CN113598148A - 一种弥雾喷洒方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种弥雾喷洒方法及装置,该方法包括获取待作业地块所属的靶标生物数据;根据靶标生物数据生成初始化粒径配置数据,初始化粒径配置数据包括至少两种雾滴的目标粒径及雾滴粒径配比;至少通过无人机所获取的待喷洒对象数据生成粒径调节信号,以动态调整沿设定的作业路径向任一作业点喷洒的雾滴粒径和/或雾滴粒径配比,其中,任一作业点沿竖直方向形成雾滴区域,雾滴区域的任一喷洒平面上分布至少两种目标粒径的雾滴。该弥雾喷洒方法实现了在对待喷洒对象执行喷洒作业的整个过程中动态调整沿设定的作业路径向任一作业点喷洒的雾滴粒径和/或雾滴粒径配比,以确定合理的喷洒策略,实现了对待喷洒对象精确且高效的喷洒作业。

Description

一种弥雾喷洒方法及装置
技术领域
本发明涉及雾化技术领域,尤其涉及一种弥雾喷洒方法以及使用该弥雾喷洒方法的一种弥雾喷洒装置。
背景技术
弥雾喷洒装置通过高速旋转所产生的离心力将呈液体的药液分散呈粒径微小的雾滴,以对农作物进行喷洒作业。雾滴粒径受到气流、自身重力及其衍生导致的沉降速率的综合作用,对喷洒作业的效果起到决定性作用。对于粒径较大的雾滴,由于质量较大因此具有动能较大、沉降速度快、不易发生漂移且蒸发速度慢的特性,在接触到农作物叶片(即喷洒对象的下位概念)时,容易发生弹跳现象,因此会导致药液无法有效地附着在农作物表面的问题,并存在药液流失及基于药液所导致的对土壤(或者水域)存在污染的技术缺陷。
对于粒径较小的雾滴,由于质量较小的原因导致粒径较小的雾滴具有动能较小、沉降速度慢、易发生漂移且蒸发速度快的特性,因此虽然粒径较小的雾滴由于布朗运动而可随气流深入到农作物叶片的背面或者冠层内部,但由于其存在动能较小、易发生漂移且蒸发速度快的特性,在实际药液喷洒作业中也存在药液流失明显的技术缺陷。
在通过无人机携带弥雾喷洒装置对农作物执行喷洒作业的场景中,如果通过合理的算法对不同场景、不同农作物及其他外部条件进行合理配置,以确定合理的喷洒方案,对最终的喷洒效果会产生决定性影响。然而,现有技术中的喷洒方法无法根据前述外部环境参数、待喷洒对象生长阶段及病虫害种类及程度等各种因素合理地调节雾滴粒径,从而导致对农作物的喷洒效果不佳。
有鉴于此,有必要对现有技术中的喷洒方法予以改进,以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于揭示一种弥雾喷洒方法及装置,用于解决现有技术中基于离心原理产生弥雾以对农作物进行喷洒时所存在的上述诸多缺陷,尤其是为了实现根据多种因素确定合理的喷洒策略,以输出合理目标粒径的雾滴,提高对待喷洒对象精确且高效的喷洒作业,降低喷洒作业对环境所可能造成的污染等诸多缺陷。
为实现上述发明目的之一,本发明提供了一种弥雾喷洒方法,包括:
获取待作业地块所属的靶标生物数据;
根据所述靶标生物数据生成初始化粒径配置数据,所述初始化粒径配置数据包括至少两种雾滴的目标粒径及雾滴粒径配比;
至少通过无人机所获取的待喷洒对象数据生成粒径调节信号,以动态调整沿设定的作业路径向任一作业点喷洒的雾滴粒径和/或雾滴粒径配比,其中,任一作业点沿竖直方向形成雾滴区域,所述雾滴区域的任一喷洒平面上分布至少两种目标粒径的雾滴。
作为本发明的进一步改进,所述初始化粒径配置数据由靶标生物数据及环境数据共同确定。
作为本发明的进一步改进,所述靶标生物数据通过无人机携带检测单元按照设定作业路径掠过待作业地块上方而获得;所述待喷洒对象数据通过无人机携带检测单元实时获取。
作为本发明的进一步改进,所述初始化粒径配置数据包含具第一目标粒径的第一雾滴及具第二目标粒径的第二雾滴及其配比,所述粒径调节信号包括确定第一雾滴的第一目标粒径、第二雾滴的第二目标粒径或者雾滴粒径配比中的一个或多个信号,所述第一目标粒径为10~60微米,所述第二目标粒径为60~150微米。
作为本发明的进一步改进,所述粒径调节信号由作业喷幅及待喷洒对象数据共同确定,并通过所述作业喷幅及粒径调节信号共同确定无人机的实时作业高度,以动态调整所述作业高度。
作为本发明的进一步改进,所述粒径调节信号由作业喷幅、作业流量及待喷洒对象数据共同确定,并通过所述作业喷幅、作业流量及粒径调节信号共同确定实时作业高度,以动态调整所述无人机按照实时作业高度作业。
作为本发明的进一步改进,所述方法还包括:根据所述靶标生物数据确定无人机所使用的药液种类及浓度。
作为本发明的进一步改进,所述待喷洒对象数据包括:植株生长阶段数据、植株冠层宽度数据、植株冠层厚度数据、植株冠层高度数据、植株叶面稀疏数据中的一种或者几种组合。
作为本发明的进一步改进,所述靶标生物数据包括:虫害种类数据、病菌数据、杂草数据中的一种或者几种组合;所述环境数据包括:天气数据、时间数据、季节数据中的一种或者几种组合;
所述天气数据包括地块所属的气温数据、气压数据、风向数据、风速数据或者降雨量数据中的一种或者几种组合。
作为本发明的进一步改进,至少将所述靶标生物数据保存于后台设备的数据库中,所述后台设备包括:数据中心、服务器或者云平台;所述待喷洒对象数据及环境数据通过有线或无线的方式获得。
