CN108719242B - 农药喷洒系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了农药喷洒系统，包括：无人机；喷药装置；摄像机，其设置于无人机上；测距传感器，其设置于无人机上；服务器终端，其包括路线规划模块和数据库，数据库内预先存储有多个农田形状模型以及针对每个农田形状模型的飞行路线；控制器，其控制无人机飞行至一个农田的上空，控制摄像机拍摄农田图像；其中，如测距传感器所检测的距离大于标准距离值，则控制器控制无人机降低飞行高度；其中，路线规划模块从农田图像中识别出农田边界，当农田边界与其中一个农田形状模型匹配，则控制器控制无人机依据匹配出的飞行路线飞行，并控制液泵喷出药液。本发明可以控制无人机依照一定的路线飞行，提高了农田喷药的工作效率。

Description

农药喷洒系统
技术领域
本发明涉及农业机械。更具体地说，本发明涉及一种农药喷洒系统。
背景技术
无人驾驶飞机简称“无人机”，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行器。目前在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病等方面均有广泛的应用，从而极大地拓展了无人机自身的用途。在农业领域，利用无人机进行农药喷洒成为一个趋势，其可以提高药液喷洒效率，节省人工，但是农田形状并不是统一，如何使无人机能够适应不用形状的农田，是一个仍须研究的问题。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了农药喷洒系统，包括：
无人机；
喷药装置，其包括药箱、液泵以及多个喷头，所述药箱悬挂于所述无人机腹部的下方，所述药箱的下部连接有一中心输出管，所述多个喷头相对于所述中心输出管呈放射性分布，通过各自的分支管道连接至所述中心输出管，所述液泵设置于所述中心输出管上，以将所述药箱内的药液同时泵入多个喷头；
摄像机，其设置于所述无人机上，用于拍摄地面图像；
测距传感器，其设置于所述无人机上，用于检测所述无人机到农田的距离；
服务器终端，其包括路线规划模块和数据库，所述数据库内预先存储有多个农田形状模型以及针对每个农田形状模型的飞行路线；
控制器，其连接至所述无人机、所述摄像机以及所述液泵，所述控制器控制无人机飞行至一个农田的上空，控制所述摄像机拍摄农田图像，并将所拍摄的农田图像发送至所述服务器终端；其中，所述控制器连接至所述测距传感器，所述控制器将所述测距传感器所检测的距离与一个预先设定的标准距离值进行比较，如所述测距传感器所检测的距离大于所述标准距离值，则所述控制器控制所述无人机降低飞行高度，如所述测距传感器所检测的距离小于所述标准距离值，则所述控制器控制所述无人机增加飞行高度；
其中，所述路线规划模块从所述农田图像中识别出农田边界，将所述农田边界与每个农田形状模型进行比较，当所述农田边界与其中一个农田形状模型匹配，则所述服务器终端将匹配出的飞行路线发送至所述控制器，所述控制器控制所述无人机依据匹配出的飞行路线在所述农田上空飞行，并控制所述液泵喷出药液；所述服务器终端包括外部输入模块，当所述路线规划模块不能为所述农田图像从所述数据库内匹配一个农田形状模型，所述外部输入模块用于接收外部输入的一个飞行路线，并将所述农田图像的农田边界作为一个新的农田形状模型存储于所述数据库内，同时还将所述飞行路线存储于该新的农田形状模型之下。
优选的是，所述的农药喷洒系统中，当所述农田形状模型为梯形时，该农田形状模型对应的飞行路线为以农田边界的第一个边的一个角为起点，沿着该农田边界的第一个边行进，待到达第一个边的另一个角，沿着与第一个边相邻的第二个边移动一定距离，再沿着平行于第一个边的方向飞行，直至到达与第一个边相邻的第三个边，沿着第三个边移动一定距离，再沿着平行于第一个边的方向飞行，往复进行，直至沿着与第一个边平行的第四个边行进一次。
