CN109433443A - 一种基于无人机的沙土固化装置及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于无人机的沙土固化装置及控制方法，能够有效解决风沙土固化处理中，传统人工喷洒方式费时、费力、喷洒范围有限、复杂地形喷洒不易、喷洒液量与喷洒次数受人为因素影响较大、喷洒液浓度恒定不能因地制宜等问题，最大限度降低人力成本，具有地形智能识别、喷洒定位精确、喷洒浓度与速度智能调节，耗材模块支持快速更换等特点，具备多种环境条件下的风沙土高效固化作业能力。

Description

一种基于无人机的沙土固化装置及控制方法
技术领域
本发明涉及一种基于无人机的沙土固化装置及控制方法，属于沙土固化技术领域。
背景技术
风沙土广泛分布于荒漠地区，其颗粒细小，粒间无粘聚力，是沙尘暴一类空气污染的尘源，目前固化风沙土的一种较好的方法是通过喷洒对环境友好的固化液，通过固化液中生物活性的组分，形成具有优异黏结和固结性能的碳酸钙，使风沙土胶结致密，达到固化处理效果。目前在实践中广泛采用的人工喷洒方式，存在费时、费力、喷洒范围有限、复杂地形喷洒不易，喷洒液量与喷洒次数受人为因素影响较大、喷洒液浓度恒定不能因地制宜等问题，导致风沙土固化效果不佳的情况的发生。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种具有智能化、以达到风沙土固化处理效果最优化目的的基于无人机的沙土固化装置。
本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种基于无人机的沙土固化装置，应用挂设于无人机下方的智能喷洒系统，实现对风沙土的固化，智能喷洒系统包括箱体、隔板、浓缩液包、浓缩液液位传感器、浓缩液针口、浓缩液流速控制电磁阀、微控制单元模块、水箱液位传感器、水箱流速控制电磁阀、喷洒液混合装置、喷洒电磁阀、喷洒头和参数测定模块组；
隔板竖直固定设置于箱体中，将箱体内部空间划分为左右两个独立腔体，分别作为水箱腔体和载物腔体；水箱腔体的顶面设置通孔，并活动连接带盖注水口，同时水箱腔体的顶面设置贯穿其内外空间的防负压通气孔；水箱液位传感器固定设置于水箱腔体侧面的预设高度，用于检测水箱腔体中的液位，水箱腔体底面设置贯穿其内外空间的输水通孔，水箱流速控制电磁阀的其中一端固定设置于水箱腔体的外底面，并对接输水通孔；浓缩液包挂设于载物腔体中，载物腔体底面设置贯穿其内外空间的输液通孔，浓缩液包的底部活动对接浓缩液针口，浓缩液液位传感器设置于浓缩液针口中，用于检测浓缩液包中的液位，浓缩液针口上背向浓缩液包的一端通过水管、对接输液通孔上位于载物腔体内部的一侧，浓缩液流速控制电磁阀的其中一端固定设置于水箱腔体的外底面，并对接输液通孔；浓缩液流速控制电磁阀的另一端、水箱流速控制电磁阀的另一端分别通过水管对接喷洒液混合装置的两个输入端，喷洒液混合装置固定设置于箱体的外底面，喷洒液混合装置的输出端对接水箱流速控制电磁阀的其中一端，水箱流速控制电磁阀的另一端对接喷洒头，喷洒头指向下方；
浓缩液液位传感器、浓缩液流速控制电磁阀、水箱液位传感器、水箱流速控制电磁阀、喷洒电磁阀分别对接微控制单元模块，由微控制单元模块进行控制；
参数测定模块组包含、且不仅限于基于北斗的厘米级rtk定位模块、无人机速度输出模块、高度测量模块、风速测量模块和地形识别模块，厘米级rtk定位模块、无人机速度输出模块、高度测量模块、风速测量模块、地形识别模块分别设置于箱体的外底面；参数测定模块组中的各个模块分别与微控制单元模块相连接。
作为本发明的一种优选技术方案：所述参数测定模块组中还包括基于九轴加速度传感器的辅助定位模块；辅助定位模块设置于箱体的外底面，辅助定位模块与微控制单元模块相连接。
