CN108058843A - 植保无人机基站及植保无人机基站系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种植保无人机基站及植保无人机基站系统，涉及农业领域，以缓解现有技术中的现有的植保无人机人工作业方式存在劳动强度大的问题，能够减小人工作业强度，降低人力成本以及减小人为因素对无人机的影响，提高了无人机的工作效率和安全系数。该植保无人机基站包括基站主控系统、电源系统、通信系统和自动运动控制系统；电源系统、通信系统、自动运动控制系统分别与基站主控系统相连接；电源系统为植保无人机基站的运行提供电力支持；通信系统与外界进行通讯；基站主控系统控制自动运动控制系统进行电池更换和加装农药。

Description

植保无人机基站及植保无人机基站系统

技术领域

本发明涉及植被保护技术领域，尤其是涉及一种植保无人机基站及植保无人机基站系统。

背景技术

目前农业市场是众多领域中智能化应用短板领域，包括播种、植保、收割等都是劳动密集型工作，急需智能化产品的引入。

随着无人机行业的发展，其应用突飞猛进，行业认可度不断提高，无人机自动化能力及可靠性能力不断完善，并且已经有植保无人机作为农业智能化作业的入口，开始应用于植保领域。这里的植保又称植被保护，主要针对植被实施农药喷洒，以解决病害、虫害、营养不良等，增加植被/庄稼的产粮率。

但是当前植保无人机还处于植保队人工作业，即采用人力作业的方式进行更换电池、加装农药等操作，并且无形中引入的人为因素大大增加了飞机不良率，不仅影响无人机的使用寿命，也增加操作人员的农药中毒风险。

综上，现有的植保无人机人工作业方式存在劳动强度大的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供植保无人机基站及植保无人机基站系统，以缓解现有技术中的现有的植保无人机人工作业方式存在劳动强度大的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种植保无人机基站，包括：基站主控系统、电源系统、通信系统和自动运动控制系统；

所述电源系统、通信系统、自动运动控制系统分别与所述基站主控系统相连接；

所述电源系统为所述植保无人机基站的运行提供电力支持；

所述基站主控系统通过所述通信系统与外界进行通讯；

所述基站主控系统控制所述自动运动控制系统进行电池更换和加装农药。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述自动运动控制系统包括自动更换电池装置和自动加药装置。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述自动更换电池装置包括：架体、电池运输机构以及电池更换机构；电池运输机构包括多个用于给电池充电的充电单元；电池更换机构安装于架体，且电池更换机构能够将充电单元搭载的电池输送至无人机的电池仓以更换无人机上的电池。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述自动加药装置包括液量检测仪和灌药机，所述液量检测仪和灌药机分别与所述基站主控系统相连接，所述液量检测仪用于检测无人机药箱内的农药的剩余药量信息，并将剩余药量信息发送至基站主控系统；所述灌药机用于向无人机的药箱内加药。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，该植保无人机基站还包括防护系统，所述防护系统与所述基站主控系统相连接；所述防护系统用于对所述植保无人机基站进行防护。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，还包括显示系统，所述显示系统与所述基站主控系统相连接，所述显示系统用于信息显示。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，该植保无人机基站还包括无人机机械定位系统，所述无人机机械定位系统与所述基站主控系统相连接，所述无人机机械定位系统包括基站停机坪、机械定位装置和停机坪旋转装置。

第二方面，本发明实施例还提供一种植保无人机基站系统，包括：植保无人机和第一方面及其可能的实施方式中任一项所述的植保无人机基站，所述植保无人机与所述植保无人机基站相连接。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，该植保无人机基站系统还包括：测绘系统，所述测绘系统与所述基站主控系统相连接；所述测绘系统包括气象传感器组和土壤传感器组。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，该植保无人机基站系统还包括服务器，所述服务器与所述植保无人机基站通讯连接。

本发明实施例带来了以下有益效果：

1、完成了无人机的自主化作业，解放人力，降低了人员雇佣及培训的成本；

2、大大降低了无人机作业过程中因人员操作失误带来的故障率；

3、避免了灌药过程中人与农药的接触，降低了农药对人体的侵害；

4、减少了人工操作时时间上的浪费，整个作业过程更加快速高效，提高了无人机的利用率。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种植保无人机基站的结构框图；