优选的是，所述的农药喷洒系统中，当所述农田形状模型为不规则四边形时，所述农田形状模型包括第一个边、与该第一个边相邻的第二个边、与该第一个边相邻的第三个边以及与该第一个边相对的第四个边，该农田形状模型划分为一个梯形和一个三角形，该四边形具有所述第一个边以及与所述第一个边相对且平行的第五个边，并且所述第五个边将所述第二个边划分为属于所述梯形的第六个边和属于所述三角形的第七个边，该农田形状模型的飞行路线为以该第一个边的一个角为起点，沿着该第一个边行进，待到达该第一个边的另一个角，沿着与第一个边相邻的第二个边移动一定距离，再沿着平行于第一个边的方向飞行，直至到达与第一个边相邻的第六个边，沿着第六个边移动一定距离，再沿着平行于第一个边的方向飞行，往复进行，直至沿着与第一个边平行的第五个边行进一次，接着，沿着与第五个边相邻的第七个边移动一定距离，再沿着与所述第五个边平行的方向飞行，直至到达与所述第四个边，往复进行，直至达到所述三角形的不与所述梯形相邻的一个角。
优选的是，所述的农药喷洒系统中，所述多个喷头包括10个喷头。
优选的是，所述的农药喷洒系统中，所述10个喷头相对于所述中心输出管均匀分布，且所述10个喷头分布在同一个圆上。
优选的是，所述的农药喷洒系统中，所述测距传感器为红外测距传感器。
本发明至少包括以下有益效果：
在进行喷药之前，无人机先飞至农田上空，拍摄农田图像，发送至服务器终端；服务器终端对农田图像进行识别，简化出其农田边界，并将其与已存于数据库内的农田形状模型进行对比，当二者匹配，则将匹配出的飞行路线发送至控制器，控制器控制无人机依据该飞行路线在农田上空飞行，同时在飞行过程中，液泵将药液泵入喷头，从而向农田喷洒农药。
本发明可以控制无人机依照一定的路线飞行，而不是无规律地飞行，也不需要人工一直控制飞行，提高了农田喷药的工作效率，节省了人工。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明的一个实施例的农药喷洒系统的结构示意图；
图2为本发明的一个实施例的喷药装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
如图1和图2所示，本发明提供一种农药喷洒系统，包括：无人机；喷药装置，其包括药箱1、液泵以及多个喷头3，所述药箱悬挂于所述无人机腹部的下方，所述药箱的下部连接有一中心输出管2，所述多个喷头相对于所述中心输出管呈放射性分布，通过各自的分支管道连接至所述中心输出管，所述液泵设置于所述中心输出管上，以将所述药箱内的药液同时泵入多个喷头；摄像机，其设置于所述无人机上，用于拍摄地面图像；测距传感器，其设置于所述无人机上，用于检测所述无人机到农田的距离；服务器终端，其包括路线规划模块和数据库，所述数据库内预先存储有多个农田形状模型以及针对每个农田形状模型的飞行路线；控制器，其连接至所述无人机、所述摄像机以及所述液泵，所述控制器控制无人机飞行至一个农田的上空，控制所述摄像机拍摄农田图像，并将所拍摄的农田图像发送至所述服务器终端；其中，所述控制器连接至所述测距传感器，所述控制器将所述测距传感器所检测的距离与一个预先设定的标准距离值进行比较，如所述测距传感器所检测的距离大于所述标准距离值，则所述控制器控制所述无人机降低飞行高度，如所述测距传感器所检测的距离小于所述标准距离值，则所述控制器控制所述无人机增加飞行高度；其中，所述路线规划模块从所述农田图像中识别出农田边界，将所述农田边界与每个农田形状模型进行比较，当所述农田边界与其中一个农田形状模型匹配，则所述服务器终端将匹配出的飞行路线发送至所述控制器，所述控制器控制所述无人机依据匹配出的飞行路线在所述农田上空飞行，并控制所述液泵喷出药液；所述服务器终端包括外部输入模块，当所述路线规划模块不能为所述农田图像从所述数据库内匹配一个农田形状模型，所述外部输入模块用于接收外部输入的一个飞行路线，并将所述农田图像的农田边界作为一个新的农田形状模型存储于所述数据库内，同时还将所述飞行路线存储于该新的农田形状模型之下。