作为本发明的一种优选技术方案：还包括浓缩液包快挂件，浓缩液包快挂件为长方体形状，浓缩液包快挂件上沿其轴线、设置贯穿其两端的滑槽，且滑槽与浓缩液包快挂件上的其中一侧面相对接，浓缩液包快挂件的该侧面上形成贯穿滑槽内部空间与浓缩液包快挂件外部空间的槽口，槽口贯穿浓缩液包快挂件的两端，且槽口两边的间距小于滑槽内部两相对侧边之间的间距；浓缩液包快挂件上背向槽口的外侧面与所述载物腔体的内顶面相连接，浓缩液包快挂件上的槽口向下；
所述浓缩液包包括液包本体和连接条，液包本体中装载浓缩液，液包本体的底部活动对接所述浓缩液针口，连接条的其中一边与液包本体顶部开口边相对接，并针对液包本体顶部开口进行封边；连接条截面的形状、外径与浓缩液包快挂件中滑槽截面的形状、内径相适应，连接条由浓缩液包快挂件的端面、活动插入浓缩液包快挂件的滑槽中，且连接条所对接的浓缩液包顶部开口边穿过浓缩液包快挂件上的槽口。
作为本发明的一种优选技术方案：所述浓缩液包快挂件包括顶板和两个彼此相同的长方体，长方体的长度与顶板的长度相等，两个长方体以其长边相互平行地并排设置，且两个长方体之间保持预设间距的缝隙，以及两个长方体的顶面彼此共面，两个长方体的底面彼此共面，两长方体所构整体两侧之间的长度与顶板的宽相等，顶板以其长边与长方体长边相平行的位于两个长方体顶面的正上方，顶板所在面与长方体顶面所在面相平行，顶板上面向长方体的一面的两侧边分别通过各个连接柱对接位置相对应长方体的边缘，顶板与两长方体顶面之间保持预设间距的缝隙，浓缩液包快挂件的截面上形成T形滑槽；
所述连接条的截面T形，连接条两端之间对应T形纵向边的边与所述液包本体顶部开口边相对接，并针对液包本体顶部开口进行封边；T形截面的连接条由浓缩液包快挂件的端面、活动插入浓缩液包快挂件的T形滑槽中。
作为本发明的一种优选技术方案：所述喷洒液混合装置包括T形结构管道和螺旋状搅拌柱；其中，T形结构管道上彼此相对的两个端口，即为喷洒液混合装置的两个输入端，分别通过水管与所述浓缩液流速控制电磁阀、所述水箱流速控制电磁阀分别对接，螺旋状搅拌柱活动设置于T形结构管道的纵向端口中，螺旋状搅拌柱自由转动，T形结构管道的纵向端口，即为喷洒液混合装置的输出端，对接水箱流速控制电磁阀。
作为本发明的一种优选技术方案：所述高度测量模块为基于激光测距传感器、辅以气压传感器高度测量模块，高度测量模块的工作端竖直向下。
作为本发明的一种优选技术方案：所述地形识别模块为基于激光测距阵列的地形识别模块，地形识别模块包括四个激光测距传感器，四个激光测距传感器以线阵列方式排列、设置于所述箱体的外底面，线阵列排列方向与无人机前进方向相垂直，四个激光测距传感器平均分设于所述高度测量模块的两侧，外侧两个激光测距传感器工作端测距方向与竖直方向呈30度，内侧两个激光测距传感器工作端测距方向与竖直方向呈15度，四个激光测距传感器工作端测距方向所在直线相共面，且该共面竖直、以及该共面与无人机前进方向相垂直。
作为本发明的一种优选技术方案：所述风速测量模块为管道式风速传感器，管道式风速传感器设置于所述箱体的外底面，且管道式风速传感器设置方向平行于无人机飞行方向。
与上述相对应，本发明还要解决的技术问题是提供一种针对基于无人机的沙土固化装置的控制方法，具有智能化，能够达到风沙土固化处理效果最优化的目的。
本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种针对基于无人机的沙土固化装置的控制方法，伴随无人机的飞行，实时执行包括如下步骤：
步骤A.所述厘米级rtk定位模块针对原始北斗卫星观测数据进行周跳探测和修复预处理，获得北斗卫星观测数据，然后基于扩展卡尔曼滤波原理，使用北斗rtk基准站所提供的定位修正差分数据，对北斗卫星观测数据进行修正，得到高精度厘米级实时定位数据；
