CN108271756A - 一种无人机农田喷药作业自动控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无人机农田喷药作业自动控制系统，包括：机载控制系统、太阳能供电模块、农田信息处理模块、GPS导航模块、喷药控制模块以及液位检测模块；太阳能供电模块为机载控制系统供电；农田信息处理模块与所述机载控制系统通过第一输入接口连接，GPS导航模块与机载控制系统通过第二输入接口连接；喷药控制模块与机载控制系统通过第一输出接口连接，液位检测系统与机载控制系统通过第二输出接口连接。本发明能够根据田间作物实际生长情况合理喷洒农药，有利于农作的生长，同时有利于精准农业的推广与应用。
Description
技术领域
本发明涉及农业植保技术领域，更具体的说是涉及无人机农田喷药作业自动控制系统。
背景技术
在农作物生长过程中，喷药是预防病虫害的关键。应用小型无人机喷洒农药具有运行成本低、工作灵活、自动控制能力强等优点，逐步成为航空施药的重要发展趋势。
然而，由于农田环境复杂恶劣，无人机喷药技术多采用均布式喷洒，无法根据实际田间情况进行精准喷洒，灵活性较差；再加上现有的无人机喷药系统不能对剩余药量进行精准检测，在药量使用完后无人机仍然处于飞行状态，造成电量的浪费。
因此，如何提供一种能够实施精准喷洒及剩余药量检测的无人机农田喷药作业自动控制系统是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种无人机农田喷药作业自动控制系统，可根据实际农田生长情况实现农田变量喷药作业，并能够对剩余药量进行检测，当剩余药量低于设定阈值时发出报警信息。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种无人机农田喷药作业自动控制系统，包括：机载控制系统、太阳能供电模块、农田信息处理模块、GPS导航模块、喷药控制模块、液位检测模块以及无线数据传输模块；
所述太阳能供电模块为所述机载控制系统供电，所述机载控制系统实时获取田间环境参数并存储；所述农田信息处理模块与所述机载控制系统通过第一输入接口连接，所述农田信息处理模块采集田间图像信息并分析计算得出使用的药量；所述GPS导航模块与所述机载控制系统通过第二输入接口连接，所述GPS导航模块定位作业农田位置；所述喷药控制模块与所述机载控制系统通过第一输出接口连接，所述液位检测系统与所述机载控制系统通过第二输出接口连接。在田间实施无人机变量喷药作业时，将该系统放置于无人机上，机载控制系统实时获取田间的温湿度参数以及无人机的飞行高度及速度参数，农田信息采集模块实时获取田间作物图像并通过图像处理技术得出所需使用的药量发送至机载控制系统，机载控制系统发送控制信号至喷药控制模块完成喷药作业，同时液位控制模块检测药箱内剩余药量，当药量低于设定阈值时发出报警提示。
优选的，所述农田信息处理模块包括：
农田图像采集单元，用于采集田间作物的高清图像；
图像分析计算单元，根据所述农田图像采集单元采集的图像通过图像处理技术分析计算出使用的药量；
控制信息发送单元，将计算的结果发送至所述机载控制系统；
信息存储单元，存储所述农田图像采集单元采集的图像以及所述图像分析计算单元计算的结果。
优选的，所述液位检测模块包括：
超声波传感器，获取药箱内剩余药量的液位高度的模拟电压信号；
信号处理单元，将所述超声波传感器采集的模拟电压信号进行处理，并发送至所述报警单元；
报警单元，当药箱内药量低于设定阈值时报警提示。
优选的，所述信号处理单元包括滤波器以及转换器。由于无人机在飞行过程中会有较大晃动以及随机干扰的影响，而滤波器能够降低随机干扰对于传感器采集数据精度的影响；进一步，所述滤波器采用均值滤波法，所述超声波传感器连续采样100次后取其均值输出，能够提高传感器的检测精度同时具有较高的灵敏度；经过滤波处理的模拟电压信号是没有单位的标量，无法直接体现药箱内剩余药量的体积，通过转换器转换成剩余药量的体积值能够更直观的评价药箱的剩余药量。
优选的，所述机载控制系统采集的参数包括温度、湿度、风力和风向参数，便于后续科研人员根据当时的环境及工作参数结合图像对作物的生长规律进行分析。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供了一种无人机变量喷药作业控制系统，能够根据田间作物实际生长情况合理喷洒农药，有利于农作的生长，具有较高的灵活性；采用太阳能光伏供电，降低环境污染，同时有利于精准农业的推广与应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明的系统结构示意图；
图2附图为本发明农田信息分析模块结构示意图；
图3附图为本发明液位检测模块结构示意图；
图4附图为本发明液位检测模块中信号分析单元的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