作为本发明的进一步改进,通过配置初始化粒径配置数据并包含决策逻辑的决策单元接收靶标生物数据、环境数据及待喷洒对象数据,并基于接收的靶标生物数据、环境数据及待喷洒对象数据按照决策逻辑生成粒径调节信号,以对所述初始化粒径配置数据予以调整,其中,所述决策单元设置于后台设备或无人机。
基于相同发明思想,本发明还揭示了一种弥雾喷洒装置,
包括同轴驱动的第一雾化盘和第二雾化盘,采用如上述任一项发明创造所述的弥雾喷洒方法调整雾滴粒径和/或雾滴粒径配比,以通过所述第一雾化盘产生第一目标粒径的第一雾滴,同时通过所述第二雾化盘产生第二目标粒径的第二雾滴。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
通过本发明所揭示的一种弥雾喷洒方法及弥雾喷洒装置,实现了在对待喷洒对象执行喷洒作业的整个过程中动态调整沿设定的作业路径向任一作业点喷洒的雾滴粒径和/或雾滴粒径配比,以确定合理的喷洒策略,由此提高了对待喷洒对象精确且高效的喷洒作业,降低喷洒作业对环境所可能造成的污染等诸多缺陷。
附图说明
图1为本发明一种弥雾喷洒方法的整体流程示意图;
图2为本发明一种弥雾喷洒方法在一种实施例中的拓扑图;
图3为本发明一种弥雾喷洒方法在另一种实施例中的拓扑图;
图4为本发明一种弥雾喷洒方法在又一种实施例中的拓扑图;
图5为粒径调节信号确定过程示意图;
图6为具第一目标粒径的雾滴对待喷洒对象实施喷洒作业示意图;
图7为具第二目标粒径的雾滴对待喷洒对象实施喷洒作业示意图;
图8为本发明一种弥雾喷洒方法在又一种实施例中拓扑图;
图9为采用本发明一种弥雾喷洒方法在地块上方按照设定的作业路径对地块中不同生长阶段的玉米植株且玉米植株具有不同病虫害场中采用实时调整具第一目标粒径的第一雾滴及具第二目标粒径的第二雾滴在连续的喷洒作业过程中的示意图;
图10为无人机携带多个弥雾喷洒装置在待作业地块上按照设定的飞行路径掠过地面上的待喷洒对象并同时通过具第一目标粒径的第一雾滴与具第二目标粒径的第二雾滴在任意一个状态执行弥雾喷洒作业示意图;
图11为无人机携带多个弥雾喷洒装置在待作业地块上按照设定的飞行路径掠过地面上的待喷洒对象并动态调整无人机作业高度的示意图;
图12为任一作业点沿竖直方向形成雾滴区域的示意图,其中作业点是无人机携带一个或者多个弥雾喷洒装置沿图9中设定的作业路径对地块中玉米植株等待喷洒对象执行喷洒作业的示意图,且弥雾喷洒装置在任一状态中所形成的雾滴区域中可包含在三维空间呈圆环体分布并具第一目标粒径的第一雾滴和/或包含圆柱形分布并具第二目标粒径的第二雾滴;
图13为应用该弥雾喷洒方法并生成的具第一目标粒径的第一雾滴及具第二目标粒径的第二雾滴的本发明一种弥雾喷洒装置的主视图;
图14为沿图13中A-A向的剖视图;
图15为进药装置的立体图;
图16为进药装置的主视图;
图17为进药装置沿图15中B-B向的剖视图;
图18为通过两个独立的泵向弥雾喷洒装置泵送液体的拓扑图;
图19为图13中的弥雾喷洒装置省略示出部分驱动装置在一个视角中的爆炸图;
图20为图13中的弥雾喷洒装置省略示出驱动装置在另一个视角中的爆炸图。
具体实施方式
下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明,但应当说明的是,这些实施方式并非对本发明的限制,本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代,均属于本发明的保护范围之内。
概括而言,本申请所揭示的技术方案旨在揭示通过弥雾喷洒装置基于本申请所揭示的一种弥雾喷洒方法,以对向农作物等待喷洒对象实现两种目标粒径雾滴的喷洒作业,且前述两种目标粒径(以下简称“第一目标粒径”与“第二目标粒径”)是可调节的,并根据实际喷洒需要选择两种不同粒径的雾滴对待喷洒对象执行喷洒作业,例如根据实际喷洒需要选择其中一种相对粒径较大的雾滴或者选择一种相对粒径较小的雾滴或者同时选择两种不同粒径的雾滴对待喷洒对象执行喷洒作业,并对两种不同粒径的雾滴的配比、形成雾滴的药液的种类及药液浓度予以动态调整。
同时,前述喷洒作业可被理解理解为农药喷洒、营养液喷洒等各种液体由于雾化装置在旋转过程中所形成的离心力作用下形成微小的雾滴,以对各种待喷洒对象执行喷洒作业。具有第一目标粒径的第一雾滴1(参图13所示)由第一雾化盘21旋转形成,具有第二目标粒径的第二雾滴2(参图13所示)由第二雾化盘22(或者第二雾化盘22与第三雾化盘23)旋转形成。第一雾滴1与第二雾滴2在向下风场或自身重力的作用下,掉落并附着于待喷洒对象的表面。在本申请各个实施例中,径向向内或者径向向外的方位描述均是相对于驱动轴14(或者驱动筒15)及其所在中轴线1000(参图19所示)而言。
实施例一
参图1、图2、图5至图20所示,本实施例揭示了一种弥雾喷洒方法(以下简称“方法”)的一种具体实施方式。
该方法可通过如图13至图20所揭示的弥雾喷洒装置6予以实现。弥雾喷洒装置6可被无人机等作业装置所携带并对地块上待喷洒对象执行喷洒作业。无人机作为作业装置的一种典型方式,作业装置还被视为无人车或者无人船舶等在地面或者水面上执行喷洒作业的设备。
