CN110073967B - 基于无人机和计算机的花粉采集、孢子收集装置及其应用 - Google Patents
基于无人机和计算机的花粉采集、孢子收集装置及其应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种基于无人机和计算机远程控制的花粉采集、孢子收集装置以及其在花粉采集、蔬果授粉、灵芝种植中的应用，属于计算机远程控制、无人机、农业技术领域，尤其是涉及智能农业领域。主要包括无人机和悬挂在无人机上的集粉箱，无人机内设无人机控制系统，无人机控制系统基于现有无人机的控制系统进行扩展，并包含通信系统、定位系统、嵌入式网关和控制集粉箱内相关电子设备的集粉箱控制系统,其实现了无人机自动判别蜜源、自动制定采花粉路线、自动实现花粉采集、花粉烘干；并能够自动判别灵芝、自动实现灵芝孢子粉采集、灵芝孢子粉烘干，且能根据蔬果苗木需要实现自动授粉。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于无人机和计算机远程控制的花粉采集、孢子收集装置以及其在花粉采集、蔬果授粉、灵芝种植中的应用，属于计算机远程控制、无人机、农业技术领域，尤其是涉及智能农业领域。
背景技术
蜜蜂养殖过程中经常会出现蜜源不足的情况，特别是因为长时间的恶劣天气，蜜蜂无法外出或者长距离外出采蜜。由于人们的蜂蜜质量的不断追求，当蜜源不足的时候采用传统喂养糖类的方法严重碎坏了蜂蜜质量，因此人们会在蜜源不足的时候给蜜蜂添加花粉，而传统花粉采收采用人工方式费时费力，且因为人的视野有限不能及时人工获取较好的蜜源。
蔬果种植过程中，经常需要人工授粉，传统人工授粉均由人工进行，费时费力，且效果不佳。
灵芝作为珍贵中药材，目前已经被人工普遍种植。而灵芝的孢子粉最为灵芝中的精华，更为珍贵，但目前收集灵芝孢子粉均采用人工、费时费力。
发明内容
为解决上述背景技术中指出的不足，本发明提供一种基于无人机和计算机远程控制的花粉采集、孢子收集装置以及其在花粉采集、蔬果授粉、灵芝种植中的应用方法，其实现了无人机自动判别蜜源、自动制定采花粉路线、自动实现花粉采集、花粉烘干；其能够自动判别灵芝、自动制定灵芝孢子粉采集路线、自动实现灵芝孢子粉采集、灵芝孢子粉烘干；其能够自动采集花粉，并根据蔬果苗木需要实现自动授粉，且花粉采集路线、授粉路线自动规划。
本发明采用的技术方案是：一种基于无人机和计算机远程控制的花粉采集、孢子收集装置，主要包括无人机和悬挂在无人机上的集粉箱，无人机内设无人机控制系统，无人机控制系统基于现有无人机的控制系统进行扩展，并包含通信系统、定位系统、嵌入式网关和控制集粉箱内相关电子设备的集粉箱控制系统；无人机上设置有摄像头；无人机通过无人机控制系统、通信系统、嵌入式网关与云端控制系统和手持控制器进行通信，由云端控制系统和手持控制器进行控制；集粉箱通过无人机底部的悬挂柱连接到其上的悬挂点处，悬挂点设置在集粉箱顶部中央位置；集粉箱包括上盖、集粉盒、侧面集粉窗、底面集粉窗；上盖、集粉盒通过螺纹连接；集粉盒设置气泵、控制电路板、一号花粉储存箱；底面集粉窗为漏斗形收集装置，漏斗口朝下，漏斗的底部设置在一号管，一号管依次串联气泵、一号花粉储存箱，底面集粉窗通过底部的一号孔与一号管联通，一号管靠近一号孔处设置一号电磁阀以此控制一号管与底面集粉窗是否联通；侧面集粉窗为四个，均设计为倒锥形，且开口朝外，侧面集粉窗均有孔联通到一号管，每个侧面集粉窗与一号管的连接处均设置有电磁阀，由电磁阀控制它们与一号管的联通状态，电磁阀依次为二号电磁阀、三号电磁阀、四号电磁阀、五号电磁阀；整个装置通过无人机自带的锂电池进行供电，无人机具备充电接口；花粉通过侧面集粉窗、底面集粉窗收集后经一号管，由气泵吹入一号花粉储存箱储存；一号花粉储存箱上设置有过滤装置，能将花粉留在一号花粉储存箱内，并将空气从设置在集粉盒上的通气孔排出。
集粉箱控制系统基于最小单片机系统进行设计，其包括单片机最小系统以及控制控制集粉箱上所有电子设备、元件的驱动模块；集粉箱上所有电子设备、元件的驱动模块通过单片机上的I/O口电连接单片机；相关电子设备、元件由单片机控制或驱动。
所述的悬挂柱中空，内设置有导线，集粉箱控制系统和无人机控制系统通过导线连接，并通过导线实现数据传输、电源供电。
进一步的，所述的集粉盒上还设置有四个辅助挂点，设置四个辅助支架在无人机上与集粉盒上的辅助挂点连接，让集粉盒更稳定。
