CN108482677A - 在线式无人机多机喷洒系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在线式无人机多机喷洒系统，包括：可移动作业平台、若干个无人机、若干个喷洒系统及无人机机库，通过可移动作业平台可以为无人机提供在线电源和喷洒介质，配合无人机机库可以快速部署，实现多机同时喷洒作业。本发明可以提升无人机有效载荷、滞空时间、作业半径和降低使用成本，并可实现非直线非平面作业，特别是针对丘陵地形等复杂作业环境，具有很强的优势，极大地提高了无人喷洒系统的作业效率和适用的环境。

Description

在线式无人机多机喷洒系统
技术领域
本发明涉及农作物植保领域，具体指一种用于农业害虫防治药物的在线式无人机多机喷洒系统。
背景技术
随着农业生产规模提升和农业植保要求的提升，还有人力成本的上涨，对农业机械化和自动化需求日益迫切，使用无人机进行农作物植保将给中国的农业，特别是丘陵地区的农业机械化、智能化带来曙光。但现在的无人机植保使用的无人机，由于单机有效载荷较小，大规模作业效率虽高于人工植保，但存在续航及补充喷洒液等问题，导致效率偏低。且使用电池供电的无人机单机成本太高、有效载荷较小及滞空时间短等问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的在线式无人机多机喷洒系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在线式无人机多机喷洒系统,包括可移动作业平台、若干个无人机、若干个喷洒系统、无人机机库；
所述可移动作业平台包括喷洒控制系统、供电装置、喷洒介质容器和立杆，所述喷洒控制系统为无人机设置飞行路线及喷洒信号；所述供电装置为无人机提供喷洒作业所需的电源；喷洒介质容器用于存储喷洒介质并将喷洒介质输送至喷洒系统；
为了提升喷洒介质管道、无人机控制线在喷洒过程中的稳定性，可移动作业平台还设置有立杆，可以固定喷洒介质管道、无人机控制线和吊索的一端。
所述若干个无人机均包括飞行控制器、无人机母接头，所述无人机母接头可以与喷洒系统的无人机公接头机械和电性连接；所述飞行控制器通过无人机控制线和/或无线信号与喷洒控制系统电性和/或无线连接，接受喷洒控制系统制定的飞行路线及喷洒信号，并反馈无人机的位置和状态信息给喷洒控制系统；
所述若干个喷洒系统均包括介质支管、喷洒控制线、无人机公接头、喷洒器、喷洒阀、喷洒介质管道、无人机控制线和吊索；所述若干个喷洒器均通过介质支管与喷洒介质管道并联连通，喷洒介质管道与喷洒介质容器连通；所述喷洒器上均设置有喷洒阀，喷洒阀可以控制介质的流通、截止和流量大小；所述喷洒阀均通过其所在喷洒系统的喷洒控制线与其所在喷洒系统的无人机公接头电性连接；所述若干个无人机公接头均通过无人机控制线与喷洒控制系统电性并联连接；所述任一无人机的无人机母接头均可以机械连接任一喷洒系统的无人机公接头，机械连接后，无人机通过其所在喷洒系统的喷洒控制线和喷洒器的喷洒阀电性连接，向喷洒阀发送喷洒控制信号；所述无人机控制线包括电力线和信号线，所述电力线与供电装置电性连接，用于为无人机和喷洒系统提供电源，所述信号线与喷洒控制系统电性连接，用于为无人机提供控制信号。
在喷洒作业中，同时使用多个无人机，可以减小无人机与可移动作业平台中间吊索的单拱跨度和拱高；降低拱高，可以减少吊索的使用量，降低无人机飞行高度，提高喷洒系统稳定性和抗风能力；减少单拱跨度可以降低吊索的拉力，可以使用更细更轻的吊索；多个无人机同时分担喷洒系统和吊索的重量，可以降低单个无人机的载荷能力要求，大幅降低系统成本；还可以使喷洒覆盖距离有效延长，并根据需要，让不同无人机处于不同的飞行高度和位置，实现非直线、非平面的喷洒作业，可以适应于不同地形，和避让树木，电线杆等障碍。
为了提升无人机的布置、更换，无人机母接头和无人机公接头的机械连接方式采用免工具的快速拆装连接方式。
所述无人机机库包括隔板、机库框架，无人机在喷洒作业完成后，由人工回收无人机，并放置至无人机机库中存储；所述机库框架内部设置有若干层隔板，每层隔板上设置有若干个无人机的停放位置。
进一步的，所述供电装置为电力发电机或蓄电池或两者的组合。
进一步的，为了减少供电装置的电源在无人机控制线中的传输损失，还设置有升压装置，输出电压可提升至300V以上。
进一步的，所述飞行控制器仅通过无线信号与喷洒控制系统连接时，无人机控制线中的信号线不与喷洒控制系统连接。
进一步的，为了降低无人机的使用数量，增加喷头数量，提高喷洒效果，可将一个或一个以上的喷洒系统通过喷洒控制线同时与一个无人机公接头并联连接，使一个无人机可以控制一个或一个以上的喷洒系统。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明可以提升无人机有效载荷、滞空时间、作业半径和降低使用成本，并可实现非直线非平面作业和避让树木，电线杆等障碍，特别是针对丘陵地形等复杂作业环境，具有很强的优势，极大地提高了无人机喷洒系统的作业效率和适用的环境。