农田形状是不统一的。在进行喷药之前，无人机先飞至农田上空，拍摄农田图像，发送至服务器终端；服务器终端对农田图像进行识别，简化出其农田边界，并将其与已存于数据库内的农田形状模型进行对比，当二者匹配，则将匹配出的飞行路线发送至控制器，控制器控制无人机依据该飞行路线在农田上空飞行，同时在飞行过程中，液泵将药液泵入喷头，从而向农田喷洒农药。
平原上，农田的高度没有太大变化，但是在山地，农田的高度则变化较大，无人机的农药喷洒范围会随着这个距离的变化而发生改变，为了保证无人机的农药喷洒范围始终保持一致，用测距传感器随时检测无人机到农田的距离，并且根据情况对无人机的飞行高度进行调控。无人机相对于农田的高度也可能是由不同区块的作物生长情况不同带来，测距传感器也可以检测到这种情况下高度的改变，进而由控制器始终保持无人机到农田作物的距离一致。
当无法在数据库内匹配一个已有的飞行路线时，则可以由工作人员现场根据所拍摄的农田图像制作飞行路线。新制作的飞行路线和所拍摄农田图像的农田边界可以存入数据库，作为下一次匹配分析的一个参考。
本发明可以控制无人机依照一定的路线飞行，而不是无规律地飞行，也不需要人工一直控制飞行，提高了农田喷药的工作效率，节省了人工。
优选的是，所述的农药喷洒系统中，当所述农田形状模型为梯形时，该农田形状模型对应的飞行路线为以农田边界的第一个边的一个角为起点，沿着该农田边界的第一个边行进，待到达第一个边的另一个角，沿着与第一个边相邻的第二个边移动一定距离，再沿着平行于第一个边的方向飞行，直至到达与第一个边相邻的第三个边，沿着第三个边移动一定距离，再沿着平行于第一个边的方向飞行，往复进行，直至沿着与第一个边平行的第四个边行进一次。
农田形状模型可以由工作人员预先在系统内建立。当无人机沿着第二个边移动一定距离时，可以通过第二个边与第一个边所成角度α计算出来，移动距离L＝R/sinα，其中，R为无人机的喷洒半径。
优选的是，所述的农药喷洒系统中，当所述农田形状模型为不规则四边形时，所述农田形状模型包括第一个边、与该第一个边相邻的第二个边、与该第一个边相邻的第三个边以及与该第一个边相对的第四个边，该农田形状模型划分为一个梯形和一个三角形，该四边形具有所述第一个边以及与所述第一个边相对且平行的第五个边，并且所述第五个边将所述第二个边划分为属于所述梯形的第六个边和属于所述三角形的第七个边，该农田形状模型的飞行路线为以该第一个边的一个角为起点，沿着该第一个边行进，待到达该第一个边的另一个角，沿着与第一个边相邻的第二个边移动一定距离，再沿着平行于第一个边的方向飞行，直至到达与第一个边相邻的第六个边，沿着第六个边移动一定距离，再沿着平行于第一个边的方向飞行，往复进行，直至沿着与第一个边平行的第五个边行进一次，接着，沿着与第五个边相邻的第七个边移动一定距离，再沿着与所述第五个边平行的方向飞行，直至到达与所述第四个边，往复进行，直至达到所述三角形的不与所述梯形相邻的一个角。
当农田形状模型是不规则四边形，则对其重新分割，使其可以划分为一个梯形和一个三角形，并依据这个梯形和三角形规划飞行路线。无人机可以实现对不规则四边形农田的全面覆盖，且没有回头路，工作效率高。
优选的是，所述的农药喷洒系统中，所述多个喷头包括10个喷头。
优选的是，所述的农药喷洒系统中，所述10个喷头相对于所述中心输出管均匀分布，且所述10个喷头分布在同一个圆上。通过喷头所在圆的直径可以判断喷药覆盖范围。
优选的是，所述的农药喷洒系统中，所述测距传感器为红外测距传感器。该设计结构简单，成本低。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (5)