进一步的，所述的辅助支架和悬挂柱中部均设置有减震装置。
进一步的，所述的集粉盒内还设置有加热装置，加热装置设置在气泵与一号花粉储存箱之间，花粉经气泵进入一号花粉储存箱前后均可以根据需要启动加热装置，加热空气，由热空气将花粉中的水分除去，以方便花粉更好的储存；所述的加热装置内设置有温度传感器用于监测其内温度，防止温度过高影响花粉质量；所述一号花粉储存箱内设置有湿度传感器，以根据需要确定加热装置是否工作，确保花粉以所需的含水率进行保存；温度传感器、湿度传感器与集粉箱控制系统电连接，向集粉箱控制系统传递信号；气泵、加热装置与集粉箱控制系统电连接由集粉箱控制系统控制。
进一步的，设置在无人机支架上的外摄像头通过云台控制，摄像头由无人机控制系统控制，采用360度全方位监控。
进一步的，所述的集粉盒内还设置有一号旁管、二号旁管、三号旁管、二号花粉储存箱、六号电磁阀、七号电磁阀、八号电磁阀、九号电磁阀、十号电磁阀；二号旁管两端分别联通气泵的进口和出口处的一号管；三号旁管一端联通气泵的进口处的一号管，另一端联通二号花粉储存箱出口；二号花粉储存箱入口联通一号旁管一端，一号旁管另一端联通到气泵出口后的一号管；八号电磁阀设置在二号旁管上控制二号旁管的导通状态，七号电磁阀控制设置在三号旁道上控制三号旁道的导通状态，十号电磁阀设置在一号旁道上控制一号旁道的导通状态；六号电磁阀设置在三号旁道左端口与二号旁道左端口之间的一号管上，控制一号管该节点处的导通状态；九号电磁阀设置在加热装置之前、一号旁道和二号旁道右端口之后，控制该节点的导通状态；所有电磁阀均与集粉箱控制系统电连接，并由集粉箱控制系统控制；二号花粉储存箱上也设置有过滤装置，能将花粉留在二号花粉储存箱内，并将空气从设置在集粉盒上的通气孔排出。
本发明所提供的一种基于无人机和计算机远程控制的花粉采集、孢子收集装置，其在花粉采集中的应用技术方案是：
无人机控制系统控制无人机，利用云端控制系统上的电子地图及无人机上的摄像头、定位系统对花源进行采集拍照，并根据天气、地形、气候等情况指定花粉采集路线；云端控制系统通过无人机控制系统和集粉箱控制系统控制电磁阀让六号电磁阀打开的同时，根据采花源情况，实时调整一号电磁阀、二号电磁阀、三号电磁阀、四号电磁阀、五号电磁阀的导通状态，并根据花粉存储需要选择九号电磁阀、十号电磁阀其中一个或两个均打开，具体是：
根据采花粉需要实时调整电磁阀导通状态包括：
当花源低矮、成片的状态时，仅让一号电磁阀打开，让底面集粉窗工作进行采集；
当花源为灌木丛时，仅让靠近灌木丛花源侧的侧面集粉窗上电磁阀打开，让能够吸取花粉的侧面集粉窗工作；
当花源错落有致时，根据花源情况实时控制一号电磁阀、二号电磁阀、三号电磁阀、四号电磁阀、五号电磁阀让靠近灌木丛花源侧的侧面集粉窗上电磁阀和底面集粉窗上的一号电磁阀打开，实现最佳吸取花粉的效果；
无论花源情况如何，摄像头实时采集信息将信息传回，通过云端控制系统、无人机控制系统、集粉箱控制系统控制相关电磁阀实时改变状态确保，各侧面集粉窗和底面集粉窗按需工作，以实现最佳采花粉效果；
根据花粉存储需要调整电磁阀导通状态包括：
当因为花粉品种不同，需要分开储存时，根据不同花粉采集时间的变化分别实时调整九号电磁阀、十号电磁阀的状态，让不同花粉分别存储在一号花粉储存箱和二号花粉储存箱内；
因为天气等原因，需要除去部分花粉水分时，仅打开九号电磁阀将花粉储存在一号花粉储存箱内，同时通过温度传感器、湿度传感器、加热装置协同工作获得相应的花粉；
当需采集给果树和农作物授粉的花粉时，仅打开十号电磁阀让需要给果树和农作物授粉的花粉存储在二号花粉存储箱内保持活性；
花粉采集过程中，无人机上的摄像头实时判别花的类型，并将相关信息传输到云端控制系统进行分析，由云端控制系统实现各电磁阀的具体控制。
本发明所提供的一种基于无人机和计算机远程控制的花粉采集、孢子收集装置，其在蔬果授粉的应用技术方案是：蔬果种植中，利用一种基于无人机和计算机远程控制的花粉采集、孢子收集装置进行授粉，具体包括花粉采集和授粉：
花粉采集：无人机控制系统控制无人机，利用云端控制系统上的电子地图及无人机上的摄像头、定位系统对花源进行采集拍照，并根据天气、地形、气候等情况指定花粉采集路线采集花粉，采集花粉过程中根据花源的情况，实时控制一号电磁阀、二号电磁阀、三号电磁阀、四号电磁阀、五号电磁阀调整各自导通状态，实现花粉最佳采集，采集过程中通过控制六号电磁阀、十号电磁阀导通将花粉装在二号花粉储存箱内；