图2为本发明实施例提供的一种植保无人机基站的立体图；

图3为本发明实施例提供的一种植保无人机基站的主视图；

图4为本发明实施例提供的一种植保无人机基站的后视图；

图5为本发明实施例提供的第三推动组件的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的电池运输机构的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的另一种植保无人机基站的基本结构图；

图8为本发明实施例提供的另一种植保无人机基站的具体结构框图；

图9为本发明实施例提供的一种植保无人机基站系统的基本结构图；

图10为本发明实施例提供的一种植保无人机基站系统的通讯关系图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前，现有的植保无人机在植保领域的应用场景还处于人工更换电池、加装农药、手动飞行、手动检修等复杂操作环境中。每个植保队通过飞手飞行操作、地勤人员加装农药和更换电池、夜勤人员负责电池充电管理，并没有系统化的解决方案来完善无人化农业植保系统，该种植保队人工作业存在以下缺点：①增加人力成本；②增加了运维人员的人身安全风险；③人为的干预不利于作业效果；④增加了无人机的故障率；再次，植保无人机的飞行距离受到电池能源的限制，只能飞行15min/架次，完全满足不了植保作业场景。即现有的作业方式存在人工作业强度大、存在安全风险以及无人机作业效果不佳的问题，基于此，本发明实施例提供的一种植保无人机基站及植保无人机基站系统，可以缓解现有的植保无人机由植保队人工作业方式存在劳动强度大、安全系数低、作业效果不佳的技术问题，能够自动加装电池、农药，提高无人机行业的安全系数，提高作业效果。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种植保无人机基站进行详细介绍。

实施例一：

本发明实施例提供了一种植保无人机基站，应用于农业领域，具体可用于植被保护领域。

如图1至图6所示，该植保无人机基站包括：基站主控系统100、电源系统200、通信系统300和自动运动控制系统400。

其中，上述电源系统、通信系统、自动运动控制系统分别与上述基站主控系统相连接。

上述电源系统用于为上述植保无人机基站的运行提供电力支持。

具体的，电源系统作为植保无人机基站的电力核心，能够为整个植保无人机基站的运行提供原动力，保证基站中各系统组件能够安全高效地发挥各自的功能，同时也是实现电池自动充电的基础。

进一步的，电源系统包含三相转两相变压器、AC-DC电源模块和DC-DC电源模块，其中，三相转两相变压器用于将三相电转换成两相电，即三相转两相变压器能够实现三相电转二相电(3L/2L)功能；AC-DC电源模块包括AC/DC转换器，用于将交流电转换成直流电，即AC-DC电源模块能够实现交流电转直流电(AC/DC)的功能；DC-DC电源模块包括DC/DC变换器，用于将直流电转换成需要的直流电输出，即DC-DC电源模块能够实现直流电转换(DC/DC)的功能，因此电源系统可以满足不同设备的供电需求，并为电池充电系统提供保证。

上述通信系统用于与外界进行通讯，从而实现基站主控系统与外界进行数据交互和信号传递。换句话说，基站主控系统通过通信系统可以与外界设备进行实时的数据和信号传输。

需要说明的是，这里的外界或者外界设备包括无人机、服务器或者客户端的一种或者多种。

在一个实施例中，外界或者外界设备包括无人机、服务器或者客户端四种，其中客户端具体为地面人员手持的移动终端设备，服务器具体为布置在云端的云端服务器。因此，通信系统主要负责无人机、植保无人机基站、地面客户端和云端服务器四者的信息的实时通信，这里的信息包括地形图像信息、无人机位置信息、作业环境信息(例如土壤，风速，温度，湿度等)、无人机状态信息(例如电池的剩余电量、药箱的剩余药量信息等)，以及其他传感数据的传输。

