CN108552138A - 一种生态监控和维护无人机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生态监控和维护无人机，属于无人机、智能机器及生态维护技术领域。包括磁悬浮支架、杀虫装置、摄像机、红外检测装置、进风通道、培养装置、太阳能电池板、载接体、电控阀门、控制系统，该杀虫及空气采集装置主要设置在无人机上，杀虫装置、摄像机、红外检测装置、培养装置均设置在载接体上，杀虫装置、摄像机、红外检测装置、培养装置、太阳能电池板均与控制系统的单片机连接，电控阀门设置在机体上的杀虫装置、空气进风通道、培养基装置等地方，通过设置在无人机上的摄像机和红外检测装置来检测地区段的害虫数据，由杀虫装置来对害虫进行诱捕杀灭，由单片机将采集信息通过无线通讯模块与PC云端和手持端进行数据交流分析。

Description

一种生态监控和维护无人机

技术领域

本发明涉及一种生态监控和维护无人机，属于无人机、智能机器及生态维护技术领域。

背景技术

随着人民生活水平的不断提高，人们不在局限于吃的饱的问题，更进一步关注了在食品的安全性，经济性，绿色环保性，这也成为衡量一种农作物成效的重要标志，而农林害虫是危害农林植株生长的一个重要因素，对于农林害虫的捕杀，传统的农林害虫捕杀大多采用的是化学药品的喷洒来捕杀害虫，而化学药品的大量使用，不仅不能很好的控制虫害和虫媒病害，更会很大程度上造成环境污染和环境破坏，而现有的基于灯光诱虫的物理防治技术则能很大程度上解决以上存在的捕杀问题。

空气是人类保持正常活动的物质条件，并与人类健康有着极为密切的条件，在农林植株生长过程中，地区空气中的病菌体对植株生长和人体健康有很大的影响，对于空气中的植株花粉和病毒孢子的采集和研究对于现代农林植株的生长分析和人类健康的数据分析具有很大的作用，在现代农林科技的空气采集与培养分析中，大多的设计装置在采集和培育过程均是分开操作，而这种采集与培养的操作会给工作人员的工作效率产生很大影响，因此，对于设计一种既可以对空气中的微粒可以一边采集又能一边培育且能实现培育的单一设置对现代农林研究有很大积极意义。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明需要解决的问题是旨在由摄像机、红外检测器、杀虫器、进风管、培养装置、载接体、供电装置、控制系统设计的一种生态监控和维护无人机。由设置在无人机载接体上的摄像机和红外检测器来检测农林害虫数据进而调控无人机飞行路径移动，由载接体上的杀虫器来对农林害虫进行捕杀和尸体收集，摄像机将实时拍照地区段的害虫捕杀情况和农林植被的生长情况传输到PC云端进行数据交流，该区段的空气微粒将由进风管进入无人机上的培养装置进行采集和短暂性培育，为研究农林生长和病虫害提供条件。

本发明采用的技术方案是：一种生态监控和维护无人机，其特征在于包括：磁悬浮支架、杀虫装置、摄像机、红外检测装置、进风通道、培养装置、太阳能电池板、载接体、电控阀门、控制系统，该杀虫及空气采集装置主要设置在无人机上，杀虫装置、摄像机、红外检测装置、培养装置均设置在载接体上，杀虫装置、摄像机、红外检测装置、培养装置、太阳能电池板均与控制系统的单片机连接，电控阀门设置在机体上的杀虫装置、空气进风通道、培养基装置等地方，主要是控制各部分的连通状态；通过设置在无人机上的摄像机和红外检测装置来检测地区段的害虫数据，将该害虫数据传送到控制系统，由控制系统来指引无人机的路径导航，由杀虫装置来对害虫进行诱捕杀灭，并由杀虫装置上的集虫装置来对死亡害虫进行收集，由摄像机来对死亡害虫进行计数和地区段的农作物生长情况进行拍照上传到控制系统的单片机，由单片机将采集信息通过无线通讯模块与PC云端和手持端进行数据交流分析，空气中的花粉孢子尘粒将通过空气进风通道进入到培养基装置进行捕捉和短暂性的培养，进而来为农林植株培育研究和农作物生长提供一定的条件，由无人机上设置的磁悬浮支架来完成无人机的安全降落。