授粉：无人机控制系统控制无人机，利用云端控制系统上的电子地图及无人机上的摄像头、定位系统对需要授粉的蔬果区和蔬果进行采集拍照，并根据天气、地形、气候等情况指定授粉路线，授粉时，十号电磁阀、六号电磁阀、九号电磁阀关闭，七号电磁阀、八号电磁阀导通，并根据需要授粉的花朵位置实时调整一号电磁阀、二号电磁阀、三号电磁阀、四号电磁阀、五号电磁阀确保靠近需要授粉的花的侧面集粉窗、底面集粉窗打开，确保最佳授粉效果；授粉过程中，无人机上的摄像头实时监控，并将相关信息传输到云端控制系统进行分析，由云端控制系统实现各电磁阀的具体控制；为了防止同一棵果树上或者同一片蔬果重复授粉或部分蔬果没有授粉的情况，采用大数据的方式结合摄像头摄像情况对相关蔬果区建立数据库，授粉过程中实时对授粉的部分进行标记，已经授粉的没有特殊指令不再授粉。
本发明所提供的一种基于无人机和计算机远程控制的花粉采集、孢子收集装置，其在灵芝种植的应用技术方案是：灵芝种植过程中用一种基于无人机和计算机远程控制的花粉采集、孢子收集装置进行灵芝孢子粉采集，具体包括：
建模：对灵芝种植地域进行拍照，建立地形、种植情况模型；
指定路线：根据模型制定采集路线；
制定计划:根据灵芝生长情况，制定采集计划；
采集：无人机控制系统控制无人机，利用云端控制系统上的电子地图及无人机上的摄像头、实时控制一号电磁阀、二号电磁阀、三号电磁阀、四号电磁阀、五号电磁阀调整各自导通状态；当无人机在灵芝种植密集区，一号电磁阀、二号电磁阀、三号电磁阀、四号电磁阀、五号电磁阀均打开，无人机悬空飞，让空气中的灵芝孢子粉通过侧面集粉窗、底面集粉窗进行收集；当无人机飞到灵芝顶部时，一号电磁阀打开，让灵芝顶部的灵芝孢子粉通过底面集粉窗进行收集；当无人机飞到灵芝侧面时，让靠近灵芝的侧面集粉窗处的电磁阀导通，通过该侧面集粉窗收集灵芝孢子粉；采集过程中六号电磁阀、九号电磁阀、十号电磁阀导通状态将灵芝孢子粉装在一号花粉储存箱或二号花粉储存箱内；通过控制加热装置实现一号花粉储存箱内灵芝孢子粉的干燥；
病害收集：无人机采集过程中，摄像头实时传回灵芝生长情况到云端控制系统，通过云端控制系统了解灵芝病虫害情况。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：1、基于无人机设计，使得数据信息采集及处理的工作性更强，灵活性更好；2、采取云端控制系统、手持控制器双重控制，更灵活；3、无人机控制系统控制无人机，利用云端控制系统上的电子地图及无人机上的摄像头、定位系统对花源进行采集拍照，并根据天气、地形、气候等情况指定花粉采集路线采集花粉，采集花粉过程中根据花源的情况，实时控制一号电磁阀、二号电磁阀、三号电磁阀、四号电磁阀、五号电磁阀调整各自导通状态，能够根据花源情况调整不同采集方案实现最佳花粉采集；4、通过控制六号电磁阀、九号电磁阀、十号电磁阀状态导通状态能够给实现不同花粉的存储；5、设置加热装置、温度传感器、湿度传感器实现按需对花粉、孢子粉进行干燥；6、设置多个旁路和电磁阀，能够实现花粉采集和授粉一体；7、无人机控制系统控制无人机，利用云端控制系统上的电子地图及无人机上的摄像头、定位系统对需要授粉的蔬果区和蔬果进行采集拍照，并根据天气、地形、气候等情况指定授粉路线，通过控制不同电磁阀确保最佳授粉效果；8、授粉过程中，无人机上的摄像头实时监控，并将相关信息传输到云端控制系统进行分析，采用大数据的方式结合摄像头摄像情况对相关蔬果区建立数据库，授粉过程中实时对授粉的部分进行标记，已经授粉的没有特殊指令不再授粉；9、采用多种方式实现灵芝孢子粉采集，确保采集效果；10、无人机摄像头实时传回蔬果灵芝生长情况到云端控制系统，通过云端控制系统了解相关病虫害情况；11、一个装置多种用途，尤其是电磁阀的灵活设计和控制，实现了良好的效果。
附图说明
图1为本发明装置的整体结构图。
图2、图3为本发明装置的集粉箱结构图。
图4为本发明气泵、一号花粉储存箱、二号花粉储存箱、加热装置以及电磁阀与各管道的连接关系图。
图5为本发明装置采集花粉或孢子存储到一号花粉储存箱时的气流运动示意图。
图6为本发明装置采集花粉或孢子存储到二号花粉储存箱时的气流运动示意图。
图7为本发明装置授粉时的气流运动示意图。