参图1所示,该弥雾喷洒方法,包括以下步骤S1至步骤S3。
步骤S1、获取待作业地块所属的靶标生物数据。其中,靶标生物数据通过无人机携带检测单元61按照设定作业路径掠过待作业地块上方而获得。结合图2与图9所示,检测单元61、决策单元62及弥雾喷洒装置6均可部署于无人机。无人机沿图9中预设的呈“己”字形折返的作业路径飞过地块上方时,可通过检测单元61获取靶标生物数据,或者通过网络等无线连接方式从云平台63中获取靶标生物数据,或者使用另一架无人机沿着预设的作业路径预先飞行一遍并通过该无人机预先获得靶标生物数据(或者同时预先获得待喷洒对象数据),并将该靶标生物数据(或者同时包括待喷洒对象数据)直接以无线方式发送至最终执行喷洒作业的无人机,或者将靶标生物数据(或者同时包括待喷洒对象数据)上传至云平台63,并由执行喷洒作业的无人机从云平台63予以获取。检测单元61可被配置为能够检测靶标生物数据、待喷洒对象数据或者环境数据的一种或者几种数据的检测装置,例如,能够检测虫害种类、病菌种类及杂草种类的图像传感器,检测无人机在执行喷洒作业阶段所处环境的气温数据、气压数据、风向数据、风速数据或者降雨量数据等数据的温度传感器、气压传感器等传感器。当然,获得靶标生物数据、待喷洒对象数据或者环境数据的方式不限于自动方式,也可以通过用户根据经验、其他渠道或者其他获得方式在通过终端设备66的UI界面(未示出)中以手动方式输入。
靶标生物数据与待喷洒对象数据可独立获取或者通过一架无人机的检测单元61同时获得。优先的,结合图2所示,待喷洒对象数据通过无人机携带检测单元61实时获取。靶标生物数据包括:虫害种类数据、病菌数据、杂草数据中的一种或者几种组合。结合图9所示,地块中玉米基于病虫害种类及程度的不同,以及生长周期的不同,需要确定不同的药液种类、药液浓度及不同目标粒径的雾滴的配比及雾滴的粒径大小。在图9中,地块上的玉米在点划虚线(即生长阶段边界)的左上侧的虫害是蝗虫且处于玉米抽穗期,地块上的玉米在点划虚线(即生长阶段边界)的右下侧的虫害是红蜘蛛且处于玉米花粒期。生长阶段边界的左上侧与右下侧可具有相同或者不同的冠层宽度指数、冠层高度指数(即待喷洒对象数据的下位概念)等。在本实施例中,针对作业地块中具有不同虫害种类数据(蝗虫还是红蜘蛛)、不同的冠层宽度数据、不同的冠层高度数据或者不同的植株生长阶段数据(玉米抽穗期还是玉米花粒期),确定合适的药液种类、药液浓度、第一雾滴1的具体粒径、第二雾滴2的具体粒径以及第一雾滴1与第二雾滴2的配比;并且,包含第一雾滴1的具体粒径、第二雾滴2的具体粒径以及第一雾滴1与第二雾滴2的配比是初始化粒径配置数据,后续还需要基于环境数据确定是否需要对初始化粒径配置数据予以进一步调整。具体的,对飞行类害虫(如蝗虫)进行布药的雾滴的最佳粒径为10~50微米,对植株叶面的爬行类害虫(例如红蜘蛛)进行布药的雾滴的最佳粒径为40~100微米。
步骤S2、根据靶标生物数据生成初始化粒径配置数据,初始化粒径配置数据包括至少两种雾滴的目标粒径及雾滴粒径配比。其中,初始化粒径配置数据由靶标生物数据及环境数据共同确定。初始化粒径配置数据包含具第一目标粒径的第一雾滴1及具第二目标粒径的第二雾滴2及其配比,粒径调节信号包括确定第一雾滴1的第一目标粒径、第二雾滴2的第二目标粒径或者雾滴粒径配比中的一个或多个信号,第一目标粒径为10~60微米,第二目标粒径为60~150微米。第一雾滴1所具有的第一目标粒径可在10~60微米之间予以调节,第二雾滴2所具有的第二目标粒径可在60~150微米之间予以调节。
该方法还包括至少将靶标生物数据保存于后台设备的数据库631中;具体的,该后台设备包括:数据中心、服务器或者云平台。结合图5所示,粒径调节信号可通过决策单元62根据其配置的生物靶标数据、环境数据及待喷洒对象数据单独确定并最优选为共同确定。在本实施例中,为了降低生成初始化粒径配置数据的计算开销,还可预先配置并保存初始化粒径配置数据的目标粒径模型库64,决策单元62可从目标粒径模型库64中调用初始化粒径配置数据,并根据后续至少通过无人机所获取的待喷洒对象数据生成粒径调节信号,以动态调整沿设定的作业路径向任一作业点喷洒的雾滴粒径和/或雾滴粒径配比。具体的,目标粒径模型库64可部署于无人机的存储装置或者云平台63(参图8所示)。目标粒径模型库64可基于以年、月或者日的统计周期中,某个特定的作业地块中所推荐的初始化粒径配置数据,从而降低了生成初始化粒径配置数据对后台设备或者无人机所造成的不必要的计算开销。
在本实施例中,该方法还包括:通过配置初始化粒径配置数据并包含决策逻辑的决策单元62接收靶标生物数据、环境数据及待喷洒对象数据,并基于接收的靶标生物数据、环境数据及待喷洒对象数据按照决策逻辑生成粒径调节信号,以对初始化粒径配置数据予以调整,其中,决策单元62设置于无人机。环境数据包括:天气数据、时间数据、季节数据中的一种或者几种组合。天气数据包括地块所属的气温数据、气压数据、风向数据、风速数据或者降雨量数据中的一种或者几种组合。结合图2所示,环境数据可通过无人机所配置的检测单元61予以实时获得。决策单元62可被配置为保存决策逻辑并具有通信、存储与逻辑运算功能的半导体逻辑芯片。决策单元62借助无人机的通信设备接入位于远端的云平台63以获取靶标生物数据,并从检测单元61调用检测单元61所检测到的检测数据,以确定是否需要对初始化粒径配置数据予以修正。