具体的，通信系统包括短距离通信装置和长距离通信装置。

其中，上述短距离通信装置包括Wi-Fi模块、CAN总线模块以及USB接口模块，具体的，地面的植保无人机基站向无人机传送上行任务数据，无人机向植保无人机基站反馈传输下行飞行数据，两者之间还可以交互传输定位数据，为保证传输距离和传输信道稳定性，因而这里采用Wi-Fi模块的传输方案。基站与各传感器数据传输依赖于CAN总线传输，以确保I/O复用情况下数据的稳定性。另外，USB接口模块外接USB接口可以用来检修和升级系统以及无人机相关数据的回传。

上述长距离通信装置包括视频监控装置和网络模块，长距离通信主要依赖图像传输技术，植保无人机基站通过视频监控装置接收设置在无人机上的相机的取景画面，植保无人机基站通过网络模块(例如4G无线网络模块或者光通信模块)再将数据处理后上传至云端服务器，从而实现远程视频监督。植保无人机基站和云端服务器的通信模块，采用多模(3G、4G或者多模光纤)传输方式，以避免特殊地区对某种模式(频率)的覆盖不到位，从而减小对基站的通信系统造成的影响。

上述自动运动控制系统用于为植保无人机自动加装电池和农药。

具体的，自动运动控制系统代替了传统的人工作业，负责无人机作业前后的准备和保养工作，包括电池的更换、农药的加装工作，还包括对换下的电池进行充电、保养工作。

需要指出的是，在至少一个实施例中，自动运动控制系统可以设置有独立的分控制器以及与控制器相连的运动装置(例如自动更换电池装置和自动加药装置)，自动运动控制系统通过该分控制器控制运动装置完成电池更换和加药。基站主控系统设置有总控制器，总控制器与分控制器相连接，基站主控系统通过总控制器控制分控制器，进而完成电池更换和加药。

通过设置分控制器，减少了总控制器的工作负荷，同时避免了总控制器故障带来的设备不能使用的问题。

在另外一些实施例中，基站主控系统设置有总控制器，总控制器直接与自动运动控制系统相连接，由总控制器控制自动运动控制系统来完成电池更换和加药。即自动运动控制系统并未设置分控制器，而由基站主控系统的总控制器控制自动运动控制系统完成电池更换和加药。

通过设置一个总控制器，节省了设置分服务器的成本，同时简化了工作人员的操作步骤，减少了工作人员来回操作的失误。

本实施例中，上述基站主控系统包括工业控制计算机，能够通过通信系统与外界通信，例如接收上位机(如服务器)的控制信号。

具体的，基站主控系统作为控制核心，用于控制自动运动控制系统为植保无人机进行更换电池和加装农药。

进一步的，上述自动运动控制系统包括自动更换电池装置和自动加药装置。

a自动更换电池装置

该自动更换电池装置包括：架体1、电池运输机构2以及电池更换机构3；电池运输机构2包括多个用于给电池充电的充电单元21；电池更换机构3安装于架体1，且电池更换机构3可将充电单元21搭载的电池输送至无人机的电池仓4以更换无人机上的电池。

当无人机在停机坪5降落并到达预设位置后，电池运输机构2将搭载电池的充电单元21移动至电池更换机构3处，电池更换机构3可以将充电单元21搭载的电池输送至无人机的电池仓4，替换下电池仓4内电量耗尽或者电量较低的电池，并且电池运输机构2上有多个充电单元21，可同时给多块电池充电，使得电池更换机构3可以连续给多个无人机更换电池。

该自动更换电池装置能够实现自动替换无人机电池仓4内电池并对电池进行充电，实现了无人机电池的自动更换，保障了电池更换的连续性，减小了劳动强度，为无人机电池的更换提供了便利。

具体的，电池更换机构3包括第一机械臂31，第一机械臂31与架体1转动连接，且第一机械臂31上设有第一推动组件32以及用于容纳电池的第一容仓33；当第一机械臂31处于第一工位时，第一容仓33与充电单元21相对，用于承接充电单元21搭载的电池；当第一机械臂31处于第二工位时，第一容仓33与电池仓4相对，第一推动组件32可将第一容仓33内的电池推送至电池仓4同时将电池仓4内的电池推出，以替换电池仓4内的电池。