图8为本发明装置授粉时的控制原理图。
图中各标号为：摄像头1、无人机2、辅助支架3、悬挂柱4、上盖5、集粉盒6、侧面集粉窗7、底面集粉窗8、一号管9、一号孔10、辅助挂点11、悬挂点12、螺纹13、集粉箱14、通气孔15、加热装置16、气泵17、无人机控制系统18、通信系统19、手持控制器20、嵌入式网关21、云端控制系统22、一号花粉储存箱23、一号旁管24、二号旁管25、三号旁管26、二号花粉储存箱27、一号电磁阀28、二号电磁阀29、三号电磁阀30、四号电磁阀31、五号电磁阀32、六号电磁阀33、七号电磁阀34、八号电磁阀35、九号电磁阀36、十号电磁阀37、集粉箱控制系统38、温度传感器39、湿度传感器40。
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1-8，一种基于无人机和计算机远程控制的花粉采集、孢子收集装置，主要包括无人机2和悬挂在无人机2上的集粉箱14，无人机2内设无人机控制系统18，无人机控制系统18基于现有无人机的控制系统进行扩展，并包含通信系统19、定位系统、嵌入式网关21和控制集粉箱14内相关电子设备的集粉箱控制系统38；无人机2上设置有摄像头1；无人机2通过无人机控制系统18、通信系统19、嵌入式网关21与云端控制系统22和手持控制器20进行通信，由云端控制系统22和手持控制器20进行控制；集粉箱14通过无人机2底部的悬挂柱4连接到其上的悬挂点12处，悬挂点12设置在集粉箱14顶部中央位置；集粉箱14包括上盖5、集粉盒6、侧面集粉窗7、底面集粉窗8；上盖5、集粉盒6通过螺纹13连接；集粉盒6设置气泵17、控制电路板、一号花粉储存箱23；底面集粉窗8为漏斗形收集装置，漏斗口朝下，漏斗的底部设置在一号管9，一号管9依次串联气泵17、一号花粉储存箱23，底面集粉窗8通过底部的一号孔10与一号管9联通，一号管9靠近一号孔10处设置一号电磁阀28以此控制一号管9与底面集粉窗8是否联通；侧面集粉窗7为四个，均设计为倒锥形，且开口朝外，侧面集粉窗7均有孔联通到一号管9，每个侧面集粉窗7与一号管9的连接处均设置有电磁阀，由电磁阀控制它们与一号管9的联通状态，电磁阀依次为二号电磁阀29、三号电磁阀30、四号电磁阀31、五号电磁阀32；整个装置通过无人机2自带的锂电池进行供电，无人机2具备充电接口；花粉通过侧面集粉窗7、底面集粉窗8收集后经一号管9，由气泵17吹入一号花粉储存箱23储存；一号花粉储存箱23上设置有过滤装置，能将花粉留在一号花粉储存箱23内，并将空气从设置在上盖5上的通气孔15排出。
集粉箱控制系统38基于最小单片机系统进行设计，其包括单片机最小系统以及控制控制集粉箱14上所有电子设备、元件的驱动模块；集粉箱14上所有电子设备、元件的驱动模块通过单片机上的I/O口电连接单片机；相关电子设备、元件由单片机控制或驱动。
所述的悬挂柱4中空，内设置有导线，集粉箱控制系统38和无人机控制系统18通过导线连接，并通过导线实现数据传输、电源供电。
进一步的，所述的集粉盒6上还设置有四个辅助挂点11，设置四个辅助支架3在无人机2上与集粉盒6上的辅助挂点11连接，让集粉盒6更稳定。
进一步的，所述的辅助支架3和悬挂柱4中部均设置有减震装置。
进一步的，所述的集粉盒6内还设置有加热装置16，加热装置16设置在气泵17与一号花粉储存箱23之间，花粉经气泵17进入一号花粉储存箱23前后均可以根据需要启动加热装置16，加热空气，由热空气将花粉中的水分除去，以方便花粉更好的储存；所述的加热装置16内设置有温度传感器39用于监测其内温度，防止温度过高影响花粉质量；所述一号花粉储存箱23内设置有湿度传感器40，以根据需要确定加热装置16是否工作，确保花粉以所需的含水率进行保存；温度传感器39、湿度传感器40与集粉箱控制系统38电连接，向集粉箱控制系统38传递信号；气泵17、加热装置16与集粉箱控制系统38电连接由集粉箱控制系统38控制。
进一步的，设置在无人机2支架上的外摄像头1通过云台控制，摄像头1由无人机控制系统18控制，采用360度全方位监控。
