本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)無人機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于互聯(lián)網(wǎng)的無人機(jī)植保管理系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的無人機(jī)植保作業(yè)一般是由地面站系統(tǒng)進(jìn)行管理，地面站系統(tǒng)作為植保作業(yè)的管理者，在進(jìn)行航線規(guī)劃之后，將規(guī)劃好的航線通過電臺(tái)發(fā)給無人機(jī)上的飛控系統(tǒng)，飛控系統(tǒng)根據(jù)規(guī)劃的航線控制無人機(jī)執(zhí)行飛行任務(wù)，執(zhí)行過程中實(shí)時(shí)將航跡點(diǎn)信息發(fā)送給地面站系統(tǒng)，地面站系統(tǒng)實(shí)時(shí)接收飛控系統(tǒng)發(fā)送的航跡點(diǎn)信息，在飛行任務(wù)結(jié)束后生成作業(yè)文件。

現(xiàn)有的無人機(jī)植保作業(yè)的管理模式存在如下缺點(diǎn)：1、通過地面站系統(tǒng)在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行航線規(guī)劃時(shí)，一般只能依賴于本機(jī)的數(shù)據(jù)庫，如果通過移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)獲取數(shù)據(jù)，會(huì)增加不少的成本。而隨著作業(yè)區(qū)域的變化，地面站系統(tǒng)需要不斷地更新數(shù)據(jù)庫。2、地面站系統(tǒng)只能管理和監(jiān)控該地面站控制的一個(gè)或少數(shù)幾個(gè)無人機(jī)。在大面積植保作業(yè)時(shí)，缺少手段對(duì)大量無人機(jī)進(jìn)行任務(wù)分配和飛行監(jiān)控。

因此，本領(lǐng)域需要一種新的管理系統(tǒng)和方法來解決現(xiàn)有無人機(jī)植保作業(yè)管理中存在的上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，即為了解決現(xiàn)有無人機(jī)植保作業(yè)的管理模式過于分散，不便于統(tǒng)一管理的問題，本發(fā)明提供了一種基于互聯(lián)網(wǎng)的無人機(jī)植保管理系統(tǒng)。該無人機(jī)植保管理系統(tǒng)包括地面站系統(tǒng)和飛控系統(tǒng)，所述管理系統(tǒng)還包括云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控平臺(tái)，所述云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控平臺(tái)包括：任務(wù)分配模塊，其用于根據(jù)植保區(qū)域的定位信息給每個(gè)無人機(jī)植保作業(yè)小組進(jìn)行任務(wù)分配；航線規(guī)劃模塊，其用于根據(jù)植保區(qū)域的地形信息對(duì)該植保區(qū)域進(jìn)行無人機(jī)的航線規(guī)劃；飛行監(jiān)控模塊，其用于實(shí)時(shí)監(jiān)控?zé)o人機(jī)的飛行軌跡并能夠存儲(chǔ)無人機(jī)的飛行軌跡信息和無人機(jī)作業(yè)信息，其中，所述地面站系統(tǒng)能夠與所述云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控平臺(tái)和所述飛控系統(tǒng)進(jìn)行信息交互。

在上述無人機(jī)植保管理系統(tǒng)中，所述任務(wù)分配模塊根據(jù)植保合同信息進(jìn)行農(nóng)田地圖查詢，得到目標(biāo)區(qū)域農(nóng)田的定位信息，根據(jù)定位信息進(jìn)行任務(wù)區(qū)的拆分，將農(nóng)田分成大小適中的任務(wù)區(qū)，然后根據(jù)當(dāng)前無人機(jī)作業(yè)小組的數(shù)量進(jìn)行任務(wù)分配。

在上述無人機(jī)植保管理系統(tǒng)中，所述航線規(guī)劃模塊在作業(yè)小組執(zhí)行作業(yè)任務(wù)之前，通過農(nóng)田地圖查詢和障礙物查詢，獲取目標(biāo)地塊的定位信息和障礙物信息，然后調(diào)用航線規(guī)劃的算法計(jì)算合理的航線，并將規(guī)劃好的航線存儲(chǔ)到特定表格中，供地面站系統(tǒng)下載使用。

在上述無人機(jī)植保管理系統(tǒng)中，所述飛行監(jiān)控模塊在農(nóng)田地圖顯示的基礎(chǔ)上，接收地面站系統(tǒng)發(fā)送的無人機(jī)軌跡，在地圖上實(shí)時(shí)顯示無人機(jī)當(dāng)前位置和狀態(tài)，并在作業(yè)結(jié)束時(shí)接收并存儲(chǔ)地面站系統(tǒng)發(fā)送的、包括無人機(jī)軌跡信息和無人機(jī)作業(yè)信息的作業(yè)文件。

在上述無人機(jī)植保管理系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述飛行監(jiān)控模塊通過TCP協(xié)議端口接收地面站系統(tǒng)經(jīng)過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送的無人機(jī)軌跡。

