CN113247265A - 一种基于大数据的植保无人机农药精准喷施系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于大数据的植保无人机农药精准喷施系统，为了解决现有的植保无人机喷施系统不能进行喷施预约以及植保无人机农药换药时间长较为麻烦的问题，包括喷施预约模块和服务器，本发明用户通过智能终端输入喷施请求指令和喷施请求信息至喷施预约模块，喷施预约模块将喷施请求指令和喷施请求信息发送至服务器内；服务器接收到喷施请求指令和喷施请求信息后进行处理，结合喷施间距、剩余喷施面积和喷施机值计算得到喷施优值，通过喷施优值选取选中无人机，以便于通过较佳的植保无人机对农田进行喷施，通过合理的选取农药商提供农药并放置在植保无人机的飞行路线上，从而减少植保无人机换农药的时间。
Description
技术领域
本发明涉及植保无人机喷施技术领域，具体为一种基于大数据的植保无人机农药精准喷施系统。
背景技术
植保无人机又名无人飞行器，顾名思义是用于农林植物保护作业的无人驾驶飞机，该型无人飞机由飞行平台、导航飞控、喷洒机构三部分组成，通过地面遥控或导航飞控，来实现喷洒作业，可以喷洒药剂、种子、粉剂等；
现有的农田需要喷施农药时，许多在外务工人员需要回到农田进行打药，导致来回耽误很多时间，同时大多采用人工打药，致使人与农药的接触几率增大；因此，需要设计一款结合大数据可以合理的预约植保无人机进行农田打药的精准喷施系统；
在公布号CN110282135A提供了一种植保无人机农药精准喷施系统及喷施方法，该植保无人机上设有子机机器视觉摄像装置、图像识别控制器，图像识别控制器根据该区域虫害严重等级分类的先验标定图片进行分类，然后根据实时采集的图片分类信息重新调整喷施装置的喷施量，从而实现农药的精准喷施。虽然实现农药的精准喷施，但是存在的不足：无法进行喷施预约以及合理选取对应农药商提供农药至植保无人机飞行路线上，导致植保无人机农药换药时间长，较为麻烦；
针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决现有的植保无人机喷施系统不能进行喷施预约以及植保无人机农药换药时间长较为麻烦的问题，而提出一种基于大数据的植保无人机农药精准喷施系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于大数据的植保无人机农药精准喷施系统，包括：
喷施预约模块，用于接收用户通过智能终端输入喷施请求指令和喷施请求信息并将其发送至服务器，所述喷施请求指令用于触发服务器对喷施请求信息进行解析以获取喷施请求信息的内容；
服务器，对喷施请求信息的内容进行分析以获取对应的植保无人机及农药商；具体分析步骤为：
步骤一：对喷施农田的位置、预约日期、喷施请求面积进行处理，具体为：
S11：获取植保无人机的无人机信息，将喷施农田的位置与植保无人机的位置进行距离计算得到喷施间距，将喷施间距小于设定阈值的的植保无人机标记为初选无人机；
S12：获取初选无人机的在预约日期的剩余喷施面积；将剩余喷施面积大于喷施请求面积的初选无人机标记为优选无人机；
S13：获取优选无人机的喷施机值，再将优选无人机的喷施间距、剩余喷施面积和喷施机值进行归一化处理并取其数值，对数值进行加权并计算得到优选无人机的喷施优值，其中，喷施优值是将植保无人机的对应参数进行归一化处理并取其数值综合计算的一个用于评定植保无人机喷施农田几率大小的数值；
S14：将喷施优值最大的优选无人机标记为选中无人机，服务器根据农田的位置和面积制定选中无人机的飞行路线，服务器根据农田的面积匹配对应的喷施药桶数，在飞行路线上依次设定喷施药桶的位置，并将其与喷施请求信息发送至无人机对应拥有者的智能终端，无人机对应拥有者控制选中无人机在预约日期的对应时间，沿选中无人机的飞行路线对用户请求的农田进行农药喷施；