本发明实施例公开了一种无人机农田变量喷药自动控制系统，包括：机载控制系统1、太阳能供电模块2、农田信息处理模块3、GPS导航模块4、喷药控制模块5、液位检测模块6；太阳能供电模块2为超声波机载控制系统1供电，机载控制系统实时获取工作参数并存储；农田信息处理模块3与机载控制系统1通过第一输入接口连接，农田信息处理模块3采集田间图像信息并分析计算得出使用的药量；GPS导航模块4与机载控制系统1通过第二输入接口连接，GPS导航模块4定位作业农田位置；喷药控制模块与机载控制系统1通过第一输出接口连接，液位检测系统6与超声波机载控制系统1通过第二输出接口连接。
实施例1
参见附图1-4，一种无人机农田喷药作业自动控制系统，包括：机载控制系统1、太阳能供电模块2、农田信息处理模块3、GPS导航模块4、喷药控制模块5、液位检测模块6；
太阳能供电模块2为机载控制系统1供电，超声波机载控制系统实时获取田间环境参数并存储；超声波农田信息处理模块3与超声波机载控制系统1通过第一输入接口连接，超声波农田信息处理模块3采集田间图像信息并分析计算得出使用的药量；超声波GPS导航模块4与超声波机载控制系统1通过第二输入接口连接，超声波GPS导航模块4定位作业农田位置；超声波喷药控制模块与超声波机载控制系统1通过第一输出接口连接，超声波液位检测系统6与超声波机载控制系统1通过第二输出接口连接。
为了进一步优化上述方案，农田信息处理模块3包括：
农田图像采集单元31，用于采集田间作物的高清图像；
图像分析计算单元32，根据农田图像采集单元31采集的图像通过图像处理技术计算出使用的药量；
控制信息发送单元33，将计算的结果发送至机载控制系统1；
信息存储单元34，存储农田图像采集单元31采集的图像以及图像分析计算单元32计算的结果。
为了进一步优化上述方案，液位检测模块6包括：
超声波传感器61，获取药箱内剩余药量的液位高度；
信号处理单元62，将超声波传感器61采集的模拟电压信号进行处理；
报警单元63，当药箱内药量低于设定阈值时报警提示。
为了进一步优化上述方案，信号处理单元62包括滤波器621以及转换器622。
为了进一步优化上述方案，机载控制系统1采集的参数包括温度、湿度、风力和风向参数。
在田间实施无人机变量喷药作业时，将该系统放置于无人机上，机载控制系统实时获取田间的温湿度参数以及无人机的飞行高度及速度参数，农田信息采集模块实时获取田间作物图像并通过图像处理技术得出所需使用的药量发送至机载控制系统，机载控制系统发送控制信号至喷药控制模块完成喷药作业，同时液位控制模块检测药箱内剩余药量，当药量低于设定阈值时发出报警提示。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (5)
1.一种无人机农田喷药作业自动控制系统，其特征在于：包括：机载控制系统（1）、太阳能供电模块（2）、农田信息处理模块（3）、GPS导航模块（4）、喷药控制模块（5）以及液位检测模块（6）；
所述太阳能供电模块（2）为所述机载控制系统（1）供电，所述机载控制系统实时获取田间环境参数并存储；所述农田信息处理模块（3）与所述机载控制系统（1）通过第一输入接口连接，所述农田信息处理模块（3）采集田间图像信息并分析计算得出使用的药量；所述GPS导航模块（4）与所述机载控制系统（1）通过第二输入接口连接，所述GPS导航模块（4）定位作业农田位置；所述喷药控制模块（5）与所述机载控制系统（1）通过第一输出接口连接，所述液位检测系统（6）与所述机载控制系统（1）通过第二输出接口连接。
2.根据权利要求1所述的一种无人机农田喷药作业自动控制系统，其特征在于：所述农田信息处理模块（3）包括：
农田图像采集单元（31），用于采集田间作物的高清图像；
图像分析计算单元（32），根据所述农田图像采集单元（31）采集的图像通过图像处理技术计算出使用的药量；
控制信息发送单元（33），将计算的结果发送至所述机载控制系统（1）；
信息存储单元（34），存储所述农田图像采集单元（31）采集的图像以及所述图像分析计算单元（32）计算的结果。
3.根据权利要求1所述的一种无人机喷药作业自动控制系统，其特征在于：所述液位检测模块（6）包括：
超声波传感器（61），获取药箱内剩余药量的液位高度信号；
信号处理单元（62），将所述超声波传感器（61）采集的信号进行处理；
报警单元（63），当药箱内药量低于设定阈值时报警提示。
4.根据权利要求3所述的一种无人机喷药作业自动控制系统，其特征在于：所述信号处理单元（62）包括滤波器（621）以及转换器（622）。
5.根据权利要求1所述的一种无人机喷药作业自动控制系统，其特征在于：所述机载控制系统（1）采集的田间环境参数包括温度、湿度、风力和风向参数。
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2018
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