附图说明
图1为实施例中喷洒作业的示意图；
图2为实施例中无人机示意图；
图3为实施例中喷洒系统示意图；
图4为实施例中多个喷洒系统与一个无人机公接头并联示意图；
图5为实施例中无人机机库示意图；
图6为实施例中无人机公接头的结构及接线示意图。
图中：可移动作业平台10；喷洒控制系统11；供电装置12；升压装置121；喷洒介质容器13；立杆14；无人机20；飞行控制器21；无人机母接头23；喷洒系统30；介质支管31；喷洒控制线32；无人机公接头33；防呆结构331；卡扣332；喷洒器34；喷洒阀35；喷洒介质管道36；无人机控制线37；电力线371；信号线372；吊索38；无人机机库40；隔板41；机库框架42。
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。
如图1~5所示，在线式无人机多机喷洒系统,包括可移动作业平台10、若干个无人机20、若干个喷洒系统30、无人机机库40；
如图1所示，所述可移动作业平台10包括喷洒控制系统11、供电装置12、喷洒介质容器13，所述喷洒控制系统11为无人机20设置飞行路线及喷洒信号；所述供电装置12为无人机20提供喷洒作业所需的电源；喷洒介质容器13用于存储喷洒介质并将喷洒介质输送至喷洒系统30；
为了提升喷洒介质管道36、无人机控制线37在喷洒过程中的稳定性，可移动作业平台10还设置有立杆14，可以固定喷洒介质管道36、无人机控制线37和吊索38的一端。
如图2、3所示，所述若干个无人机20均包括飞行控制器21、无人机母接头23，所述无人机母接头23可以与喷洒系统30的无人机公接头33机械和电性连接；所述飞行控制器21通过无人机控制线37和/或无线信号与喷洒控制系统11电性和/或无线连接，接受喷洒控制系统11制定的飞行路线及喷洒信号，并反馈无人机20的位置和状态信息给喷洒控制系统11；
如图3所示，所述若干个喷洒系统30均包括介质支管31、喷洒控制线32、无人机公接头33、喷洒器34、喷洒阀35、喷洒介质管道36、无人机控制线37和吊索38；所述若干个喷洒器34均通过介质支管31与喷洒介质管道36并联连通，喷洒介质管道36与喷洒介质容器13连通；所述喷洒器34上均设置有喷洒阀35，喷洒阀35可以控制介质的流通、截止和流量大小；所述喷洒阀35均通过其所在喷洒系统30的喷洒控制线32与其所在喷洒系统30的无人机公接头33电性连接；所述若干个无人机公接头33均通过无人机控制线37与喷洒控制系统11电性并联连接；所述任一无人机20的无人机母接头23均可以机械连接任一喷洒系统30的无人机公接头33，机械连接后，无人机20通过其所在喷洒系统30的喷洒控制线32和喷洒器34的喷洒阀35电性连接，向喷洒阀35发送喷洒控制信号；所述无人机控制线37包括电力线371和信号线372，所述电力线371与供电装置12电性连接，用于为无人机20和喷洒系统30提供电源，所述信号线372与喷洒控制系统11电性连接，用于为无人机20提供控制信号。
在喷洒作业中，同时使用多个无人机20，可以减小无人机20与可移动作业平台10中间吊索38的单拱跨度和拱高；降低拱高，可以减少吊索38的使用量，降低无人机飞行高度，提高喷洒系统30稳定性和抗风能力；减少单拱跨度可以降低吊索38的拉力，可以使用更细更轻的吊索；多个无人机20同时分担喷洒系统30和吊索38的重量，可以降低单个无人机20的载荷能力要求，大幅降低系统成本；还可以使喷洒覆盖距离有效延长，并根据需要，让不同无人机20处于不同的飞行高度和位置，实现非直线、非平面的喷洒作业，可以适应于不同地形，和避让树木，电线杆等障碍。
进一步的，为了降低无人机的使用数量，增加喷头数量，提高喷洒效果，可将一个或一个以上的喷洒系统30通过喷洒控制线32同时与一个无人机公接头33并联连接，使一个无人机可以控制一个或一个以上的喷洒系统30。
为了提升无人机20的布置、更换便利性，无人机母接头23和无人机公接头33的机械连接方式采用免工具的快速拆装连接方式。
如图5所示，所述无人机机库40包括隔板41、机库框架42，无人机20在喷洒作业完成后，由人工回收无人机20，并放置至无人机机库40中存储；所述机库框架42内部设置有若干层隔板41，每层隔板41上设置有若干个无人机20的停放位置。
如图6所示，所述无人机公接头33的外侧底端连接有喷洒控制线32和无人机控制线37，所述无人机控制线37包括电力线371和信号线372；无人机公接头33内侧设置有偏心布置的喷洒控制线32电触点、电力线371电触点和信号线372电触点；无人机公接头33的内侧面还设置有防呆结构331和卡扣332。
