CN104267686A

CN104267686A - 智能化无人机农药喷洒装置

Info

Publication number: CN104267686A
Application number: CN201410482216.6A
Authority: CN
Inventors: 不公告发明人
Original assignee: Wuxi Beidou Xingtong Information Technology Co Ltd
Current assignee: Sichuan Topsky Aviation Technology Co ltd
Priority date: 2014-09-20
Filing date: 2014-09-20
Publication date: 2015-01-07
Anticipated expiration: 2034-09-20
Also published as: CN104932339B; CN104932339A; CN104932341A; CN104267686B; CN104932341B

Abstract

本发明涉及一种智能化无人机农药喷洒装置，包括SDRAM存储器、无人机动力驱动设备、农药喷洒器和主控制器，SDRAM存储器中预存了当地农业局管理平台设置的区域额度对照表，区域额度对照表中包括多个农药喷洒区域和多个农药喷洒额度，一个农药喷洒区域对应一个农药喷洒额度，每一个农药喷洒区域包括区域GPS位置和区域高度，主控制器分别与SDRAM存储器、无人机动力驱动设备和农药喷洒器连接，用于控制无人机动力驱动设备飞往各个农药喷洒区域，并在每一个农药喷洒区域上方按照对应的农药喷洒额度控制农药喷洒器的农药喷洒。通过本发明，能够实现对预定喷洒区域的预定额度农药的自动喷洒，提高农药喷洒的智能化程度，减少了人工成本。

Description

智能化无人机农药喷洒装置

技术领域

本发明涉及农药喷洒管理领域，尤其涉及一种智能化无人机农药喷洒装置。

背景技术

在农作物生长过程的各个阶段，容易受到有害生物的侵染，导致农作物正常新陈代谢受到干扰，从生理机能到组织结构上发生一系列的变化和破坏，以至在外部形态上呈现反常的病变现象，如枯萎、腐烂、斑点、霉粉、花叶等，统称病害。

为了有效抗击病害，保护农作物的健康生长，需要喷洒农药杀死害虫，防止农作物的减产。由于不同害虫的食性和取食方式不同，口器也不相同，主要有咀嚼式口器和刺吸式口器。咀嚼式口器害虫，如甲虫、蝗虫及蛾蝶类幼虫等。它们都取食固体食物，危害根、茎、叶、花、果实和种子、蔬菜，造成机械性损伤，如缺刻、孔洞、折断、钻蛀茎秆、切断根部等。刺吸式口器害虫，如蚜虫、椿蟓、叶蝉和螨类等。它们是以针状口器刺入植物组织吸食食料，使植物呈现萎缩、皱叶、卷叶、枯死斑、生长点脱落、虫瘿等。此外，还有虹吸式口器(如蛾蝶类)、纸吸式口器(如蝇类)、嚼吸式口器(如蜜蜂)。针对不同种类的害虫，农业管理部门需要调制不同类型的农药，有针对性地预防虫害。

现有技术中的农药喷洒方式是采用喷药机械，如喷雾机，通过人工操作的方式，由喷药员根据经验决定药剂的使用时间、地点和剂量。在整个农药喷洒作业中，操作人员的劳动强度巨大，而且操作人员直接接触农药，人身极易受到农药的伤害，同时由于人工操作，整个农药喷洒作业的效率并不高。

因此，需要一种新的农药喷洒方式，改变人工喷洒的模式，通过机械自动携带预先配制好的农药进行预定区域的预定剂量喷洒，从而避免操作人员直接与农药接触，保障操作人员的人身健康，同时自动的农药喷洒模式，提高了农药喷洒的效率，使得大面积农田的快速喷药成为可能。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种智能化无人机农药喷洒装置，通过当地农业局管理平台预先对喷洒区域进行调研，获取每一个区域的位置和农药需求量，将每一个区域的位置和农药需求量预先按顺序存储到无人机携带的存储器中，从而便于无人机控制装置驱动无人机达到预定区域并按照预定剂量喷洒农药，还能够提供与农药存量相关的报警信息，使用无线通信装置实现有效的远程控制，极大地提高了整个农药喷洒过程的智能化程度。