进一步的，所述的集粉盒6内还设置有一号旁管24、二号旁管25、三号旁管26、二号花粉储存箱27、六号电磁阀33、七号电磁阀34、八号电磁阀35、九号电磁阀36、十号电磁阀37；二号旁管25两端分别联通气泵17的进口和出口处的一号管9；三号旁管26一端联通气泵17的进口处的一号管9，另一端联通二号花粉储存箱27出口；二号花粉储存箱27入口联通一号旁管24一端，一号旁管24另一端联通到气泵17出口后的一号管9；八号电磁阀35设置在二号旁管25上控制二号旁管25的导通状态，七号电磁阀34控制设置在三号旁管26上控制三号旁管26的导通状态，十号电磁阀37设置在一号旁管(24)上控制一号旁管(24)的导通状态；六号电磁阀33设置在三号旁管26左端口与二号旁管25左端口之间的一号管9上，控制一号管9该节点处的导通状态；九号电磁阀36设置在加热装置16之前、一号旁管(24)和二号旁管25右端口之后，控制该节点的导通状态；所有电磁阀均与集粉箱控制系统38电连接，并由集粉箱控制系统38控制；二号花粉储存箱27上也设置有过滤装置，能将花粉留在二号花粉储存箱27内，并将空气从设置在上盖5上的通气孔15排出。
本发明所提供的一种基于无人机和计算机远程控制的花粉采集、孢子收集装置，其在花粉采集中的应用技术方案是：
无人机控制系统18控制无人机2，利用云端控制系统22上的电子地图及无人机2上的摄像头1、定位系统对花源进行采集拍照，并根据天气、地形、气候等情况指定花粉采集路线；云端控制系统22通过无人机控制系统18和集粉箱控制系统38控制电磁阀让六号电磁阀33打开的同时，根据采花源情况，实时调整一号电磁阀28、二号电磁阀29、三号电磁阀30、四号电磁阀31、五号电磁阀32的导通状态，并根据花粉存储需要选择九号电磁阀36、十号电磁阀37其中一个或两个均打开，具体是：
根据采花粉需要实时调整电磁阀导通状态包括：
当花源低矮、成片的状态时，仅让一号电磁阀28打开，让底面集粉窗8工作进行采集；
当花源为灌木丛时，仅让靠近灌木丛花源侧的侧面集粉窗7上电磁阀打开，让能够吸取花粉的侧面集粉窗7工作；
当花源错落有致时，根据花源情况实时控制一号电磁阀28、二号电磁阀29、三号电磁阀30、四号电磁阀31、五号电磁阀32让靠近灌木丛花源侧的侧面集粉窗7上电磁阀和底面集粉窗8上的一号电磁阀28打开，实现最佳吸取花粉的效果；
无论花源情况如何，摄像头1实时采集信息将信息传回，通过云端控制系统22、无人机控制系统18、集粉箱控制系统38控制相关电磁阀实时改变状态确保，各侧面集粉窗7和底面集粉窗8按需工作，以实现最佳采花粉效果；
根据花粉存储需要调整电磁阀导通状态包括：
当因为花粉品种不同，需要分开储存时，根据不同花粉采集时间的变化分别实时调整九号电磁阀36、十号电磁阀37的状态，让不同花粉分别存储在一号花粉储存箱23和二号花粉储存箱27内；
因为天气等原因，需要除去部分花粉水分时，仅打开九号电磁阀36将花粉储存在一号花粉储存箱23内，同时通过温度传感器39、湿度传感器40、加热装置16协同工作获得相应的花粉；
当需采集给果树和农作物授粉的花粉时，仅打开十号电磁阀37让需要给果树和农作物授粉的花粉存储在二号花粉存储箱内保持活性；
花粉采集过程中，无人机2上的摄像头1实时判别花的类型，并将相关信息传输到云端控制系统22进行分析，由云端控制系统22实现各电磁阀的具体控制。
本发明所提供的一种基于无人机和计算机远程控制的花粉采集、孢子收集装置，其在蔬果授粉的应用技术方案是：蔬果种植中，利用一种基于无人机和计算机远程控制的花粉采集、孢子收集装置进行授粉，具体包括花粉采集和授粉：
花粉采集：无人机控制系统18控制无人机2，利用云端控制系统22上的电子地图及无人机2上的摄像头1、定位系统对花源进行采集拍照，并根据天气、地形、气候等情况指定花粉采集路线采集花粉，采集花粉过程中根据花源的情况，实时控制一号电磁阀28、二号电磁阀29、三号电磁阀30、四号电磁阀31、五号电磁阀32调整各自导通状态，实现花粉最佳采集，采集过程中通过控制六号电磁阀33、十号电磁阀37导通将花粉装在二号花粉储存箱27内；
授粉：无人机控制系统18控制无人机2，利用云端控制系统22上的电子地图及无人机2上的摄像头1、定位系统对需要授粉的蔬果区和蔬果进行采集拍照，并根据天气、地形、气候等情况指定授粉路线，授粉时，十号电磁阀37、六号电磁阀33、九号电磁阀36关闭，七号电磁阀34、八号电磁阀35导通，并根据需要授粉的花朵位置实时调整一号电磁阀28、二号电磁阀29、三号电磁阀30、四号电磁阀31、五号电磁阀32确保靠近需要授粉的花的侧面集粉窗7、底面集粉窗8打开，确保最佳授粉效果；授粉过程中，无人机2上的摄像头1实时监控，并将相关信息传输到云端控制系统22进行分析，由云端控制系统22实现各电磁阀的具体控制；为了防止同一棵果树上或者同一片蔬果重复授粉或部分蔬果没有授粉的情况，采用大数据的方式结合摄像头1摄像情况对相关蔬果区建立数据库，授粉过程中实时对授粉的部分进行标记，已经授粉的没有特殊指令不再授粉。