同时，厘米级rtk定位模块结合所述无人机速度输出模块，检测获得高精度飞行速度；
以及由所述高度测量模块获得无人机的高精度高度数据，由风速测量模块获得风速数据，由地形识别模块获得无人机下方所对应的地形类型数据；然后进入步骤B；
步骤B.所述微控制单元模块根据高精度定位数据、高精度飞行速度、高精度高度数据、风速数据、地形类型数据，通过预先训练好的神经网络模型，获得对应无人机下方当前地形的最优混合液喷洒浓度与喷洒速度，然后进入步骤C；
步骤C.微控制单元模块根据最优混合液喷洒浓度与喷洒速度，针对浓缩液流速控制电磁阀、水箱流速控制电磁阀、喷洒电磁阀进行控制，实现固化液优化喷洒浓度与速度的控制。
作为本发明的一种优选技术方案：所述步骤A中，应用所述辅助定位模块基于时间的二次积分，针对所述厘米级rtk定位模块获得的高精度厘米级实时定位数据进行修正，更新获得高精度定位数据。
本发明所述一种基于无人机的沙土固化装置及控制方法，采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
本发明所设计一种基于无人机的沙土固化装置及控制方法，能够有效解决风沙土固化处理中、传统人工喷洒方式费时、费力、喷洒范围有限、复杂地形喷洒不易、喷洒液量与喷洒次数受人为因素影响较大、喷洒液浓度恒定不能因地制宜等问题，最大限度降低人力成本，具有地形智能识别、喷洒定位精确、喷洒浓度与速度智能调节，耗材模块支持快速更换，具备多种环境条件下的风沙土高效固化作业能力。
附图说明
图1是本发明所设计基于无人机的沙土固化装置的整体示意图；
图2是本发明所设计基于无人机的沙土固化装置及控制方法的系统结构图；
图3是本发明设计中智能喷洒系统的示意图；
图4是本发明设计中浓缩液包快挂件结构示意图；
图5是本发明设计中喷洒液混合装置示意图；
图6是本发明设计中地形识别模块的应用示意图。
其中，1.无人机体，2.智能喷洒系统，3.无人机飞行状态监视与控制台，4.北斗rtk基准站，5.参数测定模块组，6.喷洒智能优化与控制系统，11.碳纤维镂空旋臂，12.镂空旋翼保护，21.喷洒系统快挂钩，51.厘米级rtk定位模块，52.辅助定位模块，53.无人机速度输出模块，54.高度测量模块，55.风速测量模块，56.地形识别模块，61.喷洒参数智能优化与控制子系统，62.浓缩液箱子系统，63.水箱子系统，64.喷洒子系统，65.隔板，611.微控制单元模块，612.浓缩液流速控制电磁阀，613.水箱流速控制电磁阀，614.喷洒电磁阀，621.浓缩液包，622.浓缩液液位传感器，623.水箱液位传感器，624.浓缩液包快挂件，625.浓缩液箱把手，631.水箱腔体，632.水箱液位传感器,633.防负压通气孔，634.带盖注水口，641.喷洒液混合装置，642.喷洒头，643.螺旋状搅拌柱。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
本发明设计了一种基于无人机的沙土固化装置，应用挂设于无人机下方的智能喷洒系统2，实现对沙土的固化，其中整个装置中，除智能喷洒系统2外，还包括无人机体1、无人机飞行状态监视与控制台3和北斗rtk基准站4四个主要部分，其中，如图1所示，无人机体1包含采用基于拓扑优化方法设计的镂空螺旋桨悬臂11和镂空桨叶保护罩12，以及电机、无线数传模块等。镂空螺旋桨悬臂11不少于6条，基于拓扑优化方法设计，采用碳纤维材质制造；镂空桨叶保护罩12采用PVC材质，采用120°扇形设计，每间隔60度设置一根辐条，一端呈90°折起，并通过PVC紧固件固定于旋翼下中轴上，表面喷涂荧光漆，方便夜间固沙作业时照射观察无人机位置；无线数传模块通过2.4GHz频段与无人机飞行状态监视与控制台3进行基于IEEE 802.11协议的双向无线通信，与北斗rtk基准站4进行基于IEEE 802.15.4协议的无线数据接收。智能喷洒系统2与无人机体1之间通过喷洒系统快挂钩21、采用五点式快挂系统进行挂设，可以对智能喷洒系统2进行快速更换，缩短喷洒间的准备时间，提高喷洒效率。
