)業(yè)裝備的控制系統(tǒng)缺少足夠的病蟲草害信息支持，運使得在實際的 應(yīng)用過程中并未達到真正的精準用藥，防治效果不明顯甚至不如傳統(tǒng)施藥方法；此外，其他 植保工作者對病蟲草害診斷、預(yù)測和分布狀況進行大量的研究，運些研究成果雖然在實際 的施藥過程起到了重要的指導(dǎo)作用，并大大提高了用藥效率，但由于它們的設(shè)計應(yīng)用都只 局限于給操作者提供信息，并未參與實際的施藥控制，所W也無法達到最佳的防治效果。而 且，目前對于運兩部分相結(jié)合的即時自動化噴藥系統(tǒng)的研究更是少之又少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] (一）要解決的技術(shù)問題
[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供了一種農(nóng)用無人機機載變量施藥系統(tǒng)及方法，使 得能夠?qū)崿F(xiàn)智能決策、自動定位、精準施藥的功能。 陽00引（二）技術(shù)方案
[0006] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種農(nóng)用無人機機載變量施藥系統(tǒng)，其包 括：
[0007] 無人機，所述無人機上安裝有處方圖航空施藥系統(tǒng)，所述處方圖航空施藥系統(tǒng)用 于對所述無人機進行施藥處方的決策，且通過上位機將決策信號發(fā)送給下位機，所述下位 機用于對所述無人機的施藥機構(gòu)進行在線動態(tài)調(diào)節(jié)；
[0008] 監(jiān)測中屯、，所述監(jiān)測中屯、用于對所述無人機的作業(yè)速度及漂移情況進行監(jiān)控；
[0009] GI^定位機構(gòu)，所述GI^定位機構(gòu)與所述上位機通訊連接，用于定位所述無人機的 地理位置；
[0010] 氣象站，所述氣象站用于為所述無人機作業(yè)提供氣象信息，并通過多路第一風速 風向儀發(fā)送給所述上位機。
[0011] 其中，所述施藥機構(gòu)包括依次相連的藥箱、直流累、高頻電磁閥及離屯、霧化盤噴 頭；所述離屯、霧化盤噴頭設(shè)置在所述無人機頂部的噴桿上，用于響應(yīng)所述決策信號W調(diào)節(jié) 其轉(zhuǎn)速和霧滴粒徑。
[0012] 其中，所述噴桿上設(shè)置有第二風速風向儀，所述第二風速風向儀與所述上位機通 訊連接，用于檢測所述離屯、霧化盤噴頭周圍的風場情況。
[0013] 其中，多路所述第一風速風向儀分別對應(yīng)設(shè)置在地面不同的作業(yè)區(qū)域。
[0014] 其中，所述第一風速風向儀與所述上位機之間采用無線通訊連接。
[0015] 其中，還包括遙控裝置，所述遙控裝置與所述無人機之間采用無線通訊連接，用于 對所述無人機的噴藥作業(yè)姿態(tài)進行控制。
[0016] 其中，所述上位機外接有移動存儲設(shè)備，所述移動存儲設(shè)備用于攜帶施藥處方圖 信息，W供所述處方圖航空施藥系統(tǒng)進行施藥處方的決策。 陽017] 其中，所述移動存儲設(shè)備為U盤。
[0018] 本發(fā)明還提供一種采用所述的農(nóng)用無人機機載變量施藥系統(tǒng)的方法，其包括如下 步驟：
[0019] S1、通過上位機讀取施藥處方圖信息，并在無人機升空后獲取GI^信號W確定當 前坐標位置的施藥量；
[0020] S2、根據(jù)第一風速風向儀、第二風速風向儀獲得的氣象信息，處方圖航空施藥系統(tǒng) 完成對無人機施藥處方的決策，且通過上位機將決策信號發(fā)送給下位機；
[0021] S3、通過下位機在線調(diào)節(jié)無人機的施藥機構(gòu)，使離屯、霧化盤噴頭響應(yīng)決策信號W 調(diào)節(jié)其自身轉(zhuǎn)速與所霧化的霧滴粒徑，最終使霧滴落入地面上的預(yù)設(shè)區(qū)域。
[0022] 其中，該方法還包括步驟S4 :通過監(jiān)測中屯、對無人機的作業(yè)速度及漂移情況進行 監(jiān)控，W對施藥處方圖信息進行在線修正。 陽02引 （S)有益效果
[0024] 本發(fā)明的上述技術(shù)方案具有W下有益效果：本發(fā)明提供了一種農(nóng)用無人機機載變 量施藥系統(tǒng)及方法，通過處方圖航空施藥系統(tǒng)實現(xiàn)對變量施藥的智能決策，可針對田間不 同位置進行差異施藥，針對不同時間點風速進行差異化施藥，解決由于風速大小不一造成 無人機施藥漂移嚴重，從而減少農(nóng)藥漂移及提高有效利用率，利于推廣與應(yīng)用。
【附圖說明】 陽0巧]圖1為本發(fā)明實施例農(nóng)用無人機機載變量施藥系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[00%]圖2為本發(fā)明實施例農(nóng)用無人機機載變量施藥系統(tǒng)的工作狀態(tài)圖；
[0027] 圖3為本發(fā)明實施例農(nóng)用無人機機載變量施藥系統(tǒng)的原理方框圖； 陽02引圖4為本發(fā)明實施例離屯、霧化盤噴頭的控制流程圖。 W29] 其中，1 :藥箱；2 :直流累；3 :下位機；4 :上位機；5 :處方圖航空施藥系統(tǒng)；6:GPS定位機構(gòu)；7 :第一風速風向儀；8 :高頻電磁閥；9 :離屯、霧化盤噴頭；10 :第二風速風向儀； 11 :無人機；12 :風向。