在上述無人機(jī)植保管理系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述飛控系統(tǒng)設(shè)置在無人機(jī)上。

在上述無人機(jī)植保管理系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施方式中，本發(fā)明的無人機(jī)植保管理系統(tǒng)還包括農(nóng)藥配比模塊和自動(dòng)裝填系統(tǒng)；

農(nóng)藥配比模塊包括農(nóng)藥存儲(chǔ)單元、農(nóng)藥選擇控制單元、農(nóng)藥稀釋單元；所述農(nóng)藥存儲(chǔ)單元用于分類存儲(chǔ)各種農(nóng)藥，該單元包含多種農(nóng)藥的密封存儲(chǔ)箱；所述農(nóng)藥稀釋單元為密封的液體搖勻裝置，該裝置包括密封的混液搖勻箱體，該箱體分別通過帶有電動(dòng)閥門的管路與存儲(chǔ)農(nóng)藥的密封存儲(chǔ)箱和外部水源相連接，所述電動(dòng)閥門的電動(dòng)執(zhí)行器與農(nóng)藥選擇控制單元相連接；所述的混液搖勻箱體底部設(shè)置有帶有電動(dòng)閥門的管路用于殘液排出；所述農(nóng)藥控制單元從云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控平臺(tái)獲取當(dāng)前需要配制的農(nóng)藥信息，控制相應(yīng)的電動(dòng)閥門開啟和閉合，將需要的農(nóng)藥及稀釋水源按照需要配制的農(nóng)藥信息輸送至所述的混液搖勻箱體進(jìn)行混合搖勻；

自動(dòng)裝填系統(tǒng)包括農(nóng)藥抽取裝置、無人機(jī)藥箱對(duì)接裝置；所述農(nóng)藥抽取裝置用于從混液搖勻箱體抽取混合好的農(nóng)藥并輸出，該裝置包括水泵、和與水泵相連接的抽取管道和輸出管道；無人機(jī)藥箱對(duì)接裝置用于識(shí)別無人機(jī)藥箱的輸入口的位置并將輸出管道和無人機(jī)藥箱進(jìn)行對(duì)接實(shí)現(xiàn)農(nóng)藥的裝填，該裝置包括圖像采集單元、圖像處理單元、對(duì)接單元，所述圖像采集單元用于獲取待裝填狀態(tài)的無人機(jī)的視頻信息，所述圖像處理單元通過采集的視頻信息進(jìn)行無人機(jī)藥箱輸入口的識(shí)別和對(duì)接位置坐標(biāo)的輸出，所述對(duì)接單元依據(jù)圖像處理單元輸出的位置坐標(biāo)控制所述輸出管道與無人機(jī)藥箱的輸入口進(jìn)行對(duì)接。

本發(fā)明的另一方面，該無人機(jī)植保管理系統(tǒng)包括地面站系統(tǒng)和飛控系統(tǒng)，所述管理系統(tǒng)還包括云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控平臺(tái)，所述云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控平臺(tái)包括：云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控網(wǎng)站服務(wù)器，其用于提供任務(wù)分配、航線規(guī)劃和飛行監(jiān)控服務(wù)；地圖服務(wù)器，其與云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控網(wǎng)站服務(wù)器通信，用于提供地圖服務(wù)；以及數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，其與云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控網(wǎng)站服務(wù)器通信，用于提供數(shù)據(jù)庫服務(wù)。

在上述無人機(jī)植保管理系統(tǒng)中，所述云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控網(wǎng)站服務(wù)器包括：Web服務(wù)器軟件，其用于提供所述任務(wù)分配、航線規(guī)劃和飛行監(jiān)控服務(wù)；云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控網(wǎng)站，其用于存儲(chǔ)任務(wù)分配的信息、航線規(guī)劃的信息以及飛行監(jiān)控的信息。

在上述無人機(jī)植保管理系統(tǒng)中，所述地圖服務(wù)器包括Web服務(wù)器軟件和地圖服務(wù)軟件，為所述云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控網(wǎng)站提供地圖服務(wù)。

在上述無人機(jī)植保管理系統(tǒng)中，所述數(shù)據(jù)庫服務(wù)器包括空間數(shù)據(jù)庫引擎和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，為地圖服務(wù)器和云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控網(wǎng)站服務(wù)器提供表格數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和訪問服務(wù)。

在上述無人機(jī)植保管理系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述地圖服務(wù)器、所述數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和所述云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控網(wǎng)站服務(wù)器彼此之間通過光纖進(jìn)行相互通信。

在上述無人機(jī)植保管理系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述地面站系統(tǒng)通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)與所述云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控網(wǎng)站進(jìn)行信息交互，并能夠從所述云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控網(wǎng)站上下載信息以及上傳信息到所述云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控網(wǎng)站。