步骤二：对种植农作物的名称和喷施农药名称进行处理以获取农药商，具体为：服务器获取农药商的农药商信息，将包含用户输入的喷施农药名称的农药商标记为初选农药商，获取初选农药商的位置与输入的农田位置进行距离计算，将距离最小的农药商标记为选中农药商；服务器将喷施药桶的位置、数量以及喷施农药名称发送至选中农药商的智能终端；选中农药商根据喷施农药名称和数量将对应的农药按照一定比例与水混合，并依次装入喷施药桶内，然后上传喷施药桶唯一的编号至服务器，服务器与该喷施药桶建立通信连接，并将其位置依次分布在飞行路线的位置上；选中农药商将对应喷施药桶在预订时间内送至飞行路线的位置上。
作为本发明的一种优选实施方式，还包括：注册登录模块，用于用户、农药商和植保无人机拥有者通过智能终端提交对应信息进行注册并将其注册成功的信息发送至服务器内。对应信息包括用户信息、农药商信息和无人机信息。
作为本发明的一种优选实施方式，还包括：
采集分析模块，用于采集选中无人机喷施开始时刻以及喷施结束时刻以及喷施面积和喷施总次数对其进行处理，将喷施开始时刻以及喷施结束时刻进行时刻差计算得到单次喷施时长；将喷施面积除以单次喷施时长得到单次喷施效值；将选中无人机的所有单次喷施效值进行求和并取均值得到选中无人机的喷施效均值，再将喷施效均值和喷施总次数进行归一化处理并取其数值，对其进行加权，将喷施效均值和喷施总次数与对应权重系数进行乘积并求和得到选中无人机的喷施机值，将选中无人机的喷施机值发送至服务器内存储；其中，喷施机值是一个根据选中无人机喷施时长和总次数的参数进行归一化处理并综合计算得到的一个用于评定选中无人机喷施效果的数值；以便于根据喷施效果的数值，便于服务器进行下次选取喷施效果更好的植保无人机为用户进行喷施服务；
作为本发明的一种优选实施方式，所述选中无人机的内部设置有数据采集单元和控制单元；数据采集单元用于采集植保无人机喷施农药时的风速、温度和距离农田种植物顶端的高度并将其发送至控制单元，控制单元接收喷施农药时的风速、温度和距离农田种植物顶端的高度时，对风速进行比对，当风速小于设定风速阈值，温度小于设定温度阈值时，则匹配风速对应的无人机高度，将植保无人机的高度控制到与匹配到的无人机高度相同，当风速大于等于设定风速阈值或温度大于等于设定温度阈值时，植保无人机停止喷施；
作为本发明的一种优选实施方式，所述喷施请求信息包括喷施农田的位置、预约日期、喷施请求面积以及种植农作物的名称和喷施农药名称。
作为本发明的一种优选实施方式，所述喷施药桶的内部还设置有定位单元、通信单元、容量检测单元；定位单元实时喷施药桶的位置数据并通过通信单元与服务器和农药商对应的智能终端连接；容量检测单元用于实时检测喷施药桶内剩余农药量。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明用户通过智能终端输入喷施请求指令和喷施请求信息至喷施预约模块，喷施预约模块将喷施请求指令和喷施请求信息发送至服务器内；服务器接收到喷施请求指令和喷施请求信息后进行处理，解析喷施请求信息，然后获取植保无人机的无人机信息，结合喷施间距、剩余喷施面积和喷施机值计算得到喷施优值，通过喷施优值选取选中无人机，以便于通过较佳的植保无人机对农田进行喷施；
2、本发明服务器根据农田的位置和面积制定选中无人机的飞行路线，并在飞行路线上依次设定喷施药桶的位置，服务器将喷施药桶的位置、数量以及喷施农药名称发送至选中农药商的智能终端；选中农药商根据喷施农药名称和数量将对应的农药按照一定比例与水混合，并依次装入喷施药桶内，然后上传喷施药桶唯一的编号至服务器，服务器与该喷施药桶建立通信连接，并将其位置依次分布在飞行路线的位置上；选中农药商将对应喷施药桶在预订时间内送至飞行路线的位置上，通过合理的选取农药商提供农药并放置在植保无人机的飞行路线上，从而减少植保无人机换农药的时间。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明；
图1为本发明的原理框图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本发明将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本发明的各方面。
附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变；