进一步的，该装置通过连接装置可设置在多种类型的无人机上，为了更好的适应不同地区段无人机的降落，无人机采用四根支架设计，四根支架采用磁悬浮组件来设计，设计采用的物理原理是“同名磁极相互排斥”，该磁悬浮支架包括两块磁极大小相同的磁铁和磁铁、套筒、连接推杆，在套筒的两个端口将两块同名磁极的磁铁对立放置，连接推杆的下端面与上端设置的磁铁连接，推杆的上端面与无人机的机身连接，此时两块磁铁在套筒内形成了磁悬浮组件，四根支中的磁悬浮力刚好与机身同重，此时无人机机身通过连接推杆与磁悬浮组件的上方磁铁间接接触，而与下方磁铁并无接触，无人机机身处于悬浮状态，下方磁铁与套筒相连，不会在套筒内移动，而磁铁与连接推杆间接相连可在套筒内移动，在无人机降落时，无人机的四脚支架会接触到地面，四脚支架会因降落时的受力不平衡性而促使支架的磁悬浮组件的推杆在套筒内发生移动，四根磁悬浮组件组成的支架均能根据具体降落受力情况相互作用，若无人机产生向右的倾斜，四脚支架的右边两支支架会产生一个缓冲力来使机身保持平衡，同理其它情况的受力不平衡性，支架均能根据受力产生相应的磁力来使机身保持平衡，使无人机平稳降落地面，无人机可根据摄像头和红外检测装置检测到的地段的害虫数据并传送到控制系统的单片机来控制自身路径转移进而去进行害虫捕杀和空气采集，无人机的内部工作系统与一般无人机相同，其转向系统、动力系统等各项飞行系统均与单片机连接，工作系统由单片机来控制。

进一步的，在无人机的机身下部设置有载接体，该载接体的尺寸小于无人机的机身，载接体设置为长方体的盒装，该载接体通过四根连接柱来与无人机的机身连接，在与无人机的机身连接处设置有橡胶减震胶垫，通过减震胶垫来减少机身与载接体之间的振动性，此外在载接体的内底部设置有橡胶减震垫片用于平衡振动，橡胶减震垫片的上面放置培养基装置，载接体的上顶部用于载接包括杀虫装置、摄像机、红外检测装置，且这些装置均通过连接件与载接体之间实现了牢固的连接。

进一步的，所述的杀虫装置设置在无人机的载接体上，杀虫装置主要由遮光顶板、汞灯、电击杀虫网、蚊虫尸体收集管道、集虫器、电控阀门组成，该杀虫装置设置为灯罩式的圆柱装置，上方的杀虫器通过蚊虫尸体收集管道与下方集虫器连接，尸体收集管道和集虫器设置在载接体的内部，电控阀门设置在集虫器的底部，也是整个杀虫装置底部，电控阀门采用现有技术，即通过通断电实现阀门的开闭，整个装置贯穿载接体，当下方电控阀门打开时杀虫装置上下贯通，蚊虫尸体落入下方地面，蚊虫尸体管道与上方的顶板直径大小相同且均大于环形设置的电击杀虫网的直径，杀虫灯采用汞灯来进行灯光害虫诱捕，由于昆虫的复眼对波长为3300-4000nm的紫外线辐射非常敏感，因此专门设置了光波为3600的黑光灯来对害虫进行诱捕，电击杀虫网的设置主要采用高压电击设计，当蚊虫由于汞灯的诱惑进入到杀虫网会触及到电击网而被杀灭，并进入下方的蚊虫尸体管道进而储存在在蚊虫尸体管道的下方设置了集虫器内，该集虫器主要设置在载接体的下底面，集虫器的下方设置了电控门，当集虫器内储存一定量的蚊虫后，电控阀门打开，尸体将由电控阀门落到对应尸体储集地面。

进一步的，设置在无人机的载接体上的摄像头通过云台和连接装置与载接体连接，且摄像头放置在无人机的最前端来进行摄像拍照，摄像头采用360度全方位监控，该摄像头主要有三种作用，其一可对昆虫飞到杀虫网的昆虫进行拍照记录并上传到控制端来分析捕杀害虫的数据情况，其二可对农林片段的动植物情况进行拍照采集，包括对整片地段的动物的检测拍照，对植被的生长情况进行采集，摄像头将这些数据传送到单片机，由单片机来完成信息数据的采集和与PC云端的信息交流，进而更好的来对本区段的物种研究和病虫害防治提供条件，其三可与红外检测装置一起对农林地段的害虫数据进行检测，通过检测区段的大致害虫数量并将数据传输到控制端，由控制端来完成无人机的的路径移动。

进一步的，所述的培养基装置包括：玻璃盖板、风道、过滤空气通道、载玻片、培养基、培养盒、出风口、电控门，培养装置的上部设置玻璃盖板，玻璃盖板主要是对培养基进行一定的保护措施，在玻璃盖板的下部设置了一定数量的多行多列的培养基，而每个培养基和所放置培养基的培养盒均是进行过灭菌设置处理过的，培养基的上部采用电控门将培养基和上部的载玻片进行相隔，该电控门由两扇门结构组成，电控门上放置有载玻片，采用电控阀门来控制电控门的打开和关闭进而控制载玻片落入到下方的培养基进行空气花粉孢子微尘培养。