在上述無人機(jī)植保管理系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施方式中，客戶端能夠通過瀏覽器和互聯(lián)網(wǎng)訪問所述云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控網(wǎng)站服務(wù)器。

在上述無人機(jī)植保管理系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控平臺(tái)能夠與官方無人機(jī)管理系統(tǒng)進(jìn)行通信。

本發(fā)明還提供了一種基于互聯(lián)網(wǎng)的無人機(jī)植保方法，所述方法包括下列步驟：通過云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控平臺(tái)給植保作業(yè)小組分配任務(wù)；對(duì)植保區(qū)域進(jìn)行航線規(guī)劃并將規(guī)劃好的航線存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中；地面站系統(tǒng)從云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控平臺(tái)下載無人機(jī)的規(guī)劃航線并將下載的無人機(jī)規(guī)劃航線發(fā)送給飛控系統(tǒng)；飛控系統(tǒng)接收地面站系統(tǒng)發(fā)送的規(guī)劃航線并控制無人機(jī)沿規(guī)劃航線飛行。

進(jìn)一步地，所述方法還包括下列步驟：飛控系統(tǒng)實(shí)時(shí)發(fā)送無人機(jī)航跡點(diǎn)給地面站系統(tǒng)；地面站系統(tǒng)接收飛控系統(tǒng)發(fā)送的無人機(jī)航跡點(diǎn)數(shù)據(jù)，并發(fā)送給云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控平臺(tái)；云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控平臺(tái)接收地面站系統(tǒng)發(fā)送的航跡點(diǎn)數(shù)據(jù)，并對(duì)無人機(jī)飛行軌跡進(jìn)行監(jiān)控。

進(jìn)一步地，所述方法還包括下列步驟：植保作業(yè)完成后，地面站系統(tǒng)將植保作業(yè)文件發(fā)送到云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控平臺(tái)；云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控平臺(tái)接收地面站系統(tǒng)發(fā)送的植保作業(yè)文件并進(jìn)行存儲(chǔ)。

在本發(fā)明的技術(shù)方案中，通過建立云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控平臺(tái)對(duì)無人機(jī)植保作業(yè)進(jìn)行集中統(tǒng)一的管理，借助于互聯(lián)網(wǎng)和云平臺(tái)技術(shù)，使植保作業(yè)更有效率。同時(shí)，由于云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控平臺(tái)便于與官方無人機(jī)管理系統(tǒng)進(jìn)行通信，通過官方無人機(jī)管理系統(tǒng)獲取實(shí)時(shí)禁飛區(qū)的信息，從而提高了無人機(jī)植保作業(yè)的可控性和安全性。

方案1、一種基于互聯(lián)網(wǎng)的無人機(jī)植保管理系統(tǒng)，包括地面站系統(tǒng)和飛控系統(tǒng)，其特征在于，所述管理系統(tǒng)還包括云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控平臺(tái)，所述云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控平臺(tái)包括：任務(wù)分配模塊，其用于根據(jù)植保區(qū)域的定位信息給每個(gè)無人機(jī)植保作業(yè)小組進(jìn)行任務(wù)分配；航線規(guī)劃模塊，其用于根據(jù)植保區(qū)域的地形信息對(duì)該植保區(qū)域進(jìn)行無人機(jī)的航線規(guī)劃；飛行監(jiān)控模塊，其用于實(shí)時(shí)監(jiān)控?zé)o人機(jī)的飛行軌跡并能夠存儲(chǔ)無人機(jī)的飛行軌跡信息和無人機(jī)作業(yè)信息，其中，所述地面站系統(tǒng)能夠與所述云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控平臺(tái)和所述飛控系統(tǒng)進(jìn)行信息交互。

方案2、根據(jù)方案1所述的基于互聯(lián)網(wǎng)的無人機(jī)植保管理系統(tǒng)，其特征在于，所述任務(wù)分配模塊根據(jù)植保合同信息進(jìn)行農(nóng)田地圖查詢，得到目標(biāo)區(qū)域農(nóng)田的定位信息，根據(jù)定位信息進(jìn)行任務(wù)區(qū)的拆分，將農(nóng)田分成大小適中的任務(wù)區(qū)，然后根據(jù)當(dāng)前無人機(jī)作業(yè)小組的數(shù)量進(jìn)行任務(wù)分配。

方案3、根據(jù)方案2所述的無人機(jī)植保管理系統(tǒng)，其特征在于，所述航線規(guī)劃模塊在作業(yè)小組執(zhí)行作業(yè)任務(wù)之前，通過農(nóng)田地圖查詢和障礙物查詢，獲取目標(biāo)地塊的定位信息和障礙物信息，然后調(diào)用航線規(guī)劃的算法計(jì)算合理的航線，并將規(guī)劃好的航線存儲(chǔ)到特定表格中，供地面站系統(tǒng)下載使用。