【具體實施方式】
[0030] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的實施方式作進一步詳細描述。W下實施例用于 說明本發(fā)明，但不能用來限制本發(fā)明的范圍。
[0031] 在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有說明，"多個"的含義是兩個或兩個W 上；術(shù)語"上"、"下"、"左"、"右"、"內(nèi)"、"外"、"前端"、"后端"、"頭部"、"尾部"等指示的方位 或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而 不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、W特定的方位構(gòu)造和操作，因此 不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語"第一"、"第二"、"第="等僅用于描述目的，而不 能理解為指示或暗示相對重要性。
[0032] 在本發(fā)明的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語"安裝"、 "相連"、"連接"應(yīng)做廣義理解，例如，可W是固定連接，也可W是可拆卸連接，或一體地連 接；可W是機械連接，也可W是電連接；可W是直接相連，也可W通過中間媒介間接相連。 對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可視具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。
[0033] 如圖1-4所示，本實施例提供的農(nóng)用無人機機載變量施藥系統(tǒng)，其包括無人機11， 在無人機11上安裝有處方圖航空施藥系統(tǒng)5,處方圖航空施藥系統(tǒng)5用于對無人機11進 行施藥處方的決策，且通過上位機4將決策信號發(fā)送給下位機3,下位機3用于對無人機11 的施藥機構(gòu)進行在線動態(tài)調(diào)節(jié)；該系統(tǒng)還包括監(jiān)測中屯、，監(jiān)測中屯、用于對無人機11的作業(yè) 速度及漂移情況進行監(jiān)控；該系統(tǒng)還包括GI^定位機構(gòu)6,GI^定位機構(gòu)6與上位機4通訊 連接，用于定位無人機11的地理位置；該系統(tǒng)還包括氣象站，氣象站用于為無人機11作業(yè) 提供氣象信息，并通過多路第一風速風向儀7發(fā)送給上位機4。
[0034] 具體而言，如圖3所示，在無人機11上安裝處方圖航空施藥系統(tǒng)5,可實現(xiàn)系統(tǒng)管 理、農(nóng)戶管理、飛行參數(shù)、農(nóng)田數(shù)據(jù)、施藥模型、指示支持、作業(yè)查詢、決策支持、數(shù)據(jù)通訊、狀 態(tài)監(jiān)控、程序下載等十一種功能。根據(jù)不同權(quán)限進行劃分，處方圖航空施藥系統(tǒng)5作為無人 機11變量施藥的控制核屯、，安裝在無人機11上，實現(xiàn)無人監(jiān)控條件下自主施藥處方的決 策。
[0035] 監(jiān)控中屯、對無人機11作業(yè)速度W及漂移情況進行監(jiān)測，可通過模擬風速信號發(fā) 出指令，測試無人機11對大風氣象條件下的噴霧控制參數(shù)響應(yīng)。同時對漏噴、漂移重疊區(qū) 的數(shù)據(jù)進行分析和評估，實現(xiàn)處方圖的在線修正。
[0036] 同時，農(nóng)戶可查詢錄像獲得對應(yīng)自己地塊的作業(yè)質(zhì)量，根據(jù)權(quán)限不同，農(nóng)戶可查詢 自己的地塊數(shù)據(jù)，獲得自己地塊的噴灑質(zhì)量。
[0037] 氣象站為無人機11作業(yè)提供的氣象信息可通過多路風速風向儀發(fā)送給上位機4， 成為上位機4的決策依據(jù)。上位機4決策信號發(fā)送給下位機3,實現(xiàn)在線動態(tài)調(diào)節(jié)。對應(yīng) 的，多路第一風速風向儀7分別對應(yīng)設(shè)置在地面不同的作業(yè)區(qū)域。優(yōu)選的，第一風速風向儀 7與上位機4之間采用無線通訊連接。
[0038] 此外，該施藥機構(gòu)包括依次相連的藥箱1、直流累2、高頻電磁閥8及離屯、霧化盤噴 頭9 ;離屯、霧化盤噴頭9設(shè)置在無人機11頂部的噴桿上，用于響應(yīng)決策信號W調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速 和霧滴粒徑。離屯、霧化盤噴頭9可響應(yīng)上位機4的信號，并實現(xiàn)其轉(zhuǎn)速和霧滴大小的調(diào)節(jié)， 從而有效地消除風速對霧滴漂移的影響。
[0039] 此外，噴桿上還設(shè)置有第二風速風向儀10 (微型風速風向儀），第二風速風向儀10 與上位機4通訊連接，用于檢測離屯、霧化盤噴頭9周圍的風場情況。換言之，微型風速風向