进一步的，电池更换机构3还包括第二机械臂34，第二机械臂34与架体1转动连接，且第二机械臂34上设有第二推动组件35以及用于容纳电池的第二容仓36；当第二机械臂34处于第一工位时，第二容仓36与未搭载电池的充电单元21相对，第二推动组件35可将第二容仓36内的电池推送至充电单元21；当第二机械臂34处于第二工位时，第二容仓36与电池仓4相对，用于承接无人机上替换下的电池。

需要说明的是，第一机械臂31和第二机械臂34可以采用相同的结构也可以采用不同的结构。本实施例中第一机械臂31和第二机械臂34结构相同，第一机械臂31和第二机械臂34相对设置在架体1两侧，且第一机械臂31处于第一工位，第二机械臂34处于第二工位。具体地，第一机械臂31包括依次连接的第一连杆、第二连杆和第三连杆，其中，第一连杆与第二连杆垂直且第一连杆与第三连杆平行，第三连杆与第一容仓33连接，第一推动组件32位于第一容仓33背离仓口一侧。

具体的，第一推动组件32包括电机221、丝杠222和推板223，电机221驱动丝杠222带动推板223沿第一容仓33的深度方向往复移动，以便第一容仓33与无人机的电池仓4相对时将第一容仓33内的电池推入电池仓4。第一推动组件32还可以采用气缸结构。第二推出组件可以与第一推出组件采用相同的结构，也可以为其他能实现将第二容仓36内的电池推出的结构。

架体1上设置有第一驱动机构11，第一驱动机构11与第一机械臂31转动连接，用于驱动第一机械臂31在第一工位和第二工位之间切换；架体1上还设置有第二驱动机构12，第二驱动机构12与第二机械臂34转动连接，用于驱动第二机械臂34在第一工位和第二工位之间切换。

具体的，第一驱动机构11包括依次传动连接的第一电机、第一减速箱和第一转轴，第一转轴与第一机械臂31传动连接，第一电机可驱动第一机械臂31绕第一转轴的轴线转动，以实现第一机械臂31在第一工位和第二工位之间切换；第二驱动机构12包括依次传动连接的第二电机、第二减速箱和第二转轴，第二转轴与第二机械臂34传动连接，第二电机可驱动第二机械臂34绕第二转轴的轴线转动，以实现第二机械臂34在第一工位和第二工位之间切换。

第一驱动机构11与第二驱动机构12结构相同，并且第一机械臂31与第二机械臂34结构相同。

电池运输机构2包括第三推动组件22，当第一容仓33与充电单元21相对时，第三推动组件22将充电单元21搭载的电池推送至第一容仓33内。

具体的，第三推动组件22可以采用和第一推动组件32相同的结构，包括电机221、丝杠222和推板223，电机221驱动丝杠222带动推板223沿丝杠222的延伸方向往复移动，以便第三推动组件22、充电单元21以及第一容仓33相对时将充电单元21内的电池推入第一容仓33。第三推动组件22还可以采用气缸结构等其他能实现将充电单元21内的电池推出的结构。

电池运输机构2还包括驱动组件23和轮换轨道24，多个充电单元21与轮换轨道24滑动连接；驱动组件23与多个充电单元21传动连接，用于驱动多个充电单元21沿轮换轨道24滑动。

充电单元21包括底座211和充电槽212，底座211设有与轮换轨道24配合的滑槽，充电槽212安装在底座211上，用于承载电池并为电池充电。如图5所示，轮换轨道24为环形轨道，底座211上设置有四个立柱，四个立柱排成两行两列，两对立柱中间形成滑槽。驱动组件23驱动底座211沿轮换轨道24滑行。

进一步地，驱动组件23包括驱动电机和与驱动电机传动连接的传动部件231，传动部件231与充电单元21传动连接。传动部件231具体可以采用传动带结构或者传动辊结构等。

进一步地，传动部件231与充电单元21通过传动件232传动连接，传动件232上设有限位槽，充电单元21上设有与限位槽配合的限位块。

具体的，传动部件231采用传动带结构，传动件232在传动带的作用下随传动带移动，充电单元21的底座211上的限位块插入传动件232的限位槽内，传动件232带动底座211沿轮换轨道24滑动。