进一步的，在载接体上还设置了空气进风通道，空气进风通道与所有设置在培养盒壁面的风道是连通的，空气进风管主要是接收空气，当检测装置到该地动植物情况与云端数据不符合或者发生病虫害等情况时，空气进风通道的电控阀门打开，此时该区域外界的空气中的花粉孢子等微小尘粒可以进入空气进风通道，进而进入到特定的培养装置，在每个培养盒的壁面设置有风道，此外，每个培养盒的风道均是与无人机的载接体的上部设置的进风通道是连通的，当无人机到达一个地区段位置进行害虫杀灭时，空气进风通道打开，此时单片机控制一个培养基装置的开闭风道的电控阀门打开，每个培养基都设置有一段独立通向空气进风管道的风道，且每个培养基的风道与空气进风管道用电控阀门来控制它们的连接状态，当一个培养基的电控阀门打开使它的风道与空气进风管道接通时，其它的培养基风道上的电控阀门不受影响保持关闭状态使得该段风道不与空气进风管道接通，空气进入培养基装置，此时空气中的尘粒将落到表面涂有凡士林的载玻片上，之后电控阀门控制电控门打开，载有空气微尘的载玻片落入液体培养基内进行短暂性的培育，而所培养的载玻片上的空气微粒在培养基上只是作为一个简单的空气成分的观测研究对象，以方便于为研究该区段的空气情况和物种提供一定的条件。

进一步的，培养基装置还设置有过滤空气通道和出风口，当载玻片没有落入培养基内时，培养基内的气压为一个稳定数值，在载玻片落入液体培养基进行培养时，电控门关闭，整个培养基与外界环境进行了隔离，此时培养基内部的空气只有跟随载玻片进入到培养基上的空气，此时过滤空气通道和出风口关闭，当培养基被观测人员拿出进行观测时，培养基装置内部原来培养过程中的空气由出风口的抽气泵进行抽出，而此时过滤空气通道将向内部通入无菌空气来维持内部气压的平衡。

进一步的，在无人机的机身的上方设置了一块可对蓄电池充电的太阳能电池板，太阳能电池板可通过将太阳能转换为电能来为该发明装置提供部分电能，与无人机自身所带电源一起为无人机的工作提供电能。

进一步的，该发明装置的控制系统包括无线通讯模块、单片机、手持数据接收端、PC数据端，无线通讯模块采用的是现有技术来实现，单片机设置有通信串口，通信串口与计算机连接，该装置的摄像头、红外检测装置、培养装置以及电控阀门均与单片机连接，单片机将接收摄像头和红外检测装置检测到的区段害虫数据，接收摄像头采集的害虫捕杀数据以及农林生长图像数据，单片机通过通信串口来将接收到的信息数据传输到计算机，计算机进行数据处理之后通过通信串口传递给单片机，单片机将通过接收到的计算机数据信息来控制无人机的路径移动，通过接收到的计算机信息来控制装置的电控阀门的打开和关闭来控制装置的杀虫装置和培养装置的工作实现。单片机接收到的信号数据将通过无线通讯模块进行数据信息交换并传输到手持端，通过通信串口与PC云端进行数据交流，进一步促使单片机和手持端以及PC云端之间可进行数据交换，手持端与PC端的设置将有效提高控制系统数据处理的效率。

一种生态监控和维护无人机，其控制方法包括如下步骤：

步骤1：设置在无人机的载接体上部红外检测装置通过红外热感来检测区域内的病虫害的大致数据，此外，摄像头也将通过拍照来采集一个地区段的害虫数据，两者可将检测到的害虫数据传输到控制端，由控制端来指引无人机的飞行系统进行路径移动。

步骤2：无人机飞到特定区域进行固定工作，此时设置在无人机的载接体上的诱虫装置将开始工作，诱虫装置的汞灯发光，外界的害虫由于灯光的引诱，飞向了诱虫装置，在触及到诱虫装置的电击网后被击落捕杀。

步骤3：捕杀的害虫尸体将通过尸体收集管道进入到集虫器，当集虫器的集虫数量达到一定时，由单片机控制电控阀门将尸体从下方通道运输到无人机的机体外部的特定地面。

步骤4：在无人机进行工作时，当摄像头以及红外检测装置检测到该地区段的动植物的生长情况与PC数据端不相符合时，载接体上设置的空气进风通道将通过电控阀门打开，空气会进入空气进风通道，此时单片机会控制培养基盒上控制风道开闭的电控阀门打开或者关闭，此时空气的微粒由进风通道进入到培养盒内部的载玻片上进行该地区的空气微粒采集。

步骤5：在无人机完成了该地区的装置工作时，载玻片将完成空气微粒采集，单片机控制关闭该培养盒的风道，此时电控门打开，培养盒内部的载玻片将落入到下方设置的液体培养基内进行该地段的空气微粒短暂性培养。

步骤6：在整个培养过程中，为保证培养不受影响，装置的通风口和进风口关闭，在一段时间后，工作人员通过控制端的控制使无人机降落地面，由工作人员来打开培养盒取出培养基，此时设置在培养基上的通风口将由抽气泵将内部空气抽出，再由空气过滤通道向内部通入过滤空气来保证装置的气压平衡和方便下一个培养基的设置和空气微粒培养。