根据本发明的一方面，提供了一种智能化无人机农药喷洒装置，所述农药喷洒装置包括SDRAM存储器、无人机动力驱动设备、农药喷洒器和主控制器，所述SDRAM存储器中预存了当地农业局管理平台设置的区域额度对照表，所述区域额度对照表中包括多个农药喷洒区域和多个农药喷洒额度，一个农药喷洒区域对应一个农药喷洒额度，每一个农药喷洒区域包括区域GPS位置和区域高度，所述主控制器分别与所述SDRAM存储器、所述无人机动力驱动设备和所述农药喷洒器连接，用于控制所述无人机动力驱动设备飞往各个农药喷洒区域，并在每一个农药喷洒区域上方按照对应的农药喷洒额度控制所述农药喷洒器的农药喷洒。

更具体地，所述智能化无人机农药喷洒装置还包括GPS定位器，用于接收GPS卫星返回的无人机当前位置的实时GPS数据；无线电高度检测仪，包括无线电发射机、无线电接收机和微控制器，所述微控制器与所述无线电发射机和所述无线电接收机分别连接，所述无线电发射机向地面发射无线电波，所述无线电接收机接收地面反射的无线电波，所述微控制器根据所述无线电发射机的发射时间、所述无线电接收机的接收时间和无线电波传播速度计算无人机的当前高度，所述无线电波传播速度为光速；无线通信设备，用于通过双向无线通信链路与所述当地农业局管理平台连接，接收所述当地农业局管理平台发送的控制指令，并向所述当地农业局管理平台发送请求指令和无人机的飞行状态信息，所述控制指令包括飞机起飞指令、飞机悬停指令和飞机返航指令，所述请求指令包括请求起飞指令、请求悬停指令和请求返航指令，所述飞机状态信息包括飞机剩余油量、飞机飞行速度、飞机当前高度、飞机当前GPS数据、农药不足提示和农药严重不足提示；农药喷洒器固定设备，连接所述农药喷洒器，用于将所述农药喷洒器固定在无人机上；农药储存容器，连接所述农药喷洒器，用于容纳所述当地农业局管理平台预先调制的农药；农药剩余容量检测器，位于所述农药储存容器中，通过检测剩余农药在所述农药储存容器中的高度，计算农药剩余容量；所述SDRAM存储器还用于存储第一预设农药剩余阈值、第二预设农药剩余阈值和第三预设农药剩余阈值，所述第二预设农药剩余阈值小于所述第一预设农药剩余阈值且大于所述第三预设农药剩余阈值；所述主控制器与所述SDRAM存储器、所述无人机动力驱动设备、所述农药喷洒器、所述GPS定位器、所述无线电高度检测仪、所述无线通信设备和所述农药剩余容量检测器分别连接，按照农药喷洒区域在所述区域额度对照表的序列号控制所述无人机动力驱动设备依次飞往各个农药喷洒区域，并在当前农药喷洒区域的区域GPS位置与所述实时GPS数据匹配且当前农药喷洒区域的区域高度与所述当前高度匹配时，控制所述农药喷洒器按照与当前农药喷洒区域对应的农药喷洒额度喷洒农药；其中，所述主控制器在接收到的农药剩余容量小于所述第一预设农药剩余阈值时，通过所述无线通信设备向所述当地农业局管理平台发送所述农药不足提示，在接收到的农药剩余容量小于所述第二预设农药剩余阈值时，通过所述无线通信设备向所述当地农业局管理平台发送所述农药严重不足提示，在接收到的农药剩余容量小于所述第三预设农药剩余阈值时，通过所述无线通信设备向所述当地农业局管理平台发送所述请求返航指令；所述SDRAM存储器、所述无人机动力驱动设备、所述主控制器和所述GPS定位器位于无人机的前端仪表盘内，所述农药喷洒器、所述农药喷洒器固定设备、所述农药储存容器和所述农药剩余容量检测器位于无人机的后端机舱内，所述无线电高度检测仪和所述无线通信设备内嵌于无人机的机身上。