参图9与图12所示,无人机在地块上方按照预设的作业路径执行连续喷洒作业时,对地块中不同子区域(全部子区域构成地块所在的区域)执行喷洒过程中,无人机所携带的弥雾喷洒装置6所输出的第一雾滴1与第二雾滴2的目标粒径及彼此的配比是可以被动态调节的。第一雾滴1可占整个雾滴区域的0~100%,第二雾滴2可占整个雾滴区域的100%~0%,且第一雾滴1与第二雾滴2在整个雾滴区域内的配比是动态变化的。
步骤S3、至少通过无人机(作业装置的一种下位概念)所获取的待喷洒对象数据生成粒径调节信号,以动态调整沿设定的作业路径向任一作业点喷洒的雾滴粒径和/或雾滴粒径配比,其中,任一作业点沿竖直方向形成雾滴区域,雾滴区域的任一喷洒平面上分布至少两种目标粒径的雾滴。
在本实施例中,粒径调节信号由作业喷幅及待喷洒对象数据共同确定,并通过作业喷幅及粒径调节信号共同确定无人机的实时作业高度,以动态调整作业高度。待喷洒对象数据包括:植株生长阶段数据、植株冠层宽度数据、植株冠层厚度数据、植株冠层高度数据、植株叶面稀疏数据中的一种或者几种组合。根据待喷洒对象数据,可通过决策单元62所包含的决策逻辑确定第一雾滴1和第二雾滴2所分别具有的目标粒径及其配比,从而确定粒径调节信号。例如,当植株冠层较宽时,增大第一雾滴1的目标粒径和/或第一雾滴1的配比;当植株冠层厚度较厚或较高时,减小第二雾滴2的目标粒径和/或增大第二雾滴2的配比;当植株叶面较稀疏时,增大第二雾滴2的配比等。
作业喷幅W是指雾滴区域沿设定的作业路径方向上的横向宽度,通过合理的作业喷幅实现对待喷洒对象执行喷洒作业的合理覆盖,因此可基于作业喷幅W和待喷洒对象数据根据决策逻辑共同确定与待喷洒对象所适配的第一雾滴的第一目标粒径D1、第二雾滴2的第二目标粒径D2、配比R以及作业高度,以实现作业地块的全面精准的喷洒作业。第一雾滴的配比R1+第二雾滴的配比R2=100%。
具体的,对于每个作业地块而言,作业喷幅W是预先设定的,基于作业喷幅可确定雾滴粒径、配比和作业高度,同时由于植株生长各有差异,基于待喷洒对象数据,可根据检测到的植株差异动态调整雾滴粒径、配比和作业高度,以避免作业喷幅达不到要求而造成漏喷、或者作业喷幅较大而造成重喷所造成的药害,同时保证每个作业点上都覆盖有合适配比的第一雾滴1和第二雾滴2,保证冠层表面和冠层内部都能喷洒到,提高喷洒作业效果。
结合图11所示,在本实施例中,无人机沿预设的作业路径(图11中虚线箭头所示出的路径)飞过地块上时,无人机的作业高度基于作业喷幅、待喷洒对象数据可予以动态调整。即配置的弥雾喷洒装置6的无人机与待喷洒对象在一个作业点中所形成的无人机到待喷洒对象(例如植株)顶部的作业高度H1与下一个作业点中所形成的作业高度H2之间具有高度差(△H)。具体的,通过作业喷幅W,确定初始化粒径配置数据所包含的第一雾滴1的的目标粒径、第二雾滴2的目标粒径、配比和作业高度。随着植株生长差异,当植株叶面较稀疏时,可增大第一雾滴1的配比R1,同时适当降低作业高度,以避免作业喷幅变大,如作业高度H2所示;当植株冠层较宽时,可适当提高作业高度以避免作业喷幅过小,如作业高度H1所示;当植株冠层厚度较厚时,可适当减小第二雾滴2的目标粒径、增大第二雾滴2的配比R2,并适当降低作业高度以保证作业穿透性。故当植株冠层厚时,适当减小第二雾滴2的目标粒径、增大第二雾滴2的配比R2,降低作业高度;当植株叶面稀疏时,适当增大第一雾滴1的粒径,增大第一雾滴1的配比R1,降低作业高度;当植株冠层较宽时,适当增大第一雾滴1的目标粒径,或增大第一雾滴1的配比R1,作业高度可保持不变。以上调节方式仅是示例,基于不同的待喷洒对象数据,以及作业喷幅W,可以配置不同雾滴粒径、配比以及作业高度,此处不做限制。因此,通过作业喷幅W、待喷洒对象数据,可确定每个作业点的第一雾滴的第一目标粒径D1、第二雾滴2的第二目标粒径D2、配比R以及作业高度,从而根据确定的参数控制无人机及弥雾喷洒装置进行飞行、喷洒作业。其中,可根据待喷洒对象数据中的一种或几种的组合,综合配置粒径调节信号和作业高度,不作限制。
进一步的,还可根据环境数据进一步修正不同雾滴粒径、配比以及作业高度,从而确定粒径调节信号和作业高度,例如,当温度较高时,增大第一雾滴1的目标粒径及其配比R1;或者当风速加大时,也需要增大第一雾滴1的目标粒径及其配比R1;反义,则可适当减小第一雾滴1的目标粒径并增大其配比R1。可选的,在本实施例中,对于无人机所获取的环境数据可与靶标生物数据及待喷洒对象数据共同基于决策逻辑生成粒径调节信号。当温度较高且植株叶面稀疏时,可适当降低第二雾滴2的配比R2,还可进一步提高第一雾滴1的目标粒径D1,还可降低无人机的作业高度,从而确定与当前作业点的植株所适配的作业高度、一种或者两种雾滴的目标粒径以及配比。