步骤7：该装置在整个工作过程中，由无人机上设置的的太阳能电池板以及无人机自身充电电源来为无人机的装置提供电能，而控制模块将根据无人机上的装置工作来对无人机的工作的采集信息进行储存实时分析处理。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：1、该杀虫及空气采集装置可以设置在任何无人机的机体上来工作，使得数据信息采集及处理的工作性更强，灵活性更好；2、通过物理诱虫技术进行了害虫的捕杀，可有效减少农药的使用，能很大程度上保护生态和自然环境；3、在捕杀虫害的装置基础上，本装置还提供了一种空气采集及微粒培育技术装置，为进一步研究农林病虫害和农作物的生长提供条件，使得装置不仅能实现害虫的捕获，更能实现对害虫的提前防止作出进一步的预防和研究，装置的功能性更强；4、采用了物理方法和生物技术的有效结合，通过摄像采集技术、红外检测技术、黑光灯诱捕技术、生物培育技术的结合，使得装置的结构性更强，作用效果更好；。5、在无人机的机体设计上增加了磁悬浮减震的支架来满足无人机的平稳降落，还在载接体上设置了减震橡胶片，使得装置的稳定性和工作性能更好；6、本装置在供电处理上，采用太阳能电池板和无人机的自带电源的有效结合为无人机的续航能力提供了一定的条件，使得装置在供电上更加节约能源，环保经济。

附图说明

图1为本发明装置的整体结构图；

图2为本发明装置的诱虫捕杀装置结构图；

图3为本发明装置的培养装置整体结构图；

图4为本发明装置的培养基的内部结构图；

图5为本发明装置的系统工作框图；

图6为本发明装置的控制系统的工作框图；

图7为本发明装置的控制电路工作流程框图；

图8为本发明装置的部分系统电路图；

图9为本发明的太阳能电池板工作电路图；

图中各标号为：1-磁悬浮支架；2-杀虫装置；3-摄像头；4-红外检测装置；5-空气进风通道；6-培养基装置；7-太阳能电池板；8-载接板。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明作进一步说明。应该理解，这些描述只是实例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

请参阅图1-6，一种生态监控和维护无人机，其特征在于包括：磁悬浮支架1、杀虫装置2、摄像机3、红外检测装置4、进风通道5、培养装置6、太阳能电池板7、载接体8、电控阀门、控制系统，该杀虫及空气采集装置主要设置在无人机上，杀虫装置2、摄像机3、红外检测装置4、培养装置6均设置在载接体8上，杀虫装置2、摄像机3、红外检测装置4、培养装置6、太阳能电池板7均与控制系统的单片机连接，电控阀门设置在机体上的杀虫装置2、空气进风通道5、培养基装置6等地方，主要是控制各部分的连通状态；通过设置在无人机上的摄像机3和红外检测装置4来检测地区段的害虫数据，将该害虫数据传送到控制系统，由控制系统来指引无人机的路径导航，由杀虫装置2来对害虫进行诱捕杀灭，并由杀虫装置2上的集虫装置来对死亡害虫进行收集，由摄像机3来对死亡害虫进行计数和地区段的农作物生长情况进行拍照上传到控制系统的单片机，由单片机将采集信息通过无线通讯模块与PC云端和手持端进行数据交流分析，空气中的花粉孢子尘粒将通过空气进风通道5进入到培养基装置6进行捕捉和短暂性的培养，进而来为农林植株培育研究和农作物生长提供一定的条件，由无人机上设置的磁悬浮支架1来完成无人机的安全降落。

该装置通过连接装置可设置在多种类型的无人机上，为了更好的适应不同地区段无人机的降落，无人机采用四根支架1设计，四根支架1采用磁悬浮组件来设计，设计采用的物理原理是“同名磁极相互排斥”，该磁悬浮支架1包括两块磁极大小相同的磁铁101和磁铁102、套筒103、连接推杆104，在套筒103的两个端口将两块同名磁极的磁铁101和磁铁102对立放置，连接推杆104的下端面与磁铁101连接，上端面与无人机的机身连接，此时两块磁铁在套筒103内形成了磁悬浮组件，四根支架1中的磁悬浮力刚好与机身同重，此时无人机机身通过连接推杆104与磁悬浮组件的上方磁铁101间接接触，而与下方磁铁102并无接触，无人机机身处于悬浮状态，下方磁铁102与套筒103相连，不会在套筒103内移动，而磁铁101与连接推杆104间接相连可在套筒103内移动，在无人机降落时，无人机的四脚支架1会接触到地面，四脚支架1会因降落时的受力不平衡性而促使支架1的磁悬浮组件的推杆104在套筒103内发生移动，四根磁悬浮组件组成的支架1均能根据具体降落受力情况相互作用，若无人机产生向右的倾斜，四脚支架1的右边两支支架1会产生一个缓冲力来使机身保持平衡，同理其它情况的受力不平衡性，支架1均能根据受力产生相应的磁力来使机身保持平衡，使无人机平稳降落地面，无人机可根据摄像头3和红外检测装置4检测到的地段的害虫数据并传送到控制系统的单片机来控制自身路径转移进而去进行害虫捕杀和空气采集，无人机的内部工作系统与一般无人机相同，其转向系统、动力系统等各项飞行系统均与单片机连接，工作系统由单片机来控制。