实施例一：
请参阅图1所示，一种基于大数据的植保无人机农药精准喷施系统，包括注册登录模块、喷施预约模块、服务器、植保无人机、采集分析模块、植保建模模块；
注册登录模块用于用户、农药商和植保无人机拥有者通过智能终端进行注册，具体为：用户通过智能终端提交用户信息进行注册并将注册成功的用户信息发送至服务器内存储；用户信息包括用户姓名、身份证号、手机号、居住地址、农田位置、面积等；农药商通过智能终端提交农药商信息进行注册并将注册成功的农药商信息发送至服务器内存储；农药商信息包括店铺的名称、位置、负责人姓名、身份证号、手机号和农药基础数据等；农药基础数据包括农药名称、配料表、适用植物名称、作用等；植保无人机拥有者通过智能终端提交植保无人机的无人机信息进行注册并将注册成功的无人机信息发送至服务器内存储，同时注册成功的植保无人机与服务器建立通信连接；植保无人机信息包括植保无人机的位置、额定喷施面积、型号及通信号码及植保无人机拥有者智能终端的号码；
用户通过智能终端输入喷施请求指令和喷施请求信息至喷施预约模块，喷施预约模块将喷施请求指令和喷施请求信息发送至服务器内；其中喷施请求信息包括喷施农田的位置、预约日期、喷施请求面积以及种植农作物的名称和喷施农药名称；
服务器接收到喷施请求指令和喷施请求信息后进行处理，具体为：
解析喷施请求信息，然后获取植保无人机的无人机信息，将喷施农田的位置与植保无人机的位置进行距离计算得到喷施间距，将喷施间距小于设定阈值的的植保无人机标记为初选无人机；
获取初选无人机的在预约日期的剩余喷施面积；将剩余喷施面积大于喷施请求面积的初选无人机标记为优选无人机；
将优选无人机的喷施间距标记为WP1，剩余喷施面积标记为WP2，获取优选无人机的喷施机值并将其标记为WP3；将喷施间距、剩余喷施面积和喷施机值进行归一化处理并取其数值，对数值进行加权，设定喷施间距、剩余喷施面积和喷施机值的权重系数分别为b1、b2、b3；具体数值可以为0.4、0.1、0.5或者0.3、0.2、0.5；由本领域技术人员根据实际合理设置预设的权重系数具体数值；
将数值与权重系数代入公式WZ＝b1/WP1+WP2×b2+WP3×b3得到优选无人机的喷施优值WZ；其中喷施优值是将植保无人机的对应参数进行归一化处理并取其数值综合计算的一个用于评定植保无人机喷施农田几率大小的数值；喷施间距越小，剩余喷施面积越大，喷施机值越大，得到的喷施优值也越大，表示植保无人机为用户喷施农药的几率也越大；
将喷施优值最大的优选无人机标记为选中无人机；
服务器根据农田的位置和面积制定选中无人机的飞行路线，并在飞行路线上依次设定喷施药桶的位置；如：设定一个喷施药桶喷施的距离为两百米；那么飞行路线起始点放置一个喷施药桶，飞行路线距离起始点两百米处放置一个喷施药桶；以此类推；喷施药桶为专利CN212890953U无人机植保用快速更换药桶的结构；
服务器根据农田的面积匹配对应的喷施药桶数；如1亩地两桶药水或者两桶半或者三桶等，具体量由本领域技术人员或者用户或者从事农田打药方面的专家进行设置；
服务器获取农药商的农药商信息，将包含用户输入的喷施农药名称的农药商标记为初选农药商，获取初选农药商的位置与输入的农田位置进行距离计算，将距离最小的农药商标记为选中农药商；服务器将喷施药桶的位置、数量以及喷施农药名称发送至选中农药商的智能终端；选中农药商根据喷施农药名称和数量将对应的农药按照一定比例与水混合，并依次装入喷施药桶内，然后上传喷施药桶唯一的编号至服务器，服务器与该喷施药桶建立通信连接，并将其位置依次分布在飞行路线的位置上；选中农药商将对应喷施药桶在预订时间内送至飞行路线的位置上；
将喷施请求信息发送至选中无人机对应拥有者的智能终端；将选中无人机的剩余喷施面积减去喷施请求信息内的面积得到选中无人机新的剩余喷施面积；初始时，额定喷施面积为植保无人机的剩余喷施面积，当有用户预约时，剩余喷施面积为额定喷施面积减去预约用户对应的面积；
应该理解，图1中服务器的数目仅仅是示意性的。根据实现需要，可以具有任意数目的服务器。比如服务器可以是多个服务器组成的服务器集群等，用于对资源扣减订单进行管理；服务器也可以是多个服务器组成的服务器集群等，用于对接收到的标识信息进行处理，还可用于存储与植保无人机相关的信息；