方案4、根據(jù)方案3所述的無人機(jī)植保管理系統(tǒng)，其特征在于，所述飛行監(jiān)控模塊在農(nóng)田地圖顯示的基礎(chǔ)上，接收地面站系統(tǒng)發(fā)送的無人機(jī)軌跡，在地圖上實(shí)時(shí)顯示無人機(jī)當(dāng)前位置和狀態(tài)，并在作業(yè)結(jié)束時(shí)接收并存儲(chǔ)地面站系統(tǒng)發(fā)送的、包括無人機(jī)軌跡信息和無人機(jī)作業(yè)信息的作業(yè)文件。

方案5、根據(jù)方案4所述的無人機(jī)植保管理系統(tǒng)，其特征在于，所述飛行監(jiān)控模塊通過TCP協(xié)議端口接收地面站系統(tǒng)經(jīng)過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送的無人機(jī)軌跡。

方案6、根據(jù)方案1至5中任一項(xiàng)所述的無人機(jī)植保管理系統(tǒng)，其特征在于，所述飛控系統(tǒng)設(shè)置在無人機(jī)上。

方案7、根據(jù)方案6所述的無人機(jī)植保管理系統(tǒng)，其特征在于，所述管理系統(tǒng)還包括農(nóng)藥配比模塊和自動(dòng)裝填系統(tǒng)；農(nóng)藥配比模塊包括農(nóng)藥存儲(chǔ)單元、農(nóng)藥選擇控制單元、農(nóng)藥稀釋單元；所述農(nóng)藥存儲(chǔ)單元用于分類存儲(chǔ)各種農(nóng)藥，該單元包含多種農(nóng)藥的密封存儲(chǔ)箱；所述農(nóng)藥稀釋單元為密封的液體搖勻裝置，該裝置包括密封的混液搖勻箱體，該箱體分別通過帶有電動(dòng)閥門的管路與存儲(chǔ)農(nóng)藥的密封存儲(chǔ)箱和外部水源相連接，所述電動(dòng)閥門的電動(dòng)執(zhí)行器與農(nóng)藥選擇控制單元相連接；所述的混液搖勻箱體底部設(shè)置有帶有電動(dòng)閥門的管路用于殘液排出；所述農(nóng)藥控制單元從云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控平臺(tái)獲取當(dāng)前需要配制的農(nóng)藥信息，控制相應(yīng)的電動(dòng)閥門開啟和閉合，將需要的農(nóng)藥及稀釋水源按照需要配制的農(nóng)藥信息輸送至所述的混液搖勻箱體進(jìn)行混合搖勻；自動(dòng)裝填系統(tǒng)包括農(nóng)藥抽取裝置、無人機(jī)藥箱對(duì)接裝置；所述農(nóng)藥抽取裝置用于從混液搖勻箱體抽取混合好的農(nóng)藥并輸出，該裝置包括水泵、和與水泵相連接的抽取管道和輸出管道；無人機(jī)藥箱對(duì)接裝置用于識(shí)別無人機(jī)藥箱的輸入口的位置并將輸出管道和無人機(jī)藥箱進(jìn)行對(duì)接實(shí)現(xiàn)農(nóng)藥的裝填，該裝置包括圖像采集單元、圖像處理單元、對(duì)接單元，所述圖像采集單元用于獲取待裝填狀態(tài)的無人機(jī)的視頻信息，所述圖像處理單元通過采集的視頻信息進(jìn)行無人機(jī)藥箱輸入口的識(shí)別和對(duì)接位置坐標(biāo)的輸出，所述對(duì)接單元依據(jù)圖像處理單元輸出的位置坐標(biāo)控制所述輸出管道與無人機(jī)藥箱的輸入口進(jìn)行對(duì)接。

方案8、一種基于互聯(lián)網(wǎng)的無人機(jī)植保管理系統(tǒng)，包括地面站系統(tǒng)和飛控系統(tǒng)，其特征在于，所述管理系統(tǒng)還包括云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控平臺(tái)，所述云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控平臺(tái)包括：云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控網(wǎng)站服務(wù)器，其用于提供任務(wù)分配、航線規(guī)劃和飛行監(jiān)控服務(wù)；地圖服務(wù)器，其與云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控網(wǎng)站服務(wù)器通信，用于提供地圖服務(wù)；以及數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，其與云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控網(wǎng)站服務(wù)器通信，用于提供數(shù)據(jù)庫服務(wù)。

方案9、根據(jù)方案8所述的基于互聯(lián)網(wǎng)的無人機(jī)植保管理系統(tǒng)，其特征在于，所述云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控網(wǎng)站服務(wù)器包括：Web服務(wù)器軟件，其用于提供所述任務(wù)分配、航線規(guī)劃和飛行監(jiān)控服務(wù)；云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控網(wǎng)站，其用于存儲(chǔ)任務(wù)分配的信息、航線規(guī)劃的信息以及飛行監(jiān)控的信息。