在无人机的机身下部设置有载接体8，该载接体8的尺寸小于无人机的机身，载接体8设置为长方体的盒装，该载接体8通过四根连接柱来与无人机的机身连接，在与无人机的机身连接处设置有橡胶减震胶垫，通过减震胶垫来减少机身与载接体8之间的振动性，此外在载接体8的内底部设置有橡胶减震垫片用于平衡振动，橡胶减震垫片的上面放置培养基装置6，载接体8的上顶部用于载接包括杀虫装置2、摄像机3、红外检测装置4，且这些装置均通过连接件与载接体8之间实现了牢固的连接。

所述的杀虫装置2设置在无人机的载接体8上，杀虫装置2主要由遮光顶板201、、汞灯202、电击杀虫网203、蚊虫尸体收集管道204、集虫器205、电控阀门组成，该杀虫装置2设置为灯罩式的圆柱装置，上方的杀虫器通过蚊虫尸体收集管道204与下方集虫器205连接，尸体收集管道205和集虫器206设置在载接体8的内部，电控阀门设置在集虫器206的底部，也是整个杀虫装置2底部，电控阀门采用现有技术，即通过通断电实现阀门的开闭，整个装置贯穿载接体8，当下方电控阀门打开时杀虫装置2上下贯通，蚊虫尸体落入下方地面，蚊虫尸体管道204与上方的顶板201直径大小相同且均大于环形设置的电击杀虫网204的直径，杀虫灯采用汞灯202来进行灯光害虫诱捕，由于昆虫的复眼对波长为3300-4000nm的紫外线辐射非常敏感，因此专门设置了光波为3600的黑光灯来对害虫进行诱捕，电击杀虫网203的设置主要采用高压电击设计，当蚊虫由于汞灯202的诱惑进入到杀虫网203会触及到电击网203而被杀灭，并进入下方的蚊虫尸体管道204进而储存在在蚊虫尸体管道204的下方设置了集虫器205内，该集虫器205主要设置在载接体8的下底面，集虫器205的下方设置了电控门206，当集虫器205内储存一定量的蚊虫后，电控阀门206打开，尸体将由电控阀门落到对应尸体储集地面。

设置在无人机的载接体8上的摄像头8通过云台和连接装置与载接体8连接，且摄像头3放置在无人机的最前端来进行摄像拍照3，摄像头3采用360度全方位监控，该摄像头3主要有三种作用，其一可对昆虫飞到杀虫网204的昆虫进行拍照记录并上传到控制端来分析捕杀害虫的数据情况，其二可对农林片段的动植物情况进行拍照采集，包括对整片地段的动物的检测拍照，对植被的生长情况进行采集，摄像头3将这些数据传送到单片机，由单片机来完成信息数据的采集和与PC云端的信息交流，进而更好的来对本区段的物种研究和病虫害防治提供条件，其三可与红外检测装置4一起对农林地段的害虫数据进行检测，通过检测区段的大致害虫数量并将数据传输到控制端，由控制端来完成无人机的路径移动。

所述的培养基装置6包括：玻璃盖板601、风道602、过滤空气通道603、载玻片604、培养基605、培养盒606、出风口607、电控门608，培养装置6的上部设置玻璃盖板601，玻璃盖板601主要是对培养基604进行一定的保护措施，在玻璃盖板601的下部设置了一定数量的多行多列的培养基605，而每个培养基605和所放置培养基605的培养盒606均是进行过灭菌设置处理过的，培养基605的上部采用电控门608将培养基605和上部的载玻片604进行相隔，该电控门608由两扇门结构组成，电控门608上放置有载玻片604，采用电控阀门来控制电控门608的打开和关闭进而控制载玻片604落入到下方的培养基605进行空气花粉孢子微尘培养。