进一步地，电池运输机构2包括四个充电单元21，四个充电单元21均布于轮换轨道24；当第一机械臂31和第二机械臂34均处于第一工位时，搭载电池的充电单元21位于第三推动组件22和第一容仓33之间，以便第三推动组件22将充电单元21内的电池推送至第一容仓33内；未搭载电池的充电单元21与第二容仓36相对，以便第二推动组件35将第二容仓36内的电池推送至充电单元21内。无人机更换装置可同时对四块电池(自左侧沿顺时针分别标记为1、2、3、4)进行充电和轮换。当系统检测到有飞机降落后，电池1被第三推动组件22推到第一机械臂31的第一容仓33内。当停机坪5携带飞机旋转到电池仓4与第二机械臂34的第二容仓36方向一致时(通过机械定位实现)，架体1两侧的第一机械臂31和第二机械臂34同时向上翻转，与无人机上的电池对接，装有电池的第一机械臂31(图中左侧)将其内部搭载的电池通过第一推动组件32推入无人机的电池仓4中，无人机中原有的电池则被推入右侧的第二机械臂34内，架体1两侧的第一机械臂31和第二机械臂34同时降落，电池更换完成，待原搭载电池1的充电单元21(此时为无电池状态)随传送带传送到搭载电池3的充电单元21所在位置时，第二推出组件将右侧第二机械臂34内的电池推入充电单元21的充电槽212进行充电。

下面对应用该装置的无人机电池自动更换方法进行简要说明，包括：将第一机械臂31切换至第一工位；第三推动组件22将第一个充电单元21内的电池推送至第一机械臂31的第一容仓33内；将第一机械臂31和第二机械臂34均切换至第二工位；第一推动组件32将第一容仓33内的电池推送至无人机的电池仓4，同时将电池仓4内替换下的电池推送至第二机械臂34的第二容仓36内；驱动组件23驱动多个充电单元21沿轮换轨道24滑动；将第一机械臂31和第二机械臂34均切换至第一工位；第三推动组件22将第二个充电单元21内的电池推送至第一机械臂31的第一容仓33内，第二推动组件35将第二容仓36内的电池推送至第一个充电单元21内。

无人机在每次执行任务前后都需要停靠在预定的位置进行保养检修，以便下次任务能够顺利进行。无人机位置与方位的调整需要在基站停机坪5上进行。无人机脚架底部为圆形，由于定位存在的微小误差，当飞机降落到基站停机坪5后，飞机不能够停在基站停机坪5的指定位置(正中间)，此时就需要基站停机坪5来进行调整。正中的四只抓脚以相同的速度分别匀速向四周撑起，迫使无人机处于停机坪5正中间(与停机坪5形成同心圆)。该过程结束后，停机坪5开始进行自转，使无人机的电池方向均与第一机械臂31和第二机械臂34处于第二工位时方向一致。

b自动加药装置

自动加药装置包括液量检测仪、灌药机和农药储备箱，农药储备箱与灌药机相连接。

进一步的，上述灌药机包括蠕动泵和导管。导管包括第一导管和第二导管，第一导管连接无人机的药箱，第二导管连接农药储备箱。

上述液量检测仪、灌药机与上述基站主控系统相连接，上述液量检测仪用于检测无人机药箱内的农药的剩余药量信息，并将剩余药量信息发送至基站主控系统。

上述灌药机用于向无人机的药箱内加药，具体的，基站主控系统根据剩余药量信息控制灌药机的蠕动泵开启或者关闭，蠕动泵抽取/停止抽取农药储备箱中的农药通过导管进入/停止无人机的药箱，实现加药或者停止加药，以实现自动加药过程。

进一步的，该自动加药装置还包括：用于检测农药储备箱内农药量的第二液量检测仪，第二液量检测仪与农药储备箱的数量一致，且是一一对应的关系。

进一步的，上述农药储备箱为多个，多个农药储备箱用于盛放多种农药，每个农药储备箱内部装有预先配置完成的一种农药。

具体的，电池运输机构2下方为基站主控系统100、灌药机6和农药储备箱7，上述灌药机位于中间位置，上述灌药机的两侧分别设置基站主控系统和农药储备箱，农药储备箱内部装有已混合好的农药。本实施例中，农药储备箱为多个。