方案10、根據(jù)方案9所述的無人機(jī)植保的管理系統(tǒng)，其特征在于，所述地圖服務(wù)器包括Web服務(wù)器軟件和地圖服務(wù)軟件，為所述云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控網(wǎng)站提供地圖服務(wù)。

方案11、根據(jù)方案10所述的無人機(jī)植保的管理系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)庫服務(wù)器包括空間數(shù)據(jù)庫引擎和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，為地圖服務(wù)器和云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控網(wǎng)站服務(wù)器提供表格數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和訪問服務(wù)。

方案12、根據(jù)方案8至11中任一項(xiàng)所述的無人機(jī)植保管理系統(tǒng)，其特征在于，所述地圖服務(wù)器、所述數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和所述云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控網(wǎng)站服務(wù)器彼此之間通過光纖進(jìn)行相互通信。

方案13、根據(jù)方案8至11中任一項(xiàng)所述的無人機(jī)植保管理系統(tǒng)，其特征在于，所述地面站系統(tǒng)通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)與所述云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控網(wǎng)站進(jìn)行信息交互，并能夠從所述云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控網(wǎng)站上下載信息以及上傳信息到所述云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控網(wǎng)站。

方案14、根據(jù)方案13所述的無人機(jī)植保管理系統(tǒng)，其特征在于，客戶端能夠通過瀏覽器和互聯(lián)網(wǎng)訪問所述云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控網(wǎng)站服務(wù)器。

方案15、根據(jù)方案8至11中任一項(xiàng)所述的無人機(jī)植保的管理系統(tǒng)，其特征在于，所述云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控平臺(tái)能夠與官方無人機(jī)管理系統(tǒng)進(jìn)行通信。

方案16、一種基于互聯(lián)網(wǎng)的無人機(jī)植保方法，其特征在于，所述方法包括下列步驟：通過云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控平臺(tái)給植保作業(yè)小組分配任務(wù)；對(duì)植保區(qū)域進(jìn)行航線規(guī)劃并將規(guī)劃好的航線存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中；地面站系統(tǒng)從云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控平臺(tái)下載無人機(jī)的規(guī)劃航線并將下載的無人機(jī)規(guī)劃航線發(fā)送給飛控系統(tǒng)；飛控系統(tǒng)接收地面站系統(tǒng)發(fā)送的規(guī)劃航線并控制無人機(jī)沿規(guī)劃航線飛行。

方案17、根據(jù)方案16所述的無人機(jī)植保方法，其特征在于，所述方法還包括下列步驟：飛控系統(tǒng)實(shí)時(shí)發(fā)送無人機(jī)航跡點(diǎn)給地面站系統(tǒng)；地面站系統(tǒng)接收飛控系統(tǒng)發(fā)送的無人機(jī)航跡點(diǎn)數(shù)據(jù)，并發(fā)送給云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控平臺(tái)；云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控平臺(tái)接收地面站系統(tǒng)發(fā)送的航跡點(diǎn)數(shù)據(jù)，并對(duì)無人機(jī)飛行軌跡進(jìn)行監(jiān)控。

方案18、根據(jù)方案17所述的無人機(jī)植保方法，其特征在于，所述方法還包括下列步驟：植保作業(yè)完成后，地面站系統(tǒng)將植保作業(yè)文件發(fā)送到云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控平臺(tái)；云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控平臺(tái)接收地面站系統(tǒng)發(fā)送的植保作業(yè)文件并進(jìn)行存儲(chǔ)。

方案19、根據(jù)方案18所述的無人機(jī)植保方法，其特征在于，航線規(guī)劃的具體方法為：計(jì)算任務(wù)區(qū)對(duì)應(yīng)的多邊形的外接矩形；以外接矩形的其中一條邊為基準(zhǔn)，以無人機(jī)噴幅為間距向矩形內(nèi)依次做平行線，直到平行線與矩形沒有交集，每條平行線與多邊形的交線就是一個(gè)航段；將所有航段連接起來就是規(guī)劃航線。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控平臺(tái)的功能結(jié)構(gòu)框架圖；

圖2是本發(fā)明的基于互聯(lián)網(wǎng)的無人機(jī)植保管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的基于互聯(lián)網(wǎng)的無人機(jī)植保方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面參照附圖來描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，這些實(shí)施方式僅僅用于解釋本發(fā)明的技術(shù)原理，并非旨在限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。例如，本發(fā)明雖然是以農(nóng)田為例進(jìn)行描述的，但是很明顯本發(fā)明也可用于林木等各類植保區(qū)域，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要將本發(fā)明的用于各類相關(guān)的場(chǎng)合。