在载接体8上还设置了空气进风通道5，空气进风通道5与所有设置在培养盒606壁面的风道602是连通的，空气进风管5主要是接收空气，当检测装置检测到该地动植物情况与云端数据不符合或者发生病虫害等情况时，空气进风通道5的电控阀门打开，此时该区域外界的空气中的花粉孢子等微小尘粒可以进入空气进风通道5，进而进入到特定的培养装置6，在每个培养盒605的壁面设置有风道602，此外，每个培养盒606的风道602均是与无人机载接体8上部设置的进风通道5是连通的，当无人机到达一个地区段位置进行害虫杀灭时，空气进风通道（5）打开，此时单片机控制一个培养基装置6的开闭风道602的电控阀门打开，每个培养基605都设置有一段独立通向空气进风管道5的风道602，且每个培养基605的风道602与空气进风管道5用电控阀门来控制它们的连接状态，当一个培养基605的电控阀门打开使它的风道602与空气进风管道5接通时，其它的培养基605风道602上的电控阀门不受影响保持关闭状态使得该段风道602不与空气进风管道5接通，空气进入培养基装置6，此时空气中的尘粒将落到表面涂有凡士林的载玻片604上，之后电控阀门控制电控门608打开，载有空气微尘的载玻片604落入液体培养基605内进行短暂性的培育，而所培养的载玻片604上的空气微粒在培养基605上只是作为一个简单的空气成分的观测研究对象，以方便于为研究该区段的空气情况和物种提供一定的条件。

培养基装置6还设置有过滤空气通道603和出风口607，当载玻片604没有落入培养基605内时，培养基605内的气压为一个稳定数值，在载玻片604落入液体培养基605进行培养时，电控门608关闭，整个培养基605与外界环境进行了隔离，此时培养基605内部的空气只有跟随载玻片604进入到培养基605上的空气，此时过滤空气通道603和出风口607关闭，当培养基605被观测人员拿出进行观测时，培养基装置6内部原来培养过程中的空气由出风口607的抽气泵进行抽出，而此时过滤空气通道603将向内部通入无菌空气来维持内部气压的平衡。

在无人机的机身的上方设置了一块可对蓄电池充电的太阳能电池板7，太阳能电池板7可通过将太阳能转换为电能来为该发明装置提供部分电能，与无人机自身所带电源一起为无人机的工作提供电能。

该发明装置的控制系统包括无线通讯模块、单片机、手持数据接收端、PC数据端，无线通讯模块采用的是现有技术来实现，单片机设置有通信串口，通信串口与计算机连接，该装置的摄像头3、红外检测装置4、培养装置6以及电控阀门均与单片机连接，单片机将接收摄像头3和红外检测装置4检测到的区段害虫数据，接收摄像头3采集的害虫捕杀数据以及农林生长图像数据，单片机通过通信串口来将接收到的信息数据传输到计算机，计算机进行数据处理之后通过通信串口传递给单片机，单片机将通过接收到的计算机的数据信息来控制无人机的路径移动，通过接收到的计算机信息来控制装置的电控阀门的打开和关闭来控制装置的杀虫装置2和培养装置6的工作实现。单片机接收到的信号数据将通过无线通讯模块进行数据信息交换并传输到手持端，通过通信串口与PC云端进行数据交流，进一步促使单片机和手持端以及PC云端之间可进行数据交换，手持端与PC端的设置将有效提高控制系统数据处理的效率。

请参阅图7-9，本发明的系统电路图包括：时钟电路、复位电路、单片机、模拟八位摄像机3电路、串口通讯电路、热释电红外传感器4电路、无线通讯发射电路、无线通讯接收电路、杀虫器2黑光灯电路、电控阀门、拖载磁铁电控平台、太阳能电池，所用单片机型号为AT89C51，摄像头3的型号为OV6620，热释电红外传感器4为PIR，电控阀门由单片机控制直流电机来开关，无线通讯模块分为发射部分和接受部分，形成“磁悬浮”的同名磁铁由电控平台进行托载，培养基由电控阀门（electronic control valve）控制开关，黑光灯（blacklight lamp）为汞灯202。摄像头3为OV6620由八个开关分别与P1.0—P1.7相连，来模拟摄像头的八位输入。构成“磁悬浮”装置的为同名磁铁，电路中同名磁铁中的一个由电控平台托载，来控制达到悬浮目的。单片机将由摄像头3、热释电红外传感器4传递来的电信号进行处理，确认害虫的位置后，由无人机的载接体8上所带黑光灯202引诱害虫，由电击杀虫网203将害虫杀死，害虫死亡后，由集虫器205收集尸体最后由单片机传递信号控制电控阀门开关（电控阀门由直流电机构成。）将收集害虫的尸体在无人机降落到地面后运输到地面上。下面对本发明中的复位电路、串口通信电路、无线发射电路、无线接收电路、太阳能电池板电路做进一步说明：

复位电路：保障单片机运行，复位电路有以下功能：上电复位可以对内部存储器进行复位；同步内外的时钟信号；电压波动或不稳定时，复位电路给电路延时直到电路稳定；当程序出错时通过复位电路使单片机恢复正常运行状态。

串口通信电路：常用于计算机获取远程采集的数据。MAX232是电平转换接口，COMPIM即标准的电脑RS232接口。单片机发出的信号经MAX232转换电平之后通过RS232接口传输给电脑。

无线发射电路：常见的发射机电路，由于使用了声表器件，电路工作非常稳定，即使手抓天线、声表或电路其他部位，发射频率均不会漂移。所以显然，发射采用使用声表器件的电路。