实际应用当中，如图3所示，智能喷洒系统2包括箱体、隔板65、浓缩液包621、浓缩液液位传感器622、浓缩液针口623、浓缩液包快挂件624、浓缩液流速控制电磁阀612、微控制单元模块611、水箱液位传感器632、水箱流速控制电磁阀613、喷洒液混合装置641、喷洒电磁阀614、喷洒头642和参数测定模块组5。
隔板65竖直固定设置于箱体中，将箱体内部空间划分为左右两个独立腔体，分别作为水箱腔体631和载物腔体；载物腔体外侧还设置浓缩液箱把手625，便于实现对智能喷洒系统2的搬运；水箱腔体631的顶面设置通孔，并活动连接带盖注水口634，同时水箱腔体631的顶面设置贯穿其内外空间的防负压通气孔633；水箱液位传感器632固定设置于水箱腔体631侧面的预设高度，用于检测水箱腔体631中的液位，水箱腔体631底面设置贯穿其内外空间的输水通孔，水箱流速控制电磁阀613的其中一端固定设置于水箱腔体631的外底面，并对接输水通孔；浓缩液包621实际应用中，可以采用透明材质；浓缩液包621挂设于载物腔体中，载物腔体底面设置贯穿其内外空间的输液通孔，浓缩液包621的底部活动对接浓缩液针口623，浓缩液液位传感器622设置于浓缩液针口623中，用于检测浓缩液包621中的液位，实际应用中，浓缩液液位传感器622为基于水压传感器的浓缩液液位传感器622，浓缩液液位传感器622用以监测浓缩液针口623内侧壁的水压力，当压力过小时即认为浓缩液包621中液位过低，通过无人机体1的数传模块向无人机飞行状态监视与控制台3报警；浓缩液针口623上背向浓缩液包621的一端通过水管、对接输液通孔上位于载物腔体内部的一侧，浓缩液流速控制电磁阀612的其中一端固定设置于水箱腔体631的外底面，并对接输液通孔；浓缩液流速控制电磁阀612的另一端、水箱流速控制电磁阀613的另一端分别通过水管对接喷洒液混合装置641的两个输入端，喷洒液混合装置641固定设置于箱体的外底面，喷洒液混合装置641的输出端对接水箱流速控制电磁阀613的其中一端，水箱流速控制电磁阀613的另一端对接喷洒头642，喷洒头642指向下方。
针对浓缩液包621在载物腔体中的挂设，应用浓缩液包快挂件624实现，其中，浓缩液包快挂件624为长方体形状，浓缩液包快挂件624上沿其轴线、设置贯穿其两端的滑槽，且滑槽与浓缩液包快挂件624上的其中一侧面相对接，浓缩液包快挂件624的该侧面上形成贯穿滑槽内部空间与浓缩液包快挂件624外部空间的槽口，槽口贯穿浓缩液包快挂件624的两端，且槽口两边的间距小于滑槽内部两相对侧边之间的间距；浓缩液包快挂件624上背向槽口的外侧面与所述载物腔体的内顶面相连接，浓缩液包快挂件624上的槽口向下。
所述浓缩液包621包括液包本体和连接条，液包本体中装载浓缩液，液包本体的底部活动对接所述浓缩液针口623，连接条的其中一边与液包本体顶部开口边相对接，并针对液包本体顶部开口进行封边；连接条截面的形状、外径与浓缩液包快挂件624中滑槽截面的形状、内径相适应，连接条由浓缩液包快挂件624的端面、活动插入浓缩液包快挂件624的滑槽中，且连接条所对接的浓缩液包621顶部开口边穿过浓缩液包快挂件624上的槽口。