本發(fā)明基于互聯(lián)網(wǎng)和云技術(shù)，建立無人機(jī)植保的云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控平臺(tái)，通過該云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控平臺(tái)對(duì)無人機(jī)植保作業(yè)進(jìn)行任務(wù)分配、航線規(guī)劃和飛行監(jiān)控，從而實(shí)現(xiàn)無人機(jī)植保的集中管理。其中，任務(wù)分配是指對(duì)農(nóng)田進(jìn)行植保任務(wù)時(shí)，尤其是植保面積比較大的農(nóng)田，需要將農(nóng)田分成大小適中的若干任務(wù)區(qū)，進(jìn)而分配給無人機(jī)植保作業(yè)小組去進(jìn)行植保作業(yè)。

本發(fā)明的無人機(jī)植保管理系統(tǒng)包括地面站系統(tǒng)和飛控系統(tǒng)，其中，飛控系統(tǒng)設(shè)置在無人機(jī)上。該管理系統(tǒng)還包括云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控平臺(tái)，地面站系統(tǒng)能夠與云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控平臺(tái)進(jìn)行信息交互，同時(shí)地面站系統(tǒng)還能夠與飛控系統(tǒng)進(jìn)行信息交互。圖1是本發(fā)明的云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控平臺(tái)的功能結(jié)構(gòu)框架圖。如圖1所示，云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控平臺(tái)功能上包括：任務(wù)分配模塊、航線規(guī)劃模塊和飛行監(jiān)控模塊。其中，任務(wù)分配模塊用于根據(jù)植保區(qū)域的定位信息給每個(gè)無人機(jī)植保作業(yè)小組進(jìn)行任務(wù)分配。具體而言，任務(wù)分配模塊根據(jù)植保合同信息進(jìn)行農(nóng)田地圖查詢，得到目標(biāo)區(qū)域農(nóng)田的定位信息，根據(jù)該定位信息進(jìn)行任務(wù)區(qū)的拆分，將農(nóng)田分成大小適中的任務(wù)區(qū)，然后根據(jù)當(dāng)前無人機(jī)作業(yè)小組的數(shù)量進(jìn)行任務(wù)分配，每個(gè)作業(yè)小組每天負(fù)責(zé)完成一個(gè)或多個(gè)任務(wù)區(qū)。航線規(guī)劃模塊用于根據(jù)植保區(qū)域的地形信息對(duì)該植保區(qū)域進(jìn)行無人機(jī)的航線規(guī)劃。具體而言，航線規(guī)劃模塊在作業(yè)小組執(zhí)行作業(yè)任務(wù)之前，通過農(nóng)田地圖查詢和障礙物查詢，獲取目標(biāo)地塊的定位信息和障礙物信息，然后調(diào)用航線規(guī)劃的算法計(jì)算合理的航線，并將規(guī)劃好的航線存儲(chǔ)到特定表格中，供地面站系統(tǒng)下載使用。其中，航線規(guī)劃算法的一個(gè)實(shí)現(xiàn)方法是：首先計(jì)算任務(wù)區(qū)對(duì)應(yīng)的多邊形的外接矩形，然后以外接矩形的其中一條邊為基準(zhǔn)，以無人機(jī)噴幅為間距向矩形內(nèi)依次做平行線，直到平行線與矩形沒有交集，每條平行線與多邊形的交線就是一個(gè)航段，將所有航段連接起來就是規(guī)劃航線，規(guī)劃航線遇到障礙物，其中一種選擇是通過上升避開障礙物。飛行監(jiān)控模塊用于實(shí)時(shí)監(jiān)控?zé)o人機(jī)的飛行軌跡，并能夠存儲(chǔ)無人機(jī)的飛行軌跡信息和無人機(jī)作業(yè)信息。具體而言，在任務(wù)區(qū)農(nóng)田地圖顯示的基礎(chǔ)上，飛行監(jiān)控模塊通過TCP協(xié)議端口接收地面站系統(tǒng)經(jīng)過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送的無人機(jī)軌跡，并在在地圖上實(shí)時(shí)顯示無人機(jī)當(dāng)前位置和狀態(tài)，包括無人機(jī)經(jīng)緯度坐標(biāo)和高度，并在作業(yè)結(jié)束時(shí)接收并存儲(chǔ)地面站系統(tǒng)發(fā)送的、包括無人機(jī)軌跡信息和無人機(jī)作業(yè)信息的作業(yè)文件。