喷施农药时，选中无人机拥有者将选中无人机与喷施药桶连接并依据飞行路线进行飞行，同时将喷施药桶的农药喷施在农田种植物上；选中无人机的喷施总次数增加一次；
采集分析模块采集选中无人机喷施开始时刻以及喷施结束时刻以及喷施面积和喷施总次数对其进行处理，将喷施开始时刻以及喷施结束时刻进行时刻差计算得到单次喷施时长；将喷施面积除以单次喷施时长得到单次喷施效值；将选中无人机的所有单次喷施效值进行求和并取均值得到选中无人机的喷施效均值并标记为PX1；将喷施总次数标记为PX2；再将喷施效均值和喷施总次数进行归一化处理并取其数值，对其进行加权，设定喷施效均值和喷施总次数的权重系数分别为b4和b5，b4大于b5，取值可以为0.7、0.3；
将喷施效均值和喷施总次数与对应权重系数进行乘积并求和得到选中无人机的喷施机值，即WP3＝PX1×b4+PX2×b5；采集分析模块将选中无人机的喷施机值发送至服务器内存储；其中，喷施机值是一个根据选中无人机喷施时长和总次数的参数进行归一化处理并综合计算得到的一个用于评定选中无人机喷施效果的数值；以便于根据喷施效果的数值，便于服务器进行下次选取喷施效果更好的植保无人机为用户进行喷施服务。
实施例二：
植保无人机的内部设置有数据采集单元和控制单元；数据采集单元采集植保无人机喷施农药时的风速、温度和距离农田种植物顶端的高度并将其发送至控制单元，控制单元接收喷施农药时的风速、温度和距离农田种植物顶端的高度时，对风速进行比对，当风速小于设定风速阈值，温度小于设定温度阈值时，则匹配风速对应的无人机高度，将植保无人机的高度控制到与匹配到的无人机高度相同，如：风速时2m/s，设定2m/s匹配到的无人机高度为1.5m，若植保无人机的高度调整至1.5m；植保无人机的距离农田种植物顶端高度最小为0.5m；当风速大于等于设定风速阈值或温度大于等于设定温度阈值时，植保无人机停止喷施，以避免温度过高导致喷施农药挥发过快，无法将农药喷洒在农田种植物上，及风速过大，导致无法更好的将农药喷洒在农田种植物上；其中，风速与植保无人机的高度成反比，具体比例关系由本领域技术人员根据实际进行合理设置，已达到最佳的喷施效果；数据采集单元包括风速传感器和、温度传感器、高度传感器等；
实施例三：
喷施药桶的内部还设置有定位单元、通信单元、容量检测单元；定位单元实时喷施药桶的位置数据并通过通信单元与服务器和农药商对应的智能终端连接；容量检测单元用于实时检测喷施药桶内剩余农药量，剩余农药量是指农药与水混合后的在喷施药桶的剩余量；
本发明在使用时，用户通过智能终端输入喷施请求指令和喷施请求信息至喷施预约模块，喷施预约模块将喷施请求指令和喷施请求信息发送至服务器内；服务器接收到喷施请求指令和喷施请求信息后进行处理，解析喷施请求信息，然后获取植保无人机的无人机信息，结合喷施间距、剩余喷施面积和喷施机值计算得到喷施优值，通过喷施优值选取选中无人机，以便于通过较佳的植保无人机对农田进行喷施，服务器根据农田的位置和面积制定选中无人机的飞行路线，并在飞行路线上依次设定喷施药桶的位置，服务器获取农药商的农药商信息，将包含用户输入的喷施农药名称的农药商标记为初选农药商，获取初选农药商的位置与输入的农田位置进行距离计算，将距离最小的农药商标记为选中农药商；服务器将喷施药桶的位置、数量以及喷施农药名称发送至选中农药商的智能终端；选中农药商根据喷施农药名称和数量将对应的农药按照一定比例与水混合，并依次装入喷施药桶内，然后上传喷施药桶唯一的编号至服务器，服务器与该喷施药桶建立通信连接，并将其位置依次分布在飞行路线的位置上；选中农药商将对应喷施药桶在预订时间内送至飞行路线的位置上，通过合理的选取农药商提供农药并放置在植保无人机的飞行路线上，从而减少植保无人机换农药的时间。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (6)
1.一种基于大数据的植保无人机农药精准喷施系统，其特征在于，包括：