当无人机沿着作业路径从作业高度H1飞行至至作业高度H2处时,由于待喷洒对象数据的变化,故可沿作业路径下发动态变化的作业高度数据,获得实现动态变化的作业高度H1和作业高度H2,进而控制无人机进行动态调整,当飞行至作业高度H1和作业高度H2时,根据作业高度H1和作业高度H2处确定的雾滴粒径和配比控制弥雾喷洒装置进行喷洒作业,保证对每一待作业对象都具有适合配比的第一雾滴1和第二雾滴2,以提高作业效果。同时,无人机还可通过传感器(即检测单元61的下位概念)检测当前植株高度,基于实时确定的作业高度,确定无人机达到每个待喷洒植株时的相对高度,进而控制无人机按照获得的相对高度实现精准喷洒作业。因此可基于动态的植株高度、作业高度合理地调节无人机的实时飞行相对高度有助于进一步可确保在第一雾滴1与第二雾滴2所具有的目标粒径及其配比合适的情况下,更好地适应不同的植株高度,从而充分发挥较大粒径的第一雾滴1所具有的良好靶向性与较小粒径的第二雾滴2所具有的良好穿透力的优点。由此,防止粒径较大的第一雾滴1过分靠近植株叶片发生弹跳,并且防止粒径较小的第二雾滴2无法通过布朗运动随气流深入农作物冠层内部,附着并沉积到农作物冠层较深处叶片的表面与背面而无法发挥第二雾滴2对植株的布药效果。参图6所示,通过具第一目标粒径的第一雾滴1可靠附着在冠层叶面的表面;参图7所示,通过具第二目标粒径的第二雾滴2基于布朗运动随气流渗透到冠层内部并附着在植株叶片的背面甚至渗透到植株靠近地表的花卉表面,从而实现了树木(待喷洒对象的下位概念)的立体、高效、全方位的喷洒作业。
待喷洒对象数据及环境数据通过有线或无线的方式获得。图2中的云平台63作为后台设备的一种典型实施例,逻辑上部署于远端。弥雾喷洒装置6或者配置若干弥雾喷洒装置6的无人机逻辑上部署本地并在本地的地块区域中执行喷洒作业。农作物、树木、花草等待喷洒对象逻辑上位于本地的地块区域中。在本实施例中,所谓“远端”与“本地”仅仅是相对概念,配置弥雾喷洒装置6的无人机既可以通过位于作业地块中或者附近的操作人员直接使用遥控器(图8中终端设备66的下位概念)遥控无人机在作业地块所在区域内的待喷洒对象执行喷洒作业(该场景中待喷洒对象与无人机均位于本地),也可通过网络连接等无线方式对距离操作人员较远的作业地块内的待喷洒对象执行喷洒作业(该场景中待喷洒对象即位于远端,后台设备位于远端,操作人员可借助无人机所携带的成像设备实时图传作业地块的图像,并由位于远端的作业人员通过终端设备66或者云平台63直接控制无人机及弥雾喷洒装置6对位于远端的作业地块中的待喷洒对象执行喷洒作业)。
参图13与图14所示,弥雾喷洒装置6包括:轴向设置的驱动装置100、进药装置300及雾化装置200。雾化装置200包括同轴依次设置的第一雾化盘21、第二雾化盘22和第三雾化盘23,第二雾化盘22靠近第一雾化盘21的表面间隔设置若干第二导流板221,第二导流板221形成若干第二导流槽225,第三雾化盘23边缘形成至少部分遮挡第二导流槽225的梳齿232。梳齿232沿水平方向横向遮挡第二导流槽225横向甩出的雾滴2。进药装置300的底部形成隔离的外流道31与内流道32以分别对第一雾化盘21和第二雾化盘22输送液体。
结合图12所示,第一雾化盘21高速转动以在三维空间内形成呈圆环体分布并具第一目标粒径的第一雾滴1,第二雾化盘22高速转动以在三维空间内形成圆柱形分布并具第二目标粒径的第二雾滴2。因此,在本实施例中,仅在一个弥雾喷洒装置6下方形成一个第一雾滴1包裹第二雾滴2的雾滴区域(备注:雾滴区域具一定的立体空间)。雾滴区域位于作业点的上方,且雾滴区域的任一喷洒平面上分布至少两种目标粒径的雾滴。喷洒平面仅是为了描述本实施例的技术方案的需要所定义的假设平面。无人机携带弥雾喷洒装置6沿地块上方所预设的作业路径飞过地块上方时,通过连续形成的雾滴区域对待喷洒对象执行喷洒作业。优选的,雾滴区域覆盖或者部分覆盖植株等待喷洒对象。同时,雾滴区域中的两种不同粒径的雾滴在同一个作业点中沿该作业点的垂直方向上下分布。
在本实施例中,位于弥雾喷洒装置6下方的雾滴区域中的多个喷洒平面中第一雾滴1环形布置于第二雾滴2的外侧,尤其适合于地块中刚刚种植的幼苗或者处于树龄较小的树木等待喷洒对象,并可将无人机飞临幼苗或者处于树龄较小的树木上方时,执行定点喷洒,从而在整个作业地块中以间歇式输出第一雾滴1和/或第二雾滴2的方式执行间歇式喷洒作业。由于幼苗或者处于树龄较小的树木之间的种植间距通常较大,因此整体呈圆柱状(顶部呈圆顶)的喷洒区域行间歇式喷洒作业,能够将雾滴区域充分包裹幼苗或者处于树龄较小的树木的冠层,并将幼苗或者处于树龄较小的树木之间的空白区域中停止通过弥雾喷洒装置6输出第一雾滴1和/或第二雾滴2,由此进一步降低了药液的浪费,有效地避免了药液对土壤所可能造成的污染。
结合图10及图13所示,在本实施例中,粒径较大的第一雾滴1基于较大的惯性并克服向下风场的作用,从而横向飞行的距离更大,使得第一雾滴1具有更好的靶向性,第二雾滴2具有更好的穿透力,并随气流深入农作物冠层内部,附着并沉积到农作物冠层较深处叶片的表面与背面。同时,位于粒径较大的第一雾滴1下方且粒径较小的第二雾滴2由于具有质量较小及惯性较小的特性,可以在第一雾滴1所形成的空气扰流保护层的作用下(减小被无人机的螺旋桨旋转所产生的下压风场的影响),能够提升第二雾滴2漂移,提高布朗运动效应,从而使得第二雾滴2能够更加均匀地附着在农作物冠层叶片的正面和背面。