进一步的，所述供电装置12为电力发电机或蓄电池或两者的组合。
进一步的，为了减少供电装置12的电源在电力线37中的传输损失，还设置有升压装置121，输出电压可提升至300V以上。
进一步的，所述飞行控制器21仅通过无线信号与喷洒控制系统11连接时，无人机控制线37中的信号线372不与喷洒控制系统11连接。
本发明中，操作步骤如下：
1.设该实例的作业区域为：宽度100米，长度1000米，农作物离地面高度为2米。将可移动作业平台10和无人机机库40移动至作业区域，在可移动作业平台10的喷洒控制系统11上根据喷洒作业的区域、农作物的状态等信息设置喷洒信息及喷洒路线。该实例中设置相邻两个喷洒系统30之间的间距5米，使用无人机20的数量为20架，使用的喷洒系统30共20个。
2.首先人工将1号无人机20从无人机机库40中取出，与1号喷洒系统30的无人机公接头33连接，启动1号无人机20。在1号无人机20牵引下1号喷洒系统飞离可移动作业平台10一定距离，然后取出2号无人机20与2号喷洒系统30的无人机公接头33连接；依次类推，直至20号无人机20与20号喷洒系统30的无人机公接头33建立连接，然后1~20无人机20牵引1~20号喷洒系统30按喷洒控制系统11的设置，飞向指定的喷洒作业区域的农作物上方5米处。
3.所有20架无人机20均通过飞行控制器21向喷洒控制系统11反馈了正确的位置和状态信息后，喷洒控制系统11向1~20号无人机20分别发出喷洒信息，然后无人机20通过喷洒控制线32控制喷洒阀35，使喷洒器34向农作物喷洒介质。
4.喷洒过程中，如果作业中的无人机20发生故障，则暂停作业，由喷洒控制系统11控制1~20无人机20牵引1~20号喷洒系统30返回可移动作业平台10，然后人工将无人机机库40中备用的无人机20取出，替换故障无人机20，完成替换后，继续进行作业。
5.喷洒过程中，可移动作业平台10和无人机机库40可以在喷洒长度1000米的作业距离上进行合理的位置移动。
6.喷洒完成后，参考第2步，相反次序的依次将20、19、… 2、1号喷洒系统30回收，然后依次将20、19、… 2、1号无人机20放入无人机机库40中；该实例中，无人机库40可以容纳24架无人机20。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.在线式无人机多机喷洒系统，其特征在于,包括可移动作业平台、若干个无人机、若干个喷洒系统、无人机机库；
所述可移动作业平台包括喷洒控制系统、供电装置、喷洒介质容器和立杆，所述喷洒控制系统为无人机设置飞行路线及喷洒信号；所述供电装置为无人机提供喷洒作业所需的电源；喷洒介质容器用于存储喷洒介质并将喷洒介质输送至喷洒系统；
所述若干个无人机均包括飞行控制器、无人机母接头，所述飞行控制器通过无人机控制线和/或无线信号与喷洒控制系统电性和/或无线连接，接受喷洒控制系统制定的飞行路线及喷洒信号，并反馈无人机的位置和状态信息给喷洒控制系统；
所述若干个喷洒系统均包括介质支管、喷洒控制线、无人机公接头、喷洒器、喷洒阀、喷洒介质管道、无人机控制线；所述若干个喷洒器均通过介质支管与喷洒介质管道并联连通，喷洒介质管道与喷洒介质容器连通；所述喷洒器上均设置有喷洒阀，喷洒阀可以控制介质的流通、截止和流量大小；所述喷洒阀均通过其所在喷洒系统的喷洒控制线与其所在喷洒系统的无人机公接头电性连接；所述若干个无人机公接头均通过无人机控制线与喷洒控制系统电性并联连接；所述任一无人机的无人机母接头均可以机械连接任一喷洒系统的无人机公接头，机械连接后，无人机通过其所在喷洒系统的喷洒控制线和喷洒器的喷洒阀电性连接，向喷洒阀发送喷洒控制信号；所述无人机控制线包括电力线和信号线，所述电力线与供电装置电性连接，用于为无人机和喷洒系统提供电源，所述信号线与喷洒控制系统电性连接，用于为无人机提供控制信号；
所述无人机机库包括隔板、机库框架，所述机库框架内部设置有若干层隔板，每层隔板上设置有若干个无人机的停放位置。
2.根据权利要求1所述的在线式无人机多机喷洒系统，其特征在于：所述供电装置为电力发电机或蓄电池或两者的组合。
3.根据权利要求2所述的在线式无人机多机喷洒系统，其特征在于：所述供电装置中设置有升压装置，输出电压大于300V。
4.根据权利要求1所述的在线式无人机多机喷洒系统，其特征在于：所述飞行控制器仅通过无线信号与喷洒控制系统连接时，无人机控制线中的信号线不与喷洒控制系统连接。
5.根据权利要求1所述的在线式无人机多机喷洒系统，其特征在于：一个或一个以上的喷洒系统通过喷洒控制线可同时与一个无人机公接头并联连接。
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