本发明所提供的一种基于无人机和计算机远程控制的花粉采集、孢子收集装置，其在灵芝种植的应用技术方案是：灵芝种植过程中用一种基于无人机和计算机远程控制的花粉采集、孢子收集装置进行灵芝孢子粉采集，具体包括：
建模：对灵芝种植地域进行拍照，建立地形、种植情况模型；
指定路线：根据模型制定采集路线；
制定计划:根据灵芝生长情况，制定采集计划；
采集：无人机控制系统18控制无人机2，利用云端控制系统22上的电子地图及无人机2上的摄像头1、实时控制一号电磁阀28、二号电磁阀29、三号电磁阀30、四号电磁阀31、五号电磁阀32调整各自导通状态；当无人机2在灵芝种植密集区，一号电磁阀28、二号电磁阀29、三号电磁阀30、四号电磁阀31、五号电磁阀32均打开，无人机2悬空飞，让空气中的灵芝孢子粉通过侧面集粉窗7、底面集粉窗8进行收集；当无人机2飞到灵芝顶部时，一号电磁阀28打开，让灵芝顶部的灵芝孢子粉通过底面集粉窗8进行收集；当无人机2飞到灵芝侧面时，让靠近灵芝的侧面集粉窗7处的电磁阀导通，通过该侧面集粉窗7收集灵芝孢子粉；采集过程中六号电磁阀33、九号电磁阀36、十号电磁阀37导通状态将灵芝孢子粉装在一号花粉储存箱23或二号花粉储存箱27内；通过控制加热装置16实现一号花粉储存箱23内灵芝孢子粉的干燥；
病害收集：无人机2采集过程中，摄像头1实时传回灵芝生长情况到云端控制系统22，通过云端控制系统22了解灵芝病虫害情况。
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 (7)
1.一种基于无人机和计算机远程控制的花粉采集、孢子收集装置，其特征在于：主要包括无人机(2)和悬挂在无人机(2)上的集粉箱(14)，无人机(2)内设无人机控制系统(18)，无人机控制系统(18)基于现有无人机的控制系统进行扩展，并包含通信系统(19)、定位系统、嵌入式网关(21)和控制集粉箱(14)内相关电子设备的集粉箱控制系统(38)；无人机(2)上设置有摄像头(1)；无人机(2)通过无人机控制系统(18)、通信系统(19)、嵌入式网关(21)与云端控制系统(22)和手持控制器(20)进行通信，由云端控制系统(22)和手持控制器(20)进行控制；集粉箱(14)通过无人机(2)底部的悬挂柱(4)连接到其上的悬挂点(12)处，悬挂点(12)设置在集粉箱(14)顶部中央位置；集粉箱(14)包括上盖(5)、集粉盒(6)、侧面集粉窗(7)、底面集粉窗(8)；上盖(5)、集粉盒(6)通过螺纹(13)连接；集粉盒(6)设置气泵(17)、控制电路板、一号花粉储存箱(23)；底面集粉窗(8)为漏斗形收集装置，漏斗口朝下，漏斗的底部设置在一号管(9)，一号管(9)依次串联气泵(17)、一号花粉储存箱(23)，底面集粉窗(8)通过底部的一号孔(10)与一号管(9)联通，一号管(9)靠近一号孔(10)处设置一号电磁阀(28)以此控制一号管(9)与底面集粉窗(8)是否联通；侧面集粉窗(7)为四个，均设计为倒锥形，且开口朝外，侧面集粉窗(7)均有孔联通到一号管(9)，每个侧面集粉窗(7)与一号管(9)的连接处均设置有电磁阀，由电磁阀控制它们与一号管(9)的联通状态，电磁阀依次为二号电磁阀(29)、三号电磁阀(30)、四号电磁阀(31)、五号电磁阀(32)；整个装置通过无人机(2)自带的锂电池进行供电，无人机(2)具备充电接口；花粉通过侧面集粉窗(7)、底面集粉窗(8)收集后经一号管(9)，由气泵(17)吹入一号花粉储存箱(23)储存；一号花粉储存箱(23)上设置有过滤装置，能将花粉留在一号花粉储存箱(23)内，并将空气从设置在上盖(5)上的通气孔(15)排出；