无线接收电路：接收机可使用超再生电路或超外差电路，超再生电路成本低，功耗小可达100uA左右，调整良好的超再生电路灵敏度和一级高放、一级振荡、一级混频以及两级中放的超外差接收机差不多。

太阳能电池板7电路：图中芯片的型号为LT1073，A为太阳能电池板。图中太阳能电池板A提供6V电压。LT1073经由电阻R6检测充电电流，在蓄电池中维持16毫安的充电电流。LT1073内有低电压测定器，在太阳能板的输出电压将至4V时，LT1073将断开充电电路，而当电压升到5V时又可以继续对电池进行充电。

本系统电路的工作原理是：通过设置在无人机的载接体8上部的摄像头3和前部的红外检测装置4来检测区段内的害虫数据，将该数据传送到单片机后，由单片机来控制无人机的飞控模块来控制无人机的路径移动，当害虫飞到诱虫装置2被捕获死亡之后，尸体进入到集虫器205，最后由单片机来控制电控阀门来将尸体从无人机的载接体的下部排出，空气中的微粒由空气进风通道5进入到培养基装置6后，在载玻片604上采集，通过电控门来控制载玻片604落入到培养基605内进行短暂性培养，为植株的生长和病虫害分析提供一定的条件。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (6)

1.一种生态监控和维护无人机，其特征在于包括：磁悬浮支架（1）、杀虫装置（2）、摄像机（3）、红外检测装置（4）、进风通道（5）、培养装置（6）、太阳能电池板（7）、载接体（8）、电控阀门、控制系统，该杀虫及空气采集装置主要设置在无人机上，杀虫装置（2）、摄像机（3）、红外检测装置（4）、培养装置（6）均设置在载接体（8）上，杀虫装置（2）、摄像机（3）、红外检测装置（4）、培养装置（6）、太阳能电池板（7）均与控制系统的单片机连接，电控阀门设置在机体上的杀虫装置（2）、空气进风通道（5）、培养基装置（6）等地方，主要是控制各部分的连通状态；通过设置在无人机上的摄像机（3）和红外检测装置（4）来检测地区段的害虫数据，将该害虫数据传送到控制系统，由控制系统来指引无人机的路径导航，由杀虫装置（2）来对害虫进行诱捕杀灭，并由杀虫装置（2）上的集虫装置来对死亡害虫进行收集，由摄像机（3）来对死亡害虫进行计数和地区段的农作物生长情况进行拍照上传到控制系统的单片机，由单片机将采集信息通过无线通讯模块与PC云端和手持端进行数据交流分析，空气中的花粉孢子尘粒将通过空气进风通道（5）进入到培养基装置（6）进行捕捉和短暂性的培养，进而来为农林植株培育研究和农作物生长提供一定的条件，由无人机上设置的磁悬浮支架（1）来完成无人机的安全降落；所述的杀虫装置（2）设置在无人机的载接体（8）上，杀虫装置（2）主要由遮光顶板（201）、汞灯（202）、电击杀虫网（203）、蚊虫尸体收集管道（204）、集虫器（205）、电控阀门组成，该杀虫装置（2）设置为灯罩式的圆柱装置，上方的杀虫器通过蚊虫尸体收集管道（204）与下方集虫器（205）连接，尸体收集管道（205）和集虫器（206）设置在载接体（8）的内部，电控阀门设置在集虫器（206）的底部，也是整个杀虫装置（2）底部，电控阀门采用现有技术，即通过通断电实现阀门的开闭，整个装置贯穿载接体（8），当下方电控阀门打开时杀虫装置（2）上下贯通，蚊虫尸体落入下方地面，蚊虫尸体管道（204）与上方的顶板（201）直径大小相同且均大于环形设置的电击杀虫网（204）的直径，杀虫灯采用汞灯（202）来进行灯光害虫诱捕，由于昆虫的复眼对波长为3300-4000nm的紫外线辐射非常敏感，因此专门设置了光波为3600的黑光灯来对害虫进行诱捕，电击杀虫网（203）的设置主要采用高压电击设计，当蚊虫由于汞灯（202）的诱惑进入到杀虫网（203）会触及到电击网（203）而被杀灭，并进入下方的蚊虫尸体管道（204）进而储存在蚊虫尸体管道（204）的下方设置的集虫器（205）内，该集虫器（205）主要设置在载接体（8）的下底面，集虫器（205）的下方设置了电控门（206），当集虫器（205）内储存一定量的蚊虫后，电控阀门（206）打开，尸体将由电控阀门落到对应尸体储集地面。