参图13与图14所示,驱动装置100包括呈柱状的壳体,且壳体由纵向分离的上壳体101与下壳体102组成,壳体内同轴纵向间隔布置的第一电机与第二电机。第一电机由定子162与动子161组成,动子161驱动该驱动筒15转动。第二电机由定子132与动子131组成,动子131驱动该驱动轴14转动,驱动轴14纵向贯穿驱动筒15并纵向延伸至第三雾化盘23并用于驱动第三雾化盘23转动。上壳体101远离进药装置300的一端端部形成顶盖11。第一电机与第二电机之间通过连接上壳体101与下壳体102的连接套筒12予以隔离。连接套筒12包括横板120,自横板120径向外侧边缘处向上延伸的外侧上环筒122,自横板120径向外侧边缘处向下延伸的外侧下环筒124。横板120靠近驱动轴14径向内侧向上设置内侧上环筒121,横板120靠近驱动轴14径向内侧向下设置内侧下环筒123。横板120的边缘被上壳体101与下壳体102所夹持。外侧上环筒122嵌入上壳体101的底部内侧壁面,外侧下环筒124嵌入下壳体102的顶部内侧壁面,以通过过盈配合或者螺栓横向贯穿上壳体101与内侧上环筒121,过盈配合或者螺栓横向贯穿下壳体102与外侧下环筒124的方式,将上壳体101、连接套筒12及下壳体102予以可靠连接,以形成一个圆柱体。
内侧上环筒121嵌设轴承181,轴承181与第二电机的动子131之间设置套设在驱动轴14外侧的轴套182。内侧下环筒123嵌设轴承181,轴承181与第一电机的动子161之间设置套设在驱动筒15外侧的轴套182。驱动筒15的顶部被横板120所隔离。动子131沿其纵长延伸方向的两个端部分别设置套设在驱动轴14上的轴套182,动子162沿其纵长延伸方向的两个端部分别设置套设在驱动轴14上的轴套182。顶盖11位于上壳体101的内部形成环壁115以收容轴承181。轴承181与动子131之间的驱动轴14套设轴套182,以限制驱动轴14在转动过程中沿竖直方向发生位移或者窜动。同理所述,底盖17形成环壁118以收容轴承181,并在动子131与轴承181之间的驱动轴14上套设轴套182,以增加第一电机与第二电机转动时的稳定性。顶盖11开设若干通孔119,以通过通孔119及螺栓(未示出)将整个弥雾喷洒装置连接至作业装置。作业装置在实施对待喷洒对象进行喷洒作业过程中,可悬挂一个或者多个弥雾喷洒装置,每个弥雾喷洒装置的下方区域均形成一个独立的雾滴区域或者多个相互交叉的雾滴区域(参图10所示)。
在本实施例中,第一电机独立驱动第一雾化盘21及第二雾化盘22以第一转速并沿第一设定方向转动,从而由第一雾化盘21输出具第一目标粒径的第一雾滴1。第二电机独立驱动第三雾化盘23以第二转速并沿第二设定方向转动,以通过梳齿232对由第二雾化盘22所输出的雾滴予以调节,以输出具第二目标粒径的第二雾滴2。第一电机配置独立驱动第三雾化盘23的驱动轴14,第二电机配置套设于驱动轴14外部并独立驱动第一雾化盘21与第二雾化盘22的驱动筒15,驱动装置100与雾化装置200之间设置嵌设一防水件37。驱动装置100中位于下方的第一电机独立驱动第一雾化盘21与第二雾化盘22沿第一设定方向整体转动,驱动装置100中位于上方的第二电机独立驱动第三雾化盘23沿第二设定方向转动。第一设定方向与第二设定方向相反,且第一转速与第二转速可以相同也可以不同。当第一设定方向为顺时针时,第二设定方向即为逆时针。通过改变第一电机与第二电机的转动方向及转速,可对第一雾滴1与第二雾滴2所具有的不同目标粒径予以进一步的细腻调节。改变第一电机与第二电机的转动方向及转速由图2中的粒径调节信号予以确定。
位于上壳体101内的第二电机配置纵向贯穿底盖17的驱动轴14。驱动轴14向下延伸穿过进药装置300驱动第三雾化盘23转动。驱动装置100与雾化装置200之间设置嵌设一防水件37,以防止液体沿着驱动轴14进入驱动装置100内部。进药装置300形成内流道32的径向内侧形成外卡持环36,外卡持环36与下壳体102的底盖17靠近各雾化盘一侧设置的内卡持环171形成过盈配合,从而将进药装置300形成内流道32与外流道31的圆环形敞口倒扣于雾化装置200上方,使得进药装置300设置于雾化装置200与驱动装置100之间,并将进药装置300所具有的圆环形端面与底盖17贴合。