上述是對(duì)云網(wǎng)運(yùn)控平臺(tái)的功能描述，圖2是本發(fā)明的基于互聯(lián)網(wǎng)的無人機(jī)植保管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，本發(fā)明的無人機(jī)植保管理系統(tǒng)包括地面站系統(tǒng)、飛控系統(tǒng)和云網(wǎng)運(yùn)控平臺(tái)。其中，云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控平臺(tái)物理上包括部署在商用云平臺(tái)環(huán)境下的云網(wǎng)運(yùn)控網(wǎng)站服務(wù)器、地圖服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。具體而言，云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控網(wǎng)站服務(wù)器用于提供任務(wù)分配、航線規(guī)劃和飛行監(jiān)控服務(wù)；地圖服務(wù)器與云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控網(wǎng)站服務(wù)器通信，用于提供地圖服務(wù)；數(shù)據(jù)庫服務(wù)器與云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控網(wǎng)站服務(wù)器通信，用于提供數(shù)據(jù)庫服務(wù)。地面站系統(tǒng)通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)與所述云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控網(wǎng)站進(jìn)行信息交互，并能夠從云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控網(wǎng)站上下載信息以及上傳信息到云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控網(wǎng)站。客戶端能夠通過瀏覽器和互聯(lián)網(wǎng)訪問云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控網(wǎng)站服務(wù)器。其中，云網(wǎng)運(yùn)控網(wǎng)站服務(wù)器、地圖服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器通過光纖進(jìn)行相互通信。

繼續(xù)參照?qǐng)D2，云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控網(wǎng)站服務(wù)器包括Web服務(wù)器軟件和云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控網(wǎng)站，客戶端通過Web服務(wù)器軟件進(jìn)行任務(wù)分配、航線規(guī)劃和飛行監(jiān)控。云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控網(wǎng)站存儲(chǔ)任務(wù)分配的信息、航線規(guī)劃的信息以及飛行監(jiān)控的信息，地面站系統(tǒng)通過移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)與云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控網(wǎng)站進(jìn)行信息交互。地圖服務(wù)器包括Web服務(wù)器軟件－例如Tomcat和地圖服務(wù)軟件－例如GeoServer，為云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控網(wǎng)站提供地圖服務(wù)。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器包括空間數(shù)據(jù)庫引擎－例如PostGIS和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)－例如Postgres，為地圖服務(wù)器和云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控網(wǎng)站服務(wù)器提供表格數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和訪問服務(wù)。需要說明的是，地面站系統(tǒng)能夠從云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控網(wǎng)站上下載規(guī)劃好的航線信息以及上傳無人機(jī)航跡點(diǎn)等信息到云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控網(wǎng)站，所述信息存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。

本發(fā)明的無人機(jī)植保管理系統(tǒng)還包括農(nóng)藥配比模塊和自動(dòng)裝填系統(tǒng)；

農(nóng)藥配比模塊包括農(nóng)藥存儲(chǔ)單元、農(nóng)藥選擇控制單元、農(nóng)藥稀釋單元；所述農(nóng)藥存儲(chǔ)單元用于分類存儲(chǔ)各種農(nóng)藥，該單元包含多種農(nóng)藥的密封存儲(chǔ)箱；所述農(nóng)藥稀釋單元為密封的液體搖勻裝置，該裝置包括密封的混液搖勻箱體，該箱體分別通過帶有電動(dòng)閥門的管路與存儲(chǔ)農(nóng)藥的密封存儲(chǔ)箱和外部水源相連接，所述電動(dòng)閥門的電動(dòng)執(zhí)行器與農(nóng)藥選擇控制單元相連接；所述的混液搖勻箱體底部設(shè)置有帶有電動(dòng)閥門的管路用于殘液排出；所述農(nóng)藥控制單元從云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控平臺(tái)獲取當(dāng)前需要配制的農(nóng)藥信息，控制相應(yīng)的電動(dòng)閥門開啟和閉合，將需要的農(nóng)藥及稀釋水源按照需要配制的農(nóng)藥信息輸送至所述的混液搖勻箱體進(jìn)行混合搖勻；

自動(dòng)裝填系統(tǒng)包括農(nóng)藥抽取裝置、無人機(jī)藥箱對(duì)接裝置；所述農(nóng)藥抽取裝置用于從混液搖勻箱體抽取混合好的農(nóng)藥并輸出，該裝置包括水泵、和與水泵相連接的抽取管道和輸出管道；無人機(jī)藥箱對(duì)接裝置用于識(shí)別無人機(jī)藥箱的輸入口的位置并將輸出管道和無人機(jī)藥箱進(jìn)行對(duì)接實(shí)現(xiàn)農(nóng)藥的裝填，該裝置包括圖像采集單元、圖像處理單元、對(duì)接單元，所述圖像采集單元用于獲取待裝填狀態(tài)的無人機(jī)的視頻信息，所述圖像處理單元通過采集的視頻信息進(jìn)行無人機(jī)藥箱輸入口的識(shí)別和對(duì)接位置坐標(biāo)的輸出，所述對(duì)接單元依據(jù)圖像處理單元輸出的位置坐標(biāo)控制所述輸出管道與無人機(jī)藥箱的輸入口進(jìn)行對(duì)接。輸出管道的端部設(shè)置有用于檢測(cè)無人機(jī)藥箱中農(nóng)藥的水平位置的傳感器，在農(nóng)藥填充滿后向農(nóng)藥抽取裝置發(fā)送信號(hào)，停止向無人機(jī)藥箱中農(nóng)藥的裝填。