更具体地，所述智能化无人机农药喷洒装置中，所述无线通信设备还用于接收所述当地农业局管理平台发送的喷洒次序调整指令，并通过所述主控制器转发给所述SDRAM存储器，以对所述SDRAM存储器中区域额度对照表内的农药喷洒区域的序列号执行相应调整。

更具体地，所述智能化无人机农药喷洒装置中，所述无线通信设备还通过双向无线通信链路连接当地农业局管理负责人的移动终端。

更具体地，所述智能化无人机农药喷洒装置中，所述农药喷洒装置还包括农药喷洒速率控制设备，连接所述农药喷洒器，用于控制所述农药喷洒器的农药喷洒速率。

更具体地，所述智能化无人机农药喷洒装置中，所述农药喷洒速率控制设备还连接所述主控制器，以接收所述主控制器发送的当前喷洒速率，所述当前喷洒速率由所述主控制器对喷洒速率控制指令的解析而获得，所述喷洒速率控制指令由所述无线通信设备接收自所述当地农业局管理平台。

附图说明

以下将结合附图对本发明的实施方案进行描述，其中：

图1为根据本发明实施方案示出的智能化无人机农药喷洒装置的结构方框图。

图2为根据本发明实施方案示出的智能化无人机农药喷洒装置的无线电高度检测仪的结构方框图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的智能化无人机农药喷洒装置的实施方案进行详细说明。

农药是预防病虫害、保障农业生产的重要手段之一。然而，由于科技创新不足，生产模式的限制，目前的农药喷洒方式比较粗放，绝大多数采用人工喷洒技术，导致了由于操作人员经验不同，喷洒的有效面积不同，造成了农药的较大浪费，而且，非有效面积所喷洒的农药对土地造成严重污染，甚至影响农作物的产品和品质，更严重的是，操作人员过多与农药的接触，容易引起各种职业病。因此，当前的农药喷洒模式虽然在一定程度上对病虫害有抑制作用，但是存在多种弊端，对于大面积的农田，这种喷洒模式耗时耗力，对人员和土地都造成一定伤害。

因此，需要将农药喷洒平台从人工方式移到某一机械平台上，以电子控制的方式实现农药的连续大面积喷洒，无人机的出现正好迎合了这种需求。

无人驾驶飞机简称“无人机”，英文缩写为“UAV”，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。从技术角度定义可以分为：无人直升机、无人固定翼机、无人多旋翼飞行器、无人飞艇、无人伞翼机这几大类。无人机广泛应用，由于其无需人员驾驶，所以能执行更危险的任务。无人机最早出现于20世纪20年代，当时是作为训练用的靶机使用的，是一个许多国家用于描述最新一代无人驾驶飞机的术语。无人机用途广泛，成本低，效费比好，无人员伤亡风险，生存能力强，机动性能好，使用方便，在现代战争中有极其重要的作用，在民用领域更有广阔的前景。

本发明的智能化无人机农药喷洒装置，携带存储有当地农业局管理平台预先制定的喷洒区域、喷洒次序和喷洒剂量的存储器，同时携带预制好的农药，在主控制器和双向无线通信装置的操作下，实现无人机的远程控制，并能够基于不同农药剩余量提供多种提示方式，解决了大面积农田的智能化农药喷洒的技术问题，省时省力的同时，维护的操作人员的身心健康。

图1为根据本发明实施方案示出的智能化无人机农药喷洒装置的结构方框图，如图1所示，所述农药喷洒装置包括SDRAM存储器1、无人机动力驱动设备2、农药喷洒器3和主控制器4，所述SDRAM存储器1中预存了当地农业局管理平台设置的区域额度对照表，所述区域额度对照表中包括多个农药喷洒区域和多个农药喷洒额度，一个农药喷洒区域对应一个农药喷洒额度，每一个农药喷洒区域包括区域GPS位置和区域高度，所述主控制器4分别与所述SDRAM存储器1、所述无人机动力驱动设备2和所述农药喷洒器3连接，用于控制所述无人机动力驱动设备2飞往各个农药喷洒区域，并在每一个农药喷洒区域上方按照对应的农药喷洒额度控制所述农药喷洒器3的农药喷洒。