进药装置300形成的外流道31与内流道32朝向各雾化盘布置,进药装置300固持于下壳体102的端部,并具体为固持于下壳体102的底部。第一雾化盘21包括第一圆盘体210及呈放射状弧形排布且环形设置于第一圆盘体210边缘处的多个第一导流板214。第一圆盘体210的径向内侧设置分隔环211,分隔环211形成供驱动轴14向下贯穿的分流孔212。结合图14所示,分隔环211向上隆起,并沿远离第一雾化盘21表面渐缩,从而通过分隔环211将内流道32和外流道31分隔,以隔离内流道32和外流道31向下输送的液体。分隔环211的顶部边缘至少向上延伸过第三环壁303与第二环壁302之间所形成的环形隔离区域。第二环壁302压持于分隔环211的扇环面上,从而保证外流道31向下输送的液体不会进入第二雾化盘22,以确保外流道31向下输送的液体仅进入到第一雾化盘21。结合图14与图16所示,第三环壁303及第四环壁304沿垂直方向延伸的长度相等,第一环壁301及第二环壁302沿垂直方向的高度相等,且第三环壁303及第四环壁304沿垂直方向延伸的长度大于第一环壁301及第二环壁302沿垂直方向延伸的长度。在其他实施例中,第一环壁301与第二环壁302的长度可以不同,第三环壁303与第四环壁304的长度也可以不同。从而使得内流道32向下输送的液体在分隔环211的阻挡下仅流入位于下方的第二雾化盘22的表面而不会窜入第一雾化盘21的表面,外流道31向下输送的液体也仅流向第一雾化盘21而不会窜入第二雾化盘22。
第二雾化盘22包括第二圆盘体220,且第二圆盘体220径向向内呈向上收拢状并在靠近驱动筒15的径向内侧形成向上布置的圆环体25。圆环体25至少向上延伸过第四环壁304的底部边缘,以防止内流道32向下输送的液体接触到驱动轴14。位于连接筒24底部末端的圆环外壁面上开设一圈凹槽241,并可在凹槽241中嵌设O型密封圈(未示出),以组织外部沙尘等杂质通过连接筒24与圆环体25之间的间隙进入到雾化装置200内部。
参图14及图15所示,第三环壁303与第四环壁304形成缺口38,缺口38提供以人工或者机械化方式安装多个螺栓248的操作空间。使得螺栓248可穿过缺口38逐一安装并挤压弹片244,通过整体旋转雾化装置200以将全部的四个螺栓248安装完毕。驱动筒15位于靠近雾化装置200的底部尾端处设置与圆环体25卡持(例如以过盈配合方式连接)或者通过螺栓锁定等现有技术予以固定连接的连接筒24,连接筒24形成供驱动轴14向下贯穿的腔体240,且连接筒24的顶部通过若干缺口246所形成的两个、三个或者数量更多的弹片244。弹片244的顶部抵靠防水件37与驱动轴14相互接触的内环部,防水件37横向延伸过圆环体25并形成向上延伸并围合在卡持环36径向外侧的外环部,以提高防水效果。连接筒24的底部嵌设轴承188,轴承188的底部设置挡圈142,挡圈142用于限制轴承188沿中轴线1000方向上的移动,同时还起到阻止外部灰尘、油污进入到连接筒24内部。
结合图13及图20所示,驱动轴14向下延伸至下垂座234。下垂座234内部形成供驱动轴14向下贯穿的通道2340,驱动轴14位于其底部的末端形成锁紧槽140,并通过螺栓2341横向贯穿下垂座234并抵接在锁紧槽140上,以实现驱动轴14与第三雾化盘23的可靠连接。结合图14及图19所示,圆环体25的顶部设置围合连接筒24的紧缩段的锁止环245,锁止环245开设供螺栓248径向向内贯穿并具内螺纹的通孔。螺栓248旋入具螺纹的通孔并径向向内挤压多个弹片244,以通过多个弹片244共同抱持驱动筒15。连接筒24将第一雾化盘21及第二雾化盘22与第三雾化盘23予以隔离。下壳体102靠近进药装置300的一端端部形成底盖17,下壳体102靠近进药装置300的一端端部形成内卡持环171,内卡持环171视为底盖17的一部分。
参图15所示,卡持环36中心处形成供内卡持环171向下塞入的通道360。卡持环36形成与内卡持环171的外壁面以过盈配合方式卡接的环壁面361,从而将进药装置300其所形成的内流道32及外流道31的开口向下的姿态与驱动装置100轴向可靠装配。结合图2、图13、图15至图17所示,该雾化装置200包括同轴设置的第一雾化盘21与第二雾化盘22,第一雾化盘21远离第二雾化盘22的表面设置分隔环211,分隔环211形成供驱动装置100的驱动轴垂直延伸过分隔环211的分流孔212。图2中药液进入至进药装置300,外流道31与内流道32倒扣设置于分隔环211的径向外侧与径向内侧,以通过外流道31与内流道32独立地向第一雾化盘21与第二雾化盘22以目标流量分配方式输送液体(即药液)。
尤其的,在本实施例中,所谓“以目标流量分配方式输送液体”是指:基于外流道31为第一雾化盘21,内流道32为第二雾化盘22所独立分配液体流量,外流道31和内流道32的流道可通过进液管333中与内流道32及外流道31连通的第一进液通道331及第二进液通道332的横截面大小自适应地分配流量大小,甚至进行调整流量大小,从而通过图15至图17的结构实现液体分流及目标流量的调节,以基于分流的液体及目标流量的调节最终借助第一雾化盘21与第二雾化盘22形成可分配流量配比的具第一目标粒径的第一雾滴1与具第二目标粒径的第二雾滴2。
在本实施例中,该方法还包括:根据靶标生物数据确定无人机所使用的药液种类及浓度。本实施例中的药液包括农药或者营养液。结合图18所示,无人机可携带多种农药并通过电磁阀且切换装置(未示出),将作业地块中待喷洒对象所需要的不同种类的农药进行切换,切换装置通过独立管道连接至泵51和/或泵52,鉴于电磁阀且切换装置均为非常成熟的现有技术,在此不予以展开叙述。用于控制连接泵51及泵52的电磁阀均可被单独打开或者关闭,或者同时打开,从而实现不同目标粒径的两种雾滴的输出以及一种目标粒径的一种雾滴的输出,并对待喷洒对象执行喷洒作业。本方法可通过具第一目标粒径的第一雾滴1和/或具第二目标粒径的第二雾滴2对待喷洒对象执行喷洒作业。