对于上述浓缩液包快挂件624的设计，本发明具体设计了如图4所示的结构，具体，浓缩液包快挂件624包括顶板和两个彼此相同的长方体，长方体的长度与顶板的长度相等，两个长方体以其长边相互平行地并排设置，且两个长方体之间保持预设间距的缝隙，以及两个长方体的顶面彼此共面，两个长方体的底面彼此共面，两长方体所构整体两侧之间的长度与顶板的宽相等，顶板以其长边与长方体长边相平行的位于两个长方体顶面的正上方，顶板所在面与长方体顶面所在面相平行，顶板上面向长方体的一面的两侧边分别通过各个连接柱对接位置相对应长方体的边缘，顶板与两长方体顶面之间保持预设间距的缝隙，浓缩液包快挂件624的截面上形成T形滑槽；各个连接柱的内侧分别设置橡胶止动块，目的是防止浓缩液包621在无人机飞行过程中滑出。
所述连接条的截面T形，连接条两端之间对应T形纵向边的边与所述液包本体顶部开口边相对接，并针对液包本体顶部开口进行封边；T形截面的连接条由浓缩液包快挂件624的端面、活动插入浓缩液包快挂件624的T形滑槽中。
实际应用中，浓缩液包621和浓缩液包快挂件624材质为PVC塑料，浓缩液包快挂件624中的水压传感器采用XGZP6847型压力变送器；液包快挂模块624形成的T形结构几何尺寸、较T形连接件沿长度与厚度方向均增加2mm，中空支承壁厚4mm。
对于喷洒液混合装置641，如图5所示，具体包括T形结构管道和螺旋状搅拌柱643；其中，T形结构管道上彼此相对的两个端口，即为喷洒液混合装置641的两个输入端，分别通过水管与所述浓缩液流速控制电磁阀612、所述水箱流速控制电磁阀613分别对接，螺旋状搅拌柱643活动设置于T形结构管道的纵向端口中，螺旋状搅拌柱643自由转动，T形结构管道的纵向端口，即为喷洒液混合装置641的输出端，对接水箱流速控制电磁阀613。
浓缩液液位传感器622、浓缩液流速控制电磁阀612、水箱液位传感器632、水箱流速控制电磁阀613、喷洒电磁阀614分别对接微控制单元模块611，由微控制单元模块611进行控制。
参数测定模块组5包含、且不仅限于基于北斗的厘米级rtk定位模块51、基于九轴加速度传感器的辅助定位模块52、无人机速度输出模块53、高度测量模块54、风速测量模块55和地形识别模块56，厘米级rtk定位模块51、辅助定位模块52、无人机速度输出模块53、高度测量模块54、风速测量模块55、地形识别模块56分别设置于箱体的外底面；参数测定模块组5中的各个模块分别与微控制单元模块611相连接。具体应用中，基于九轴加速度传感器的辅助定位模块52用于解决部分偏僻地区在恶劣天气下存在定位数据获得困难的问题；高度测量模块54为基于激光测距传感器、辅以气压传感器高度测量模块，高度测量模块54的工作端竖直向下，考虑到可能存在的少量植被对激光测距传感器高度测量的影响，将通过气压传感器修正后的激光测距传感器数据作为无人机飞行高度数据；风速测量模块55为管道式风速传感器，管道式风速传感器设置于所述箱体的外底面，且管道式风速传感器设置方向平行于无人机飞行方向。
对于地形识别模块56来说，为基于激光测距阵列的地形识别模块，用以识别“平地、坡地、山地、谷地”四种不同地形，如图6所示，地形识别模块56包括四个激光测距传感器，四个激光测距传感器以线阵列方式排列、设置于所述箱体的外底面，线阵列排列方向与无人机前进方向相垂直，四个激光测距传感器平均分设于所述高度测量模块54的两侧，外侧两个激光测距传感器工作端测距方向与竖直方向呈30度，内侧两个激光测距传感器工作端测距方向与竖直方向呈15度，四个激光测距传感器工作端测距方向所在直线相共面，且该共面竖直、以及该共面与无人机前进方向相垂直。
实际应用的上述硬件中，微控制单元模块611围绕64位型号为ARM Cortex-A53的CPU开发，北斗rtk基准站4提供的差分定位数据采用rtcm3.0/3.2格式，辅助定位模块52的九轴加速度传感器型号为MPU9250，高度测量模块54基于型号为VL53L0X的激光测距芯片和型号为BMP280的气压传感器进行设计，风速测量模块55采用W410C2型管道式风速传感器；多参数自动测量系统5中所有参数的采样频率均为1Hz。喷洒参数智能优化与控制子系统61电路板采用透明三防漆喷涂，固定于浓缩液箱子系统62底部内侧。