還需要說明的是，如圖2所示的無人機(jī)植保管理系統(tǒng)雖然物理上只包括三個(gè)服務(wù)器，該物理結(jié)構(gòu)只是對(duì)本發(fā)明的管理系統(tǒng)進(jìn)行的示例性說明，并不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是，本發(fā)明的技術(shù)方案中，服務(wù)器可以進(jìn)行組合和拆分，例如，可以分布式的設(shè)置多臺(tái)服務(wù)器用以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明管理系統(tǒng)的功能，或者將兩臺(tái)或三臺(tái)服務(wù)器組合在一起，使其成為個(gè)服務(wù)器且同時(shí)具備本發(fā)明的管理系統(tǒng)的多個(gè)功能。同理，雖然圖1所示的無人機(jī)植保管理系統(tǒng)功能上只包括三個(gè)模塊，這種圖示僅僅是示例性的，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)需要對(duì)這些模塊進(jìn)行拆分或組合，從而提供更多或更少的模塊。這些都不偏離本發(fā)明的基本原理，因此都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

圖3是本發(fā)明的基于互聯(lián)網(wǎng)的無人機(jī)植保方法的流程圖。如圖3所示，進(jìn)行植保任務(wù)時(shí)，首先從云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控平臺(tái)開始。具體而言，存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫中的植保合同規(guī)定了合同期內(nèi)農(nóng)藥噴灑的次數(shù)和大致時(shí)間，接近植保日期時(shí)系統(tǒng)給出提示，由系統(tǒng)管理員進(jìn)行確認(rèn)，然后通過云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控平臺(tái)給植保作業(yè)小組分配任務(wù)，同時(shí)對(duì)植保區(qū)域進(jìn)行航線規(guī)劃，將規(guī)劃好的航線存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中。植保作業(yè)組執(zhí)行作業(yè)任務(wù)前通過地面站系統(tǒng)從云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控平臺(tái)下載無人機(jī)的規(guī)劃航線，執(zhí)行作業(yè)任務(wù)時(shí)，將下載的無人機(jī)規(guī)劃航線發(fā)送給飛控系統(tǒng)，飛控系統(tǒng)接收地面站系統(tǒng)發(fā)送的規(guī)劃航線并控制無人機(jī)沿規(guī)劃航線飛行。無人機(jī)在飛行過程中，飛控系統(tǒng)實(shí)時(shí)發(fā)送無人機(jī)航跡點(diǎn)給地面站系統(tǒng)，地面站系統(tǒng)接收飛控系統(tǒng)發(fā)送的無人機(jī)航跡點(diǎn)數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)發(fā)送給云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控平臺(tái)，云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控平臺(tái)接收地面站系統(tǒng)發(fā)送的航跡點(diǎn)數(shù)據(jù)，此時(shí)在農(nóng)田地圖上實(shí)時(shí)顯示無人機(jī)的位置，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)無人機(jī)飛行軌跡的監(jiān)控。此外，植保作業(yè)完成后，地面站系統(tǒng)將植保作業(yè)文件發(fā)送到云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控平臺(tái)，云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控平臺(tái)接收地面站系統(tǒng)發(fā)送的植保作業(yè)文件并進(jìn)行存儲(chǔ)。

綜上所述，云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控平臺(tái)建立在互聯(lián)網(wǎng)和云平臺(tái)環(huán)境中，能夠提供海量的地理位置信息數(shù)據(jù)用以支撐無人機(jī)航線規(guī)劃，同時(shí)能夠提供強(qiáng)大的計(jì)算能力保證航線規(guī)劃的效率。在大面積保作業(yè)時(shí)，云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)大量無人機(jī)進(jìn)行任務(wù)分配和飛行監(jiān)控。此外，通過云網(wǎng)數(shù)據(jù)運(yùn)控平臺(tái)便于與官方無人機(jī)管理系統(tǒng)進(jìn)行通信，包括向官方無人機(jī)管理系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)無人機(jī)監(jiān)控信息，以及通過官方無人機(jī)管理系統(tǒng)獲取實(shí)時(shí)禁飛區(qū)信息，提高無人機(jī)作業(yè)的可控性和安全性。

至此，已經(jīng)結(jié)合附圖所示的優(yōu)選實(shí)施方式描述了本發(fā)明的技術(shù)方案，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解的是，本發(fā)明的保護(hù)范圍顯然不局限于這些具體實(shí)施方式。在不偏離本發(fā)明的原理的前提下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)相關(guān)技術(shù)特征作出等同的更改或替換，這些更改或替換之后的技術(shù)方案都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。