接着，对本发明的智能化无人机农药喷洒装置的结构进行更具体的说明。

所述智能化无人机农药喷洒装置还包括GPS定位器，用于接收GPS卫星返回的无人机当前位置的实时GPS数据。

如图2所示，所述智能化无人机农药喷洒装置还包括无线电高度检测仪5，无线电高度检测仪5包括无线电发射机51、无线电接收机52和微控制器53，所述微控制器53与所述无线电发射机51和所述无线电接收机52分别连接，所述无线电发射机51向地面发射无线电波，所述无线电接收机52接收地面反射的无线电波，所述微控制器53根据所述无线电发射机51的发射时间、所述无线电接收机52的接收时间和无线电波传播速度计算无人机的当前高度，所述无线电波传播速度为光速。

所述智能化无人机农药喷洒装置还包括无线通信设备，用于通过双向无线通信链路与所述当地农业局管理平台连接，接收所述当地农业局管理平台发送的控制指令，并向所述当地农业局管理平台发送请求指令和无人机的飞行状态信息，所述控制指令包括飞机起飞指令、飞机悬停指令和飞机返航指令，所述请求指令包括请求起飞指令、请求悬停指令和请求返航指令，所述飞机状态信息包括飞机剩余油量、飞机飞行速度、飞机当前高度、飞机当前GPS数据、农药不足提示和农药严重不足提示。

所述智能化无人机农药喷洒装置还包括农药喷洒器固定设备，连接所述农药喷洒器3，用于将所述农药喷洒器3固定在无人机上；农药储存容器，连接所述农药喷洒器3，用于容纳所述当地农业局管理平台预先调制的农药；农药剩余容量检测器，位于所述农药储存容器中，通过检测剩余农药在所述农药储存容器中的高度，计算农药剩余容量。

所述SDRAM存储器1还用于存储第一预设农药剩余阈值、第二预设农药剩余阈值和第三预设农药剩余阈值，所述第二预设农药剩余阈值小于所述第一预设农药剩余阈值且大于所述第三预设农药剩余阈值。

所述主控制器4与所述SDRAM存储器1、所述无人机动力驱动设备2、所述农药喷洒器3、所述GPS定位器、所述无线电高度检测仪5、所述无线通信设备和所述农药剩余容量检测器分别连接，按照农药喷洒区域在所述区域额度对照表的序列号控制所述无人机动力驱动设备2依次飞往各个农药喷洒区域，并在当前农药喷洒区域的区域GPS位置与所述实时GPS数据匹配且当前农药喷洒区域的区域高度与所述当前高度匹配时，控制所述农药喷洒器3按照与当前农药喷洒区域对应的农药喷洒额度喷洒农药。

其中，所述主控制器4在接收到的农药剩余容量小于所述第一预设农药剩余阈值时，通过所述无线通信设备向所述当地农业局管理平台发送所述农药不足提示，在接收到的农药剩余容量小于所述第二预设农药剩余阈值时，通过所述无线通信设备向所述当地农业局管理平台发送所述农药严重不足提示，在接收到的农药剩余容量小于所述第三预设农药剩余阈值时，通过所述无线通信设备向所述当地农业局管理平台发送所述请求返航指令。

所述SDRAM存储器1、所述无人机动力驱动设备2、所述主控制器4和所述GPS定位器位于无人机的前端仪表盘内，所述农药喷洒器3、所述农药喷洒器固定设备、所述农药储存容器和所述农药剩余容量检测器位于无人机的后端机舱内，所述无线电高度检测仪5和所述无线通信设备内嵌于无人机的机身上。