与上述相对应，本发明进一步设计了一种针对基于无人机的沙土固化装置的控制方法，伴随无人机的飞行，如图2所示，实时执行包括如下步骤：
步骤A.所述厘米级rtk定位模块51针对原始北斗卫星观测数据进行周跳探测和修复预处理，获得北斗卫星观测数据，然后基于扩展卡尔曼滤波原理，使用北斗rtk基准站4所提供的定位修正差分数据，对北斗卫星观测数据进行修正，得到高精度厘米级实时定位数据，然后应用所述辅助定位模块52基于时间的二次积分，针对所述厘米级rtk定位模块51获得的高精度厘米级实时定位数据进行修正，更新获得高精度定位数据；同时，厘米级rtk定位模块51结合所述无人机速度输出模块53，检测获得高精度飞行速度。
以及由所述高度测量模块54获得无人机的高精度高度数据，由风速测量模块55获得风速数据，由地形识别模块56获得无人机下方所对应的地形类型数据；然后进入步骤B。
步骤B.所述微控制单元模块611根据高精度定位数据、高精度飞行速度、高精度高度数据、风速数据、地形类型数据，通过预先训练好的神经网络模型，获得对应无人机下方当前地形的最优混合液喷洒浓度与喷洒速度，然后进入步骤C。实际应用中，对于预先训练好的神经网络模型而言，可以根据历史沙土固化经验，设计多组高精度定位数据、高精度飞行速度、高精度高度数据、风速数据、地形类型数据为输入，混合液喷洒浓度与喷洒速度为输出的合理方案，作为各组样本训练数据，针对神经网络模型进行训练，获得预先训练好的神经网络模型；人工神经网络采用三层的BP神经网络，微控制单元模块611输出的调制控制信号采用幅值为3.3V的调频方波信号。
步骤C.微控制单元模块611根据最优混合液喷洒浓度与喷洒速度，针对浓缩液流速控制电磁阀612、水箱流速控制电磁阀613、喷洒电磁阀614进行控制，实现固化液优化喷洒浓度与速度的控制。
上述控制方法执行的同时，微控制单元模块611接收基于水压传感器的液位监测模块622和基于液位传感器的液位监测模块632的液位过低警报信息，并通过无人机体1的无线数传模块，发送至无人机飞行状态监视与控制台3显示。
上述技术方案所设计基于无人机的沙土固化装置及控制方法，能够有效解决风沙土固化处理中、传统人工喷洒方式费时、费力、喷洒范围有限、复杂地形喷洒不易、喷洒液量与喷洒次数受人为因素影响较大、喷洒液浓度恒定不能因地制宜等问题，最大限度降低人力成本，具有地形智能识别、喷洒定位精确、喷洒浓度与速度智能调节，耗材模块支持快速更换，具备多种环境条件下的风沙土高效固化作业能力。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (10)

1.一种基于无人机的沙土固化装置，应用挂设于无人机下方的智能喷洒系统(2)，实现对风沙土的固化，其特征在于：智能喷洒系统(2)包括箱体、隔板(65)、浓缩液包(621)、浓缩液液位传感器(622)、浓缩液针口(623)、浓缩液流速控制电磁阀(612)、微控制单元模块(611)、水箱液位传感器(632)、水箱流速控制电磁阀(613)、喷洒液混合装置(641)、喷洒电磁阀(614)、喷洒头(642)和参数测定模块组(5)；