2.根据权利要求1所述的一种生态监控和维护无人机，其特征在于：该装置通过连接装置可设置在多种类型的无人机上，为了更好的适应不同地区段无人机的降落，无人机采用四根支架（1）设计，四根支架（1）采用磁悬浮组件来设计，设计采用的物理原理是“同名磁极相互排斥”，该磁悬浮支架（1）包括两块磁极大小相同的磁铁（101）和磁铁（102）、套筒（103）、连接推杆（104），在套筒（103）的两个端口将两块同名磁极的磁铁（101）和磁铁（102）对立放置，连接推杆（104）的下端面与磁铁（101）连接，上端面与无人机的机身连接，此时两块磁铁在套筒（103）内形成了磁悬浮组件，四根支架（1）中的磁悬浮力刚好与机身同重，此时无人机机身通过连接推杆（104）与磁悬浮组件的上方磁铁（101）间接接触，而与下方磁铁（102）并无接触，无人机机身处于悬浮状态，下方磁铁（102）与套筒（103）相连，不会在套筒（103）内移动，而磁铁（101）与连接推杆（104）间接相连可在套筒（103）内移动，在无人机降落时，无人机的四脚支架（1）会接触到地面，四脚支架（1）会因降落时的受力不平衡性而促使支架（1）的磁悬浮组件的推杆（104）在套筒（103）内发生移动，四根磁悬浮组件组成的支架（1）均能根据具体降落受力情况相互作用，若无人机产生向右的倾斜，四脚支架（1）的右边两支支架（1）会产生一个缓冲力来使机身保持平衡，同理其它情况的受力不平衡性，支架（1）均能根据受力产生相应的磁力来使机身保持平衡，使无人机平稳降落地面，无人机可根据摄像头（3）和红外检测装置（4）检测到的地段的害虫数据并传送到控制系统的单片机来控制自身路径转移进而去进行害虫捕杀和空气采集，无人机的内部工作系统与一般无人机相同，其转向系统、动力系统等各项飞行系统均与单片机连接，工作系统由单片机来控制。

3.根据权利要求1所述的一种生态监控和维护无人机，其特征在于：在无人机的机身下部设置有载接体（8），该载接体（8）的尺寸小于无人机的机身，载接体（8）设置为长方体的盒装，该载接体（8）通过四根连接柱来与无人机的机身连接，在与无人机的机身连接处设置有橡胶减震胶垫，通过减震胶垫来减少机身与载接体（8）之间的振动性，此外在载接体（8）的内底部设置有橡胶减震垫片用于平衡振动，橡胶减震垫片的上面放置培养基装置（6），载接体（8）的上顶部用于载接包括杀虫装置（2）、摄像机（3）、红外检测装置（4），且这些装置均通过连接件与载接体（8）之间实现了牢固的连接。

4.根据权利要求1所述的一种生态监控和维护无人机，其特征在于：设置在无人机的载接体（8）上的摄像头（3）通过云台和连接装置与载接体（8）连接，且摄像头（3）放置在无人机的最前端来进行摄像拍照（3），摄像头（3）采用360度全方位监控，该摄像头（3）主要有三种作用，其一可对昆虫飞到杀虫网（204）的昆虫进行拍照记录并上传到控制端来分析捕杀害虫的数据情况，其二可对农林片段的动植物情况进行拍照采集，包括对整片地段的动物的检测拍照，对植被的生长情况进行采集，摄像头（3）将这些数据传送到单片机，由单片机来完成信息数据的采集和与PC云端的信息交流，进而更好的来对本区段的物种研究和病虫害防治提供条件，其三可与红外检测装置（4）一起对农林地段的害虫数据进行检测，通过检测区段的大致害虫数量并将数据传输到控制端，由控制端来完成无人机的路径移动。

5.根据权利要求1所述的一种生态监控和维护无人机，其特征在于：在无人机的机身的上方设置了一块可对蓄电池充电的太阳能电池板（7），太阳能电池板（7）可通过将太阳能转换为电能来为该发明装置提供部分电能，与无人机自身所带电源一起为无人机的工作提供电能。

6.根据权利要求1所述的一种农林杀虫及空气采集多旋翼式无人机，其特征在于：该发明装置的控制系统包括无线通讯模块、单片机、手持数据接收端、PC数据端，无线通讯模块采用的是现有技术来实现，单片机设置有通信串口，通信串口与计算机连接，该装置的摄像头（3）、红外检测装置（4）、培养装置（6）以及电控阀门均与单片机连接，单片机将接收摄像头（3）和红外检测装置（4）检测到的区段害虫数据，接收摄像头（3）采集的害虫捕杀数据以及农林生长图像数据，单片机通过通信串口来将接收到的信息数据传输到计算机，计算机进行数据处理之后通过通信串口传递给单片机，单片机将通过接收到的计算机的数据信息来控制无人机的路径移动，通过接收到的计算机信息来控制装置的电控阀门的打开和关闭来控制装置的杀虫装置（2）和培养装置（6）的工作实现；单片机接收到的信号数据将通过无线通讯模块进行数据信息交换并传输到手持端，通过通信串口与PC云端进行数据交流，进一步促使单片机和手持端以及PC云端之间可进行数据交换，手持端与PC端的设置将有效提高控制系统数据处理的效率。