其中，所述无线通信设备还可以用于接收所述当地农业局管理平台发送的喷洒次序调整指令，并通过所述主控制器4转发给所述SDRAM存储器1，以对所述SDRAM存储器1中区域额度对照表内的农药喷洒区域的序列号执行相应调整，根据用户的需要，所述无线通信设备还可以通过双向无线通信链路连接当地农业局管理负责人的移动终端。

所述智能化无人机农药喷洒装置还可以包括农药喷洒速率控制设备，连接所述农药喷洒器3，用于控制所述农药喷洒器3的农药喷洒速率，所述农药喷洒速率控制设备连接所述主控制器4，以接收所述主控制器4发送的当前喷洒速率，所述当前喷洒速率由所述主控制器4对喷洒速率控制指令的解析而获得，所述喷洒速率控制指令由所述无线通信设备接收自所述当地农业局管理平台。

另外，SDRAM即Synchronous Dynamic Random Access Memory，同步动态随机存储器，同步是指Memory工作需要同步时钟，内部的命令的发送与数据的传输都以它为基准；动态是指存储阵列需要不断的刷新来保证数据不丢失；随机是指数据不是线性依次存储，而是自由指定地址进行数据读写。

SDRAM存储器从发展到现在已经经历了四代，分别是：第一代SDRSDRAM，第二代DDR SDRAM，第三代DDR2 SDRAM，第四代DDR3SDRAM。第一代SDRAM采用单端(Single-Ended)时钟信号，第二代、第三代与第四代由于工作频率比较快，所以采用可降低干扰的差分时钟信号作为同步时钟。SDR SDRAM的时钟频率就是数据存储的频率，第一代内存用时钟频率命名，如pc100，pc133则表明时钟信号为100或133MHz，数据读写速率也为100或133MHz。之后的第二，三，四代DDR(DoubleData Rate)内存则采用数据读写速率作为命名标准，并且在前面加上表示其DDR代数的符号，PC1＝DDR，PC2＝DDR2，PC3＝DDR3。如PC2700是DDR333，其工作频率是333/2＝166MHz，2700表示带宽为2.7G。DDR的读写频率从DDR200到DDR400，DDR2从DDR2-400到DDR2-800，DDR3从DDR3-800到DDR3-1600。

采用本发明的智能化无人机农药喷洒装置，针对现有农药喷洒模式效率低、耗时耗力并危害操作人员健康的技术问题，采用存储器预先存储喷洒区域和喷洒剂量、无人机作为喷洒平台的方式，只需当地农业局管理平台在无人机起飞前装载好存储器内容，即能实现大面积农田的针对性农药喷洒，同时能够提供与剩余农药剂量相关的提示信息，提高了农药喷洒的效率和智能化程度。

可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims

1.一种智能化无人机农药喷洒装置，其特征在于，所述农药喷洒装置设置在无人机上，包括SDRAM存储器、无人机动力驱动设备、农药喷洒器和主控制器，所述SDRAM存储器中预存了当地农业局管理平台设置的区域额度对照表，所述区域额度对照表中包括多个农药喷洒区域和多个农药喷洒额度，一个农药喷洒区域对应一个农药喷洒额度，每一个农药喷洒区域包括区域GPS位置和区域高度，所述主控制器分别与所述SDRAM存储器、所述无人机动力驱动设备和所述农药喷洒器连接，用于控制所述无人机动力驱动设备飞往各个农药喷洒区域，并在每一个农药喷洒区域上方按照对应的农药喷洒额度控制所述农药喷洒器的农药喷洒。

2.如权利要求1所述的智能化无人机农药喷洒装置，其特征在于，所述农药喷洒装置还包括：

GPS定位器，用于接收GPS卫星返回的无人机当前位置的实时GPS数据；

无线电高度检测仪，包括无线电发射机、无线电接收机和微控制器，所述微控制器与所述无线电发射机和所述无线电接收机分别连接，所述无线电发射机向地面发射无线电波，所述无线电接收机接收地面反射的无线电波，所述微控制器根据所述无线电发射机的发射时间、所述无线电接收机的接收时间和无线电波传播速度计算无人机的当前高度，所述无线电波传播速度为光速；