隔板(65)竖直固定设置于箱体中，将箱体内部空间划分为左右两个独立腔体，分别作为水箱腔体(631)和载物腔体；水箱腔体(631)的顶面设置通孔，并活动连接带盖注水口(634)，同时水箱腔体(631)的顶面设置贯穿其内外空间的防负压通气孔(633)；水箱液位传感器(632)固定设置于水箱腔体(631)侧面的预设高度，用于检测水箱腔体(631)中的液位，水箱腔体(631)底面设置贯穿其内外空间的输水通孔，水箱流速控制电磁阀(613)的其中一端固定设置于水箱腔体(631)的外底面，并对接输水通孔；浓缩液包(621)挂设于载物腔体中，载物腔体底面设置贯穿其内外空间的输液通孔，浓缩液包(621)的底部活动对接浓缩液针口(623)，浓缩液液位传感器(622)设置于浓缩液针口(623)中，用于检测浓缩液包(621)中的液位，浓缩液针口(623)上背向浓缩液包(621)的一端通过水管、对接输液通孔上位于载物腔体内部的一侧，浓缩液流速控制电磁阀(612)的其中一端固定设置于水箱腔体(631)的外底面，并对接输液通孔；浓缩液流速控制电磁阀(612)的另一端、水箱流速控制电磁阀(613)的另一端分别通过水管对接喷洒液混合装置(641)的两个输入端，喷洒液混合装置(641)固定设置于箱体的外底面，喷洒液混合装置(641)的输出端对接水箱流速控制电磁阀(613)的其中一端，水箱流速控制电磁阀(613)的另一端对接喷洒头(642)，喷洒头(642)指向下方；
浓缩液液位传感器(622)、浓缩液流速控制电磁阀(612)、水箱液位传感器(632)、水箱流速控制电磁阀(613)、喷洒电磁阀(614)分别对接微控制单元模块(611)，由微控制单元模块(611)进行控制；
参数测定模块组(5)包含、且不仅限于基于北斗的厘米级rtk定位模块(51)、无人机速度输出模块(53)、高度测量模块(54)、风速测量模块(55)和地形识别模块(56)，厘米级rtk定位模块(51)、无人机速度输出模块(53)、高度测量模块(54)、风速测量模块(55)、地形识别模块(56)分别设置于箱体的外底面；参数测定模块组(5)中的各个模块分别与微控制单元模块(611)相连接。
2.根据权利要求1所述一种基于无人机的沙土固化装置，其特征在于：所述参数测定模块组(5)中还包括基于九轴加速度传感器的辅助定位模块(52)；辅助定位模块(52)设置于箱体的外底面，辅助定位模块(52)与微控制单元模块(611)相连接。
3.根据权利要求1所述一种基于无人机的沙土固化装置，其特征在于：还包括浓缩液包快挂件(624)，浓缩液包快挂件(624)为长方体形状，浓缩液包快挂件(624)上沿其轴线、设置贯穿其两端的滑槽，且滑槽与浓缩液包快挂件(624)上的其中一侧面相对接，浓缩液包快挂件(624)的该侧面上形成贯穿滑槽内部空间与浓缩液包快挂件(624)外部空间的槽口，槽口贯穿浓缩液包快挂件(624)的两端，且槽口两边的间距小于滑槽内部两相对侧边之间的间距；浓缩液包快挂件(624)上背向槽口的外侧面与所述载物腔体的内顶面相连接，浓缩液包快挂件(624)上的槽口向下；
所述浓缩液包(621)包括液包本体和连接条，液包本体中装载浓缩液，液包本体的底部活动对接所述浓缩液针口(623)，连接条的其中一边与液包本体顶部开口边相对接，并针对液包本体顶部开口进行封边；连接条截面的形状、外径与浓缩液包快挂件(624)中滑槽截面的形状、内径相适应，连接条由浓缩液包快挂件(624)的端面、活动插入浓缩液包快挂件(624)的滑槽中，且连接条所对接的浓缩液包(621)顶部开口边穿过浓缩液包快挂件(624)上的槽口。
4.根据权利要求2所述一种基于无人机的沙土固化装置，其特征在于：所述浓缩液包快挂件(624)包括顶板和两个彼此相同的长方体，长方体的长度与顶板的长度相等，两个长方体以其长边相互平行地并排设置，且两个长方体之间保持预设间距的缝隙，以及两个长方体的顶面彼此共面，两个长方体的底面彼此共面，两长方体所构整体两侧之间的长度与顶板的宽相等，顶板以其长边与长方体长边相平行的位于两个长方体顶面的正上方，顶板所在面与长方体顶面所在面相平行，顶板上面向长方体的一面的两侧边分别通过各个连接柱对接位置相对应长方体的边缘，顶板与两长方体顶面之间保持预设间距的缝隙，浓缩液包快挂件(624)的截面上形成T形滑槽；