当无人机停靠在基站时，液量测量仪会自动检测无人机作业后药箱内所剩农药的药量。灌药机中间设置有蠕动泵、第一导管和第二导管，第一导管可沿整个基站中心的中空部分通过机械臂和停机坪向上，与无人机底部的药箱接触连通，第二导管与每个农药储备箱相连通。基站主控系统根据药箱内所剩农药的药量控制灌药机向无人机药箱内加药。

进一步的，该自动运动控制系统还包括自动充电装置。

c自动充电装置

无人机在每次任务开始前后都会在基站进行电池充电与保养。在无人机停在预定的位置后，基站的自动更换电池装置可自动取出电池进行充电。自动充电装置包含充电电池管理芯片、电源适配器和充电接口，充电电池管理芯片包括充电电路和/或保养电路。充电电路实现对电池的快速充电，保养电路用以对电池进行保护和平衡。为防止电池过充降低使用寿命甚至导致发热、爆炸等严重后果，充电电池管理芯片还设置有电池过充保护电路，可以在电量充满时自动切断电路；电池在使用过程中不可避免地会产生失衡现象，保养电路会自动对其进行平衡，延长电池使用寿命。

进一步的，该植保无人机基站还包括无人机机械定位系统，上述无人机机械定位系统与上述基站主控制系统相连接，上述无人机机械定位系统包括基站停机坪5、机械定位装置和停机坪旋转装置。上述机械定位装置设置在基站停机坪上，机械定位装置用于使无人机定位在基站停机坪的预设位置(中心)；停机坪旋转装置设置在基站停机坪的下端，用于带动基站停机坪旋转。

具体的，停机坪旋转装置采用回转驱动装置；回转驱动装置包括蜗杆、回转支承以及马达。

具体的，无人机机械定位系统用于无人机的机械定位，以使无人机定位在预设位置。

无人机在每次执行任务前后都需要停靠在预定的位置进行保养检修，以便下次任务能够顺利进行。无人机位置与方位的调整需要在停机坪上进行。无人机脚架底部为圆形，因此基站停机坪采用圆形，且，基站停机坪中间设置有机械定位装置，上述机械定位装置包括位于基站停机坪正中的四只抓脚，四只抓脚的运行轨道为“十字形”，由于飞机定位存在的微小误差，当飞机降落到基站停机坪后，飞机可能未能够停在停机坪的预设位置(正中间)，此时就需要机械定位装置来进行调整。正中的四只抓脚以相同的速度分别匀速向四周撑起，迫使无人机处于停机坪正中间(与停机坪形成同心圆)。该过程结束后，停机坪旋转装置带动停机坪开始进行自转，使无人机的电池方向与基站电池更换装置的机械臂方向一致，也就是使无人机的电池方向均与第一机械臂31和第二机械臂34处于第二工位时方向一致。

本发明实施例提供的植保无人机基站及植保无人机基站系统通过自动化装置的加入：

1、完成了无人机的自主化作业，解放人力，降低了人员雇佣及培训的成本。

2、大大降低无人机运营过程人为因素造成的故障率。

3、避免了灌药过程中人与农药的接触，降低植保过程对人体的农药侵害。

4、由于植保无人机基站可以根据需求设置在任何地点，能够覆盖到无人机作业的任何范围内，增加无人机作业半径。

5、减少了人工操作时时间上的浪费，整个作业过程更加快速高效，提高无人机的利用率。

实施例二：

如图7和图8所示，在实施例一的基础上，本发明实施例提供了另一种植保无人机基站，与实施例一的区别在于，考虑到植保无人机基站以及无人机在田间作业时，难免遇到突发的雷雨天气。雨水与雷电都会造成系统电路短路以致植保无人机基站和无人机的损坏。该植保无人机基站还包括：防护系统500。

上述防护系统与上述基站主控系统相连接。

上述防护系统用于为上述植保无人机基站进行防护。

进一步的，上述防护系统包括防雷击装置。上述防雷击装置用于保护上述植保无人机基站，防止雷电对植保无人机基站的各系统组件(例如基站主控系统、电源系统)等的冲击造成的损害。