所述的集粉盒(6)内还设置有加热装置(16)，加热装置(16)设置在气泵(17)与一号花粉储存箱(23)之间，花粉经气泵(17)进入一号花粉储存箱(23)前后均可以根据需要启动加热装置(16)，加热空气，由热空气将花粉中的水分除去，以方便花粉更好的储存；所述的加热装置(16)内设置有温度传感器(39)用于监测其内温度，防止温度过高影响花粉质量；所述一号花粉储存箱(23)内设置有湿度传感器(40)，以根据需要确定加热装置(16)是否工作，确保花粉以所需的含水率进行保存；温度传感器(39)、湿度传感器(40)与集粉箱控制系统(38)电连接，向集粉箱控制系统(38)传递信号；气泵(17)、加热装置(16)与集粉箱控制系统(38)电连接由集粉箱控制系统(38)控制；
所述的集粉盒(6)内还设置有一号旁管(24)、二号旁管(25)、三号旁管(26)、二号花粉储存箱(27)、六号电磁阀(33)、七号电磁阀(34)、八号电磁阀(35)、九号电磁阀(36)、十号电磁阀(37)；二号旁管(25)两端分别联通气泵(17)的进口和出口处的一号管(9)；三号旁管(26)一端联通气泵(17)的进口处的一号管(9)，另一端联通二号花粉储存箱(27)出口；二号花粉储存箱(27)入口联通一号旁管(24)一端，一号旁管(24)另一端联通到气泵(17)出口后的一号管(9)；八号电磁阀(35)设置在二号旁管(25)上控制二号旁管(25)的导通状态，七号电磁阀(34)控制设置在三号旁管(26)上控制三号旁管(26)的导通状态，十号电磁阀(37)设置在一号旁管(24)上控制一号旁管(24)的导通状态；六号电磁阀(33)设置在三号旁管(26)左端口与二号旁管(25)左端口之间的一号管(9)上，控制一号管(9)该节点处的导通状态；九号电磁阀(36)设置在加热装置(16)之前、一号旁管(24)和二号旁管(25)右端口之后，控制该节点的导通状态；所有电磁阀均与集粉箱控制系统(38)电连接，并由集粉箱控制系统(38)控制；二号花粉储存箱(27)上也设置有过滤装置，能将花粉留在二号花粉储存箱(27)内，并将空气从设置在上盖(5)上的通气孔(15)排出。
2.根据权利要求1所述的一种基于无人机和计算机远程控制的花粉采集、孢子收集装置，其特征在于：集粉箱控制系统(38)基于最小单片机系统进行设计，其包括单片机最小系统以及控制控制集粉箱(14)上所有电子设备、元件的驱动模块；集粉箱(14)上所有电子设备、元件的驱动模块通过单片机上的I/O口电连接单片机；相关电子设备、元件由单片机控制或驱动。
3.根据权利要求1所述的一种基于无人机和计算机远程控制的花粉采集、孢子收集装置，其特征在于：所述的悬挂柱(4)中空，内设置有导线，集粉箱控制系统(38)和无人机控制系统(18)通过导线连接，并通过导线实现数据传输、电源供电。
4.根据权利要求1所述的一种基于无人机和计算机远程控制的花粉采集、孢子收集装置，其特征在于：所述的集粉盒(6)上还设置有四个辅助挂点（11），设置四个辅助支架(3)在无人机(2)上与集粉盒(6)上的辅助挂点（11）连接，让集粉盒(6)更稳定。
5.一种基于无人机和计算机远程控制的花粉采集、孢子收集装置在花粉采集方面的应用，其特征在于：
无人机控制系统(18)控制无人机(2)，利用云端控制系统(22)上的电子地图及无人机(2)上的摄像头(1)、定位系统对花源进行采集拍照，并根据天气、地形、气候等情况指定花粉采集路线；云端控制系统(22)通过无人机控制系统(18)和集粉箱控制系统(38)控制电磁阀让六号电磁阀(33)打开的同时，根据采花源情况，实时调整一号电磁阀(28)、二号电磁阀(29)、三号电磁阀(30)、四号电磁阀(31)、五号电磁阀(32)的导通状态，并根据花粉存储需要选择九号电磁阀(36)、十号电磁阀(37)其中一个或两个均打开，具体是：
根据采花粉需要实时调整电磁阀导通状态包括：
当花源低矮、成片的状态时，仅让一号电磁阀(28)打开，让底面集粉窗(8)工作进行采集；
当花源为灌木丛时，仅让靠近灌木丛花源侧的侧面集粉窗(7)上电磁阀打开，让能够吸取花粉的侧面集粉窗(7)工作；
当花源错落有致时，根据花源情况实时控制一号电磁阀(28)、二号电磁阀(29)、三号电磁阀(30)、四号电磁阀(31)、五号电磁阀(32)让靠近灌木丛花源侧的侧面集粉窗(7)上电磁阀和底面集粉窗(8)上的一号电磁阀(28)打开，实现最佳吸取花粉的效果；
无论花源情况如何，摄像头(1)实时采集信息将信息传回，通过云端控制系统(22)、无人机控制系统(18)、集粉箱控制系统(38)控制相关电磁阀实时改变状态确保，各侧面集粉窗(7)和底面集粉窗(8)按需工作，以实现最佳采花粉效果；