所述连接条的截面T形，连接条两端之间对应T形纵向边的边与所述液包本体顶部开口边相对接，并针对液包本体顶部开口进行封边；T形截面的连接条由浓缩液包快挂件(624)的端面、活动插入浓缩液包快挂件(624)的T形滑槽中。
5.根据权利要求1所述一种基于无人机的沙土固化装置，其特征在于：所述喷洒液混合装置(641)包括T形结构管道和螺旋状搅拌柱(643)；其中，T形结构管道上彼此相对的两个端口，即为喷洒液混合装置(641)的两个输入端，分别通过水管与所述浓缩液流速控制电磁阀(612)、所述水箱流速控制电磁阀(613)分别对接，螺旋状搅拌柱(643)活动设置于T形结构管道的纵向端口中，螺旋状搅拌柱(643)自由转动，T形结构管道的纵向端口，即为喷洒液混合装置(641)的输出端，对接水箱流速控制电磁阀(613)。
6.根据权利要求1所述一种基于无人机的沙土固化装置，其特征在于：所述高度测量模块(54)为基于激光测距传感器、辅以气压传感器高度测量模块，高度测量模块(54)的工作端竖直向下。
7.根据权利要求1所述一种基于无人机的沙土固化装置，其特征在于：所述地形识别模块(56)为基于激光测距阵列的地形识别模块，地形识别模块(56)包括四个激光测距传感器，四个激光测距传感器以线阵列方式排列、设置于所述箱体的外底面，线阵列排列方向与无人机前进方向相垂直，四个激光测距传感器平均分设于所述高度测量模块(54)的两侧，外侧两个激光测距传感器工作端测距方向与竖直方向呈30度，内侧两个激光测距传感器工作端测距方向与竖直方向呈15度，四个激光测距传感器工作端测距方向所在直线相共面，且该共面竖直、以及该共面与无人机前进方向相垂直。
8.根据权利要求1所述一种基于无人机的沙土固化装置，其特征在于：所述风速测量模块(55)为管道式风速传感器，管道式风速传感器设置于所述箱体的外底面，且管道式风速传感器设置方向平行于无人机飞行方向。
9.一种针对权利要求1至8中任意一项2所述一种基于无人机的沙土固化装置的控制方法，其特征在于，伴随无人机的飞行，实时执行包括如下步骤：
步骤A.所述厘米级rtk定位模块(51)针对原始北斗卫星观测数据进行周跳探测和修复预处理，获得北斗卫星观测数据，然后基于扩展卡尔曼滤波原理，使用北斗rtk基准站(4)所提供的定位修正差分数据，对北斗卫星观测数据进行修正，得到高精度厘米级实时定位数据；
同时，厘米级rtk定位模块(51)结合所述无人机速度输出模块(53)，检测获得高精度飞行速度；
以及由所述高度测量模块(54)获得无人机的高精度高度数据，由风速测量模块(55)获得风速数据，由地形识别模块(56)获得无人机下方所对应的地形类型数据；然后进入步骤B；
步骤B.所述微控制单元模块(611)根据高精度定位数据、高精度飞行速度、高精度高度数据、风速数据、地形类型数据，通过预先训练好的神经网络模型，获得对应无人机下方当前地形的最优混合液喷洒浓度与喷洒速度，然后进入步骤C；
步骤C.微控制单元模块(611)根据最优混合液喷洒浓度与喷洒速度，针对浓缩液流速控制电磁阀(612)、水箱流速控制电磁阀(613)、喷洒电磁阀(614)进行控制，实现固化液优化喷洒浓度与速度的控制。
10.根据权利要求9所述一种基于无人机的沙土固化装置的控制方法，其特征在于：所述步骤A中，应用所述辅助定位模块(52)基于时间的二次积分，针对所述厘米级rtk定位模块(51)获得的高精度厘米级实时定位数据进行修正，更新获得高精度定位数据。
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