1.农药喷洒系统，其特征在于，包括：
无人机；
喷药装置，其包括药箱、液泵以及多个喷头，所述药箱悬挂于所述无人机腹部的下方，所述药箱的下部连接有一中心输出管，所述多个喷头相对于所述中心输出管呈放射性分布，通过各自的分支管道连接至所述中心输出管，所述液泵设置于所述中心输出管上，以将所述药箱内的药液同时泵入多个喷头；
摄像机，其设置于所述无人机上，用于拍摄地面图像；
测距传感器，其设置于所述无人机上，用于检测所述无人机到农田的距离；
服务器终端，其包括路线规划模块和数据库，所述数据库内预先存储有多个农田形状模型以及针对每个农田形状模型的飞行路线；
控制器，其连接至所述无人机、所述摄像机以及所述液泵，所述控制器控制无人机飞行至一个农田的上空，控制所述摄像机拍摄农田图像，并将所拍摄的农田图像发送至所述服务器终端；其中，所述控制器连接至所述测距传感器，所述控制器将所述测距传感器所检测的距离与一个预先设定的标准距离值进行比较，如所述测距传感器所检测的距离大于所述标准距离值，则所述控制器控制所述无人机降低飞行高度，如所述测距传感器所检测的距离小于所述标准距离值，则所述控制器控制所述无人机增加飞行高度；
其中，所述路线规划模块从所述农田图像中识别出农田边界，将所述农田边界与每个农田形状模型进行比较，当所述农田边界与其中一个农田形状模型匹配，则所述服务器终端将匹配出的飞行路线发送至所述控制器，所述控制器控制所述无人机依据匹配出的飞行路线在所述农田上空飞行，并控制所述液泵喷出药液；所述服务器终端包括外部输入模块，当所述路线规划模块不能为所述农田图像从所述数据库内匹配一个农田形状模型，所述外部输入模块用于接收外部输入的一个飞行路线，并将所述农田图像的农田边界作为一个新的农田形状模型存储于所述数据库内，同时还将所述飞行路线存储于该新的农田形状模型之下；
当所述农田形状模型为梯形时，该农田形状模型对应的飞行路线为以农田边界的第一个边的一个角为起点，沿着该农田边界的第一个边行进，待到达第一个边的另一个角，沿着与第一个边相邻的第二个边移动一定距离，再沿着平行于第一个边的方向飞行，直至到达与第一个边相邻的第三个边，沿着第三个边移动一定距离，再沿着平行于第一个边的方向飞行，往复进行，直至沿着与第一个边平行的第四个边行进一次。
2.如权利要求1所述的农药喷洒系统，其特征在于，当所述农田形状模型为不规则四边形时，所述农田形状模型包括第一个边、与该第一个边相邻的第二个边、与该第一个边相邻的第三个边以及与该第一个边相对的第四个边，该农田形状模型划分为一个梯形和一个三角形，该四边形具有所述第一个边以及与所述第一个边相对且平行的第五个边，并且所述第五个边将所述第二个边划分为属于所述梯形的第六个边和属于所述三角形的第七个边，该农田形状模型的飞行路线为以该第一个边的一个角为起点，沿着该第一个边行进，待到达该第一个边的另一个角，沿着与第一个边相邻的第二个边移动一定距离，再沿着平行于第一个边的方向飞行，直至到达与第一个边相邻的第六个边，沿着第六个边移动一定距离，再沿着平行于第一个边的方向飞行，往复进行，直至沿着与第一个边平行的第五个边行进一次，接着，沿着与第五个边相邻的第七个边移动一定距离，再沿着与所述第五个边平行的方向飞行，直至到达与所述第四个边，往复进行，直至达到所述三角形的不与所述梯形相邻的一个角。
3.如权利要求1所述的农药喷洒系统，其特征在于，所述多个喷头包括10个喷头。
4.如权利要求3所述的农药喷洒系统，其特征在于，所述10个喷头相对于所述中心输出管均匀分布，且所述10个喷头分布在同一个圆上。
5.如权利要求1所述的农药喷洒系统，其特征在于，所述测距传感器为红外测距传感器。
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