根据花粉存储需要调整电磁阀导通状态包括：
当因为花粉品种不同，需要分开储存时，根据不同花粉采集时间的变化分别实时调整九号电磁阀(36)、十号电磁阀(37)的状态，让不同花粉分别存储在一号花粉储存箱(23)和二号花粉储存箱(27)内；因为天气等原因，需要除去部分花粉水分时，仅打开九号电磁阀(36)将花粉储存在一号花粉储存箱(23)内，同时通过温度传感器(39)、湿度传感器(40)、加热装置(16)协同工作获得相应的花粉；
当需采集给果树和农作物授粉的花粉时，仅打开十号电磁阀(37)让需要给果树和农作物授粉的花粉存储在二号花粉存储箱内保持活性；花粉采集过程中，无人机(2)上的摄像头(1)实时判别花的类型，并将相关信息传输到云端控制系统(22)进行分析，由云端控制系统(22)实现各电磁阀的具体控制。
6.一种基于无人机和计算机远程控制的花粉采集、孢子收集装置在蔬果授粉方面的应用，其特征在于：蔬果种植中，利用一种基于无人机和计算机远程控制的花粉采集、孢子收集装置进行授粉，具体包括花粉采集和授粉：
花粉采集：无人机控制系统(18)控制无人机(2)，利用云端控制系统(22)上的电子地图及无人机(2)上的摄像头(1)、定位系统对花源进行采集拍照，并根据天气、地形、气候等情况指定花粉采集路线采集花粉，采集花粉过程中根据花源的情况，实时控制一号电磁阀(28)、二号电磁阀(29)、三号电磁阀(30)、四号电磁阀(31)、五号电磁阀(32)调整各自导通状态，实现花粉最佳采集，采集过程中通过控制六号电磁阀(33)、十号电磁阀(37)导通将花粉装在二号花粉储存箱(27)内；
授粉：无人机控制系统(18)控制无人机(2)，利用云端控制系统(22)上的电子地图及无人机(2)上的摄像头(1)、定位系统对需要授粉的蔬果区和蔬果进行采集拍照，并根据天气、地形、气候等情况指定授粉路线，授粉时，十号电磁阀(37)、六号电磁阀(33)、九号电磁阀(36)关闭，七号电磁阀(34)、八号电磁阀(35)导通，并根据需要授粉的花朵位置实时调整一号电磁阀(28)、二号电磁阀(29)、三号电磁阀(30)、四号电磁阀(31)、五号电磁阀(32)确保靠近需要授粉的花的侧面集粉窗(7)、底面集粉窗(8)打开，确保最佳授粉效果；授粉过程中，无人机(2)上的摄像头(1)实时监控，并将相关信息传输到云端控制系统(22)进行分析，由云端控制系统(22)实现各电磁阀的具体控制；为了防止同一棵果树上或者同一片蔬果重复授粉或部分蔬果没有授粉的情况，采用大数据的方式结合摄像头(1)摄像情况对相关蔬果区建立数据库，授粉过程中实时对授粉的部分进行标记，已经授粉的没有特殊指令不再授粉。
7.一种基于无人机和计算机远程控制的花粉采集、孢子收集装置在灵芝种植方面的应用，其特征在于：具体包括：
建模：对灵芝种植地域进行拍照，建立地形、种植情况模型；
指定路线：根据模型制定采集路线；
制定计划:根据灵芝生长情况，制定采集计划；
采集：无人机控制系统(18)控制无人机(2)，利用云端控制系统(22)上的电子地图及无人机(2)上的摄像头(1)、实时控制一号电磁阀(28)、二号电磁阀(29)、三号电磁阀(30)、四号电磁阀(31)、五号电磁阀(32)调整各自导通状态；当无人机(2)在灵芝种植密集区，一号电磁阀(28)、二号电磁阀(29)、三号电磁阀(30)、四号电磁阀(31)、五号电磁阀(32)均打开，无人机(2)悬空飞，让空气中的灵芝孢子粉通过侧面集粉窗(7)、底面集粉窗(8)进行收集；当无人机(2)飞到灵芝顶部时，一号电磁阀(28)打开，让灵芝顶部的灵芝孢子粉通过底面集粉窗(8)进行收集；当无人机(2)飞到灵芝侧面时，让靠近灵芝的侧面集粉窗(7)处的电磁阀导通，通过该侧面集粉窗(7)收集灵芝孢子粉；采集过程中六号电磁阀(33)、九号电磁阀(36)、十号电磁阀(37)导通状态将灵芝孢子粉装在一号花粉储存箱(23)或二号花粉储存箱(27)内；通过控制加热装置(16)实现一号花粉储存箱(23)内灵芝孢子粉的干燥；
病害收集：无人机(2)采集过程中，摄像头(1)实时传回灵芝生长情况到云端控制系统(22)，通过云端控制系统(22)了解灵芝病虫害情况。
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