喷施预约模块，用于接收用户通过智能终端输入喷施请求指令和喷施请求信息并将其发送至服务器，所述喷施请求指令用于触发服务器对喷施请求信息进行解析以获取喷施请求信息的内容；
服务器，对喷施请求信息的内容进行分析以获取对应的植保无人机及农药商；具体分析步骤为：
步骤一：对喷施农田的位置、预约日期、喷施请求面积进行处理，具体为：
S11：获取植保无人机的无人机信息，将喷施农田的位置与植保无人机的位置进行距离计算得到喷施间距，将喷施间距小于设定阈值的的植保无人机标记为初选无人机；
S12：获取初选无人机的在预约日期的剩余喷施面积；将剩余喷施面积大于喷施请求面积的初选无人机标记为优选无人机；
S13：获取优选无人机的喷施机值，再将优选无人机的喷施间距、剩余喷施面积和喷施机值进行归一化处理并取其数值，对数值进行加权并计算得到优选无人机的喷施优值，其中，喷施优值是将植保无人机的对应参数进行归一化处理并取其数值综合计算的一个用于评定植保无人机喷施农田几率大小的数值；
S14：将喷施优值最大的优选无人机标记为选中无人机，服务器根据农田的位置和面积制定选中无人机的飞行路线，服务器根据农田的面积匹配对应的喷施药桶数，在飞行路线上依次设定喷施药桶的位置，并将其与喷施请求信息发送至无人机对应拥有者的智能终端，无人机对应拥有者控制选中无人机在预约日期的对应时间，沿选中无人机的飞行路线对用户请求的农田进行农药喷施；
步骤二：对种植农作物的名称和喷施农药名称进行处理以获取农药商，具体为：服务器获取农药商的农药商信息，将包含用户输入的喷施农药名称的农药商标记为初选农药商，获取初选农药商的位置与输入的农田位置进行距离计算，将距离最小的农药商标记为选中农药商；服务器将喷施药桶的位置、数量以及喷施农药名称发送至选中农药商的智能终端；选中农药商根据喷施农药名称和数量将对应的农药按照一定比例与水混合，并依次装入喷施药桶内，然后上传喷施药桶唯一的编号至服务器，服务器与该喷施药桶建立通信连接，并将其位置依次分布在飞行路线的位置上；选中农药商将对应喷施药桶在预订时间内送至飞行路线的位置上。
2.根据权利要求1所述的一种基于大数据的植保无人机农药精准喷施系统，其特征在于，还包括：
注册登录模块，用于用户、农药商和植保无人机拥有者通过智能终端提交对应信息进行注册并将其注册成功的信息发送至服务器内。
3.根据权利要求1所述的一种基于大数据的植保无人机农药精准喷施系统，其特征在于，还包括：
采集分析模块，用于采集选中无人机喷施开始时刻以及喷施结束时刻以及喷施面积和喷施总次数对其进行处理，将喷施开始时刻以及喷施结束时刻进行时刻差计算得到单次喷施时长；将喷施面积除以单次喷施时长得到单次喷施效值；将选中无人机的所有单次喷施效值进行求和并取均值得到选中无人机的喷施效均值，再将喷施效均值和喷施总次数进行归一化处理并取其数值，对其进行加权，将喷施效均值和喷施总次数与对应权重系数进行乘积并求和得到选中无人机的喷施机值，将选中无人机的喷施机值发送至服务器内存储。
4.根据权利要求3所述的一种基于大数据的植保无人机农药精准喷施系统，其特征在于，所述选中无人机的内部设置有数据采集单元和控制单元；数据采集单元用于采集植保无人机喷施农药时的风速、温度和距离农田种植物顶端的高度并将其发送至控制单元，控制单元接收喷施农药时的风速、温度和距离农田种植物顶端的高度时，对风速进行比对，当风速小于设定风速阈值，温度小于设定温度阈值时，则匹配风速对应的无人机高度，将植保无人机的高度控制到与匹配到的无人机高度相同，当风速大于等于设定风速阈值或温度大于等于设定温度阈值时，植保无人机停止喷施。
5.根据权利要求1所述的一种基于大数据的植保无人机农药精准喷施系统，其特征在于，所述喷施请求信息包括喷施农田的位置、预约日期、喷施请求面积以及种植农作物的名称和喷施农药名称。
6.根据权利要求1所述的一种基于大数据的植保无人机农药精准喷施系统，其特征在于，所述喷施药桶的内部还设置有定位单元、通信单元、容量检测单元；定位单元实时喷施药桶的位置数据并通过通信单元与服务器和农药商对应的智能终端连接；容量检测单元用于实时检测喷施药桶内剩余农药量。
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