无线通信设备，用于通过双向无线通信链路与所述当地农业局管理平台连接，接收所述当地农业局管理平台发送的控制指令，并向所述当地农业局管理平台发送请求指令和无人机的飞行状态信息，所述控制指令包括飞机起飞指令、飞机悬停指令和飞机返航指令，所述请求指令包括请求起飞指令、请求悬停指令和请求返航指令，所述飞机状态信息包括飞机剩余油量、飞机飞行速度、飞机当前高度、飞机当前GPS数据、农药不足提示和农药严重不足提示；

农药喷洒器固定设备，连接所述农药喷洒器，用于将所述农药喷洒器固定在无人机上；

农药储存容器，连接所述农药喷洒器，用于容纳所述当地农业局管理平台预先调制的农药；

农药剩余容量检测器，位于所述农药储存容器中，通过检测剩余农药在所述农药储存容器中的高度，计算农药剩余容量；

所述SDRAM存储器还用于存储第一预设农药剩余阈值、第二预设农药剩余阈值和第三预设农药剩余阈值，所述第二预设农药剩余阈值小于所述第一预设农药剩余阈值且大于所述第三预设农药剩余阈值；

所述主控制器与所述SDRAM存储器、所述无人机动力驱动设备、所述农药喷洒器、所述GPS定位器、所述无线电高度检测仪、所述无线通信设备和所述农药剩余容量检测器分别连接，按照农药喷洒区域在所述区域额度对照表的序列号控制所述无人机动力驱动设备依次飞往各个农药喷洒区域，并在当前农药喷洒区域的区域GPS位置与所述实时GPS数据匹配且当前农药喷洒区域的区域高度与所述当前高度匹配时，控制所述农药喷洒器按照与当前农药喷洒区域对应的农药喷洒额度喷洒农药；

其中，所述主控制器在接收到的农药剩余容量小于所述第一预设农药剩余阈值时，通过所述无线通信设备向所述当地农业局管理平台发送所述农药不足提示，在接收到的农药剩余容量小于所述第二预设农药剩余阈值时，通过所述无线通信设备向所述当地农业局管理平台发送所述农药严重不足提示，在接收到的农药剩余容量小于所述第三预设农药剩余阈值时，通过所述无线通信设备向所述当地农业局管理平台发送所述请求返航指令；

其中，所述SDRAM存储器、所述无人机动力驱动设备、所述主控制器和所述GPS定位器位于无人机的前端仪表盘内，所述农药喷洒器、所述农药喷洒器固定设备、所述农药储存容器和所述农药剩余容量检测器位于无人机的后端机舱内，所述无线电高度检测仪和所述无线通信设备内嵌于无人机的机身上。

3.如权利要求2所述的智能化无人机农药喷洒装置，其特征在于：

所述无线通信设备还用于接收所述当地农业局管理平台发送的喷洒次序调整指令，并通过所述主控制器转发给所述SDRAM存储器，以对所述SDRAM存储器中区域额度对照表内的农药喷洒区域的序列号执行相应调整。

4.如权利要求2所述的智能化无人机农药喷洒装置，其特征在于：

所述无线通信设备还通过双向无线通信链路连接当地农业局管理负责人的移动终端。

5.如权利要求2所述的智能化无人机农药喷洒装置，其特征在于，所述农药喷洒装置还包括：

农药喷洒速率控制设备，连接所述农药喷洒器，用于控制所述农药喷洒器的农药喷洒速率。

6.如权利要求5所述的智能化无人机农药喷洒装置，其特征在于：

所述农药喷洒速率控制设备还连接所述主控制器，以接收所述主控制器发送的当前喷洒速率，所述当前喷洒速率由所述主控制器对喷洒速率控制指令的解析而获得，所述喷洒速率控制指令由所述无线通信设备接收自所述当地农业局管理平台。