具体的，上述防雷击装置包括避雷针和防雷击浪涌保护器的至少一种。

进一步的，上述防护系统还包括防水装置。上述防水装置用于防止雨水对植保无人机基站的侵蚀。

具体的，上述防水装置包括涂覆在上述植保无人机基站的表面的防水涂层。

进一步的，上述防护系统还包括ESD静电释放装置。上述ESD(Electro-Staticdischarge)静电释放装置可以消除在干燥天气时无人机机体上的附加电荷，确保无人机可以平稳飞行。

进一步的，上述防护系统还包括EMC滤波装置。上述EMC(ElectromagneticCompatibility)滤波装置用于抑制和消除基站主控系统的强电磁干扰和电火花干扰，从而保证整个基站自动化控制系统(即基站主控系统)的安全可靠运行。

需要指出的是，为了进一步提高植保无人机的防护性能，该植保无人机上也可以涂覆有一层防水涂层，防止雨水的腐蚀。

进一步的，该植保无人机基站还包括：显示系统600。

上述显示系统与上述基站主控系统相连接，上述显示系统用于信息显示。

具体的，上述显示系统负责显示整个植保无人机基站中所有的传感信号(包括地块信息，作业情况，环境状况，无人机属性状态等)以供检修人员运营维护。

进一步的，显示系统采用平面超薄的LCD液晶显示器。

进一步的，根据用户的操作需求，显示系统中还可以安装Linux操作系统，可以完全胜任图形相关的工作。

为方便检修人员运营维护，进一步的，该LCD液晶显示器为触摸屏。

实施例三：

如图9和图10所示，本发明实施例提供了一种植保无人机基站系统，包括：植保无人机10和上述的植保无人机基站20。

上述植保无人机与上述植保无人机基站相连接。

具体的，上述植保无人机与上述植保无人机基站通讯连接。

进一步的，上述植保无人机上设置有定位系统，上述定位系统包括无人机视觉传感器、RTK定位模块或者GPS定位模块的至少一种。

具体的，定位系统能够通过三种定位方式来实现：

a、图像定位

无人机视觉传感器获取目标图像后，经过数字图像处理以及特征点提取，得到目标的图像坐标，再由飞控主机(即飞行控制器)快速解算位置姿态等参数，控制飞机安全降落。

b、GPS定位

GPS定位模块在无人机的应用已相当普遍，在此不再赘述。

鉴于GPS定位精度有限，不能满足无人机的定位精度要求，因此，本申请还包括第三种定位方法：RTK定位。

c、RTK定位(载波相位差分技术)

RTK定位模块的定位精度能够达到厘米级。具体的，RTK定位模块基于RTK定位技术，RTK(Real-Time Kinematic)是目前使用最为广泛的高精度定位技术，RTK技术的关键在于使用了GPS的载波相位观测量，并利用了参考站和移动站之间观测误差的空间相关性，通过差分的方式除去移动站观测数据中的大部分误差，从而实现高精度(厘米级)的定位。

进一步的，该系统还包括测绘系统。

上述测绘系统与上述基站主控系统相连接。

上述测绘系统包括气象传感器组和土壤传感器组。

上述气象传感器组用于检测上述植保无人机周围的气象环境，上述土壤传感器组用于检测上述植保无人机周围的土壤状态。

具体的，测绘系统负责检测气候变化以及土壤特性，便于无人机选择合适的飞行方式以及农药喷洒方式。同时，地块信息的测量，航线的确认也通过测绘系统完成。

无人机可通过其搭载的气象传感器组和土壤传感器组实现对周围气象环境和土壤状态的测量，测量结果经由通信系统实时传输回植保无人机基站，基站要将测量数据处理并确定无人机的作业时间和作业方式，以保证植保效果。

进一步的，该系统还包括：服务器30，上述服务器与上述植保无人机基站通讯连接。

具体的，上述植保无人机基站通过通信系统中的长距离通信装置与服务器进行通讯交互。一方面，植保无人机基站将获取的植保无人机的上行任务数据、下行飞行数据通过4G网络传输至服务器，另一方面，植保无人机基站将获取的植保无人机的测量结果(气象数据、土壤数据)上传云端服务器，完成测绘。

进一步的，该系统还包括：客户端40。

上述客户端与上述服务器通讯连接，上述客户端用于与服务器进行数据交互。

具体的，服务器可以将从基站获取的上行任务数据、下行飞行数据、测量结果通过WLAN发送至客户端，当然客户端也可以通过访问服务器获取上述数据。

下面对该系统的具体应用场景作一简要说明：

以无人机执行一次喷洒农药的任务为例。在接到喷洒农药的任务之后，自动充电装置给待作业无人机进行充电，保证执行任务中的续航能力。同时根据具体的任务量由自动加药装置向药箱加注一定量的农药。在一切准备工作就绪之后，无人机开始起飞。飞机作业过程中的飞行信息等各项数据通过通信系统实时上传云端服务器，方便操作人和运营商了解作业情况。电池一次充满电的续航时间为10-15分钟，电量低于20％后飞机将自动返回基站由自动更换电池装置更换电池，之后飞回原地点(停止作业返航的位置)继续作业。由于基站可对4节电池同时充电，一台基站也可供多架无人机同时作业。

该植保无人机基站系统，不仅可以自动加装电池、农药，还能够自主化航行，提高无人机行业的安全系数，更能够通过网络化的植保无人机基站，让植保无人机可以飞到任何有基站覆盖的范围。

本发明实施例提供的植保无人机基站系统，与上述实施例提供的植保无人机基站具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明实施例所提供的进行智能控制方法的计算机程序产品，包括存储了处理器可执行的非易失的程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个处理器可执行的非易失的计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种植保无人机基站，其特征在于，包括：基站主控系统、电源系统、通信系统和自动运动控制系统；

所述电源系统、通信系统、自动运动控制系统分别与所述基站主控系统相连接；

所述电源系统为所述植保无人机基站的运行提供电力支持；

所述基站主控系统通过所述通信系统与外界进行通讯；

所述基站主控系统控制所述自动运动控制系统进行电池更换和加装农药。

2.根据权利要求1所述的植保无人机基站，其特征在于，所述自动运动控制系统包括自动更换电池装置和自动加药装置。

3.根据权利要求2所述的植保无人机基站，其特征在于，所述自动更换电池装置包括：架体、电池运输机构以及电池更换机构；电池运输机构包括多个用于给电池充电的充电单元；电池更换机构安装于架体，且电池更换机构能够将充电单元搭载的电池输送至无人机的电池仓以更换无人机上的电池。

4.根据权利要求2所述的植保无人机基站，其特征在于，所述自动加药装置包括液量检测仪和灌药机，所述液量检测仪和灌药机分别与所述基站主控系统相连接，所述液量检测仪用于检测无人机药箱内的农药的剩余药量信息，并将剩余药量信息发送至基站主控系统；所述灌药机用于向无人机的药箱内加药。

5.根据权利要求1所述的植保无人机基站，其特征在于，还包括防护系统，所述防护系统与所述基站主控系统相连接；所述防护系统用于对所述植保无人机基站进行防护。

6.根据权利要求1所述的植保无人机基站，其特征在于，还包括显示系统，所述显示系统与所述基站主控系统相连接，所述显示系统用于信息显示。

7.根据权利要求1所述的植保无人机基站，其特征在于，还包括无人机机械定位系统，所述无人机机械定位系统与所述基站主控系统相连接，所述无人机机械定位系统包括基站停机坪、机械定位装置和停机坪旋转装置。

8.一种植保无人机基站系统，其特征在于，包括：植保无人机和权利要求1-7任一项所述的植保无人机基站，所述植保无人机与所述植保无人机基站相连接。

9.根据权利要求8所述的植保无人机基站系统，其特征在于，还包括：测绘系统，所述测绘系统与所述基站主控系统相连接；所述测绘系统包括气象传感器组和土壤传感器组。

10.根据权利要求8所述的植保无人机基站系统，其特征在于，还包括服务器，所述服务器与所述植保无人机基站通讯连接。