结合图19所示,第二导流板221凸设若干定位块222,第一雾化盘21开设收容定位块222的定位孔213,通过定位块222嵌入定位孔213中,以实现第一雾化盘21与第二雾化盘22的活动装配,并易于拆装。进一步的,定位块222设置于第二导流板221上,避免定位块222阻碍流体流动。驱动轴14的末端固定第二雾化盘22,以通过位于下方的第二雾化盘22同步驱动位于上方的第一雾化盘21同时高速转动。定位孔213及定位块222也呈螺旋状排布,以提高上下装配的第一雾化盘21与第二雾化盘22所形成的雾化装置200的结构稳定性。为了进一步提高稳定性,还可以通过黏胶等方式将第一雾化盘21与第二雾化盘22固定。
在通常使用状态下,第一雾化盘21位于第二雾化盘22的上方,第一雾化盘21与第二雾化盘22上下嵌套并被驱动筒15同步驱动以实现高速转动。具体的,第一雾化盘21与第二雾化盘22的转动速度可为20000转/分。第一雾化盘21远离第二雾化盘22的表面设置若干间隔设置的第一导流板214,第一导流板214形成若干第一导流槽215,第二雾化盘22靠近第一雾化盘21间隔设置若干第二导流板221,第二导流板221形成若干第二导流槽225,第一导流槽215的数量小于第二导流槽225的数量,通过导流槽数量的差异,使得第一雾化盘21和第二雾化盘22输出的雾滴粒径不相同,从而获得可变流量的不同雾滴粒径的雾滴。第一导流板214与第二导流板221以驱动轴14的中轴线为基准,呈放射状弧形排布,且第一导流槽215与第二导流槽225由内向外呈渐扩状,第二导流板221径向向内错位布置,第一导流槽215的排布方向与第二导流槽225的排布方向相反,可以进一步扩大目标雾滴粒径可调范围。
第一导流板214与第二导流板221在俯视角度下彼此所呈现的旋转方向是相反的,如图13所示,因此第一导流槽215与第二导流槽225在俯视角度下彼此所呈现的旋转方向也是相反。此种旋转相反的布局方式能够使其中一个雾化盘的旋转方向与驱动轴14转动方向相反,液体形成更大的科氏加速度,进而使得基于离心力撕裂液体所形成的雾滴(或者液滴)具有更大的惯性。例如,当第二导流板221的旋转方向与第二雾化盘22的转动方向相反时,当雾滴从第二导流槽225被横向甩出时,提高对第二雾滴2的剪切效应,改善对雾滴的雾化效果,以进一步降低雾滴的粒径,增大雾滴的粒径范围分布。结合图19所示,第一导流板214与第一导流槽215沿彼此弧形轮廓径向向内的延伸方向上所形成的弧长相对于第二导流板221与第二导流槽225沿彼此弧形轮廓径向向内的延伸方向上所形成的弧长较短,且第一导流板214与第一导流槽215沿彼此弧形轮廓径向向内的延伸方向上不延伸至分隔环211。所有第一导流槽215由内向外呈渐扩状,第二导流槽225也由内向外呈渐扩状。可以理解,通过上述第一雾化盘21和第二雾化盘22的设计,能保证第一雾化盘21喷洒的第一雾滴1的粒径大于第二雾化盘22喷洒的第二雾滴2的粒径,从而可以通过一个仅包含一个电机的雾化装置200实现两种雾滴粒径的效果;并且,通过第一雾化盘21和第二雾化盘22所分别设置的第一导流板214和第二导流板221旋转方向相反的设计,可以增大两种雾滴粒径(即第一雾滴1与第二雾滴2)的差异。
参图15至图17所示,进药装置300包括外向内依次布置的第一环壁301、第二环壁302、第三环壁303和第四环壁304,第一环壁301与第二环壁302围合形成外流道31,第三环壁303与第四环壁304围合形成内流道32,以及进液管333。进液管333包括分别连通内流道32的第一进液通道331及连通外流道31的第二进液通道332,第一进液通道331与第二进液通道332分别独立连接用于能够以目标流量分配方式泵入液体的泵液系统。进药装置300的底部形成隔离的外流道31与内流道32。泵液系统可包括泵51与流量计53,泵51可选自蠕动泵、隔膜泵等现有技术中任意一种用于泵送液体的循环装置。当然可以选用包含具有流量统计功能的循环装置以省略前述流量计53。循环装置通过管道连接一种或者几种盛有不同药液的药箱(未示出)。
结合图17与图18所示,泵51与流量计53所组成的泵液系统将液体泵入第一进液通道331并沿图5中箭头32a所示出的路径充满内流道32。泵52与流量计54所组成的另一个独立的泵液系统将液体泵入第二进液通道332,并沿图5中箭头31a所示出的路径充满外流道31。外流道31与内流道32中的液体向下分别独立输送至第一雾化盘21与第二雾化盘22。为了减轻进药装置300质量,在第二环壁302与第三环壁303且靠近驱动装置100的端面开设镂空部39。
在另一实施例中,通过进液管333一端连接用于能够以可变量方式泵入液体的泵液系统(图未示),同时另一端同时连接第一进液通道331及第二进液通道332,通过第一进液通道331及第二进液通道332的横截面大小分配由外流道31向第一雾化盘21分配的目标流量,以及由内流道32向第二雾化盘22分配的目标流量。通过第一进液通道331及第二进液通道332的横截面大小的区分,以实现内流道32和外流道31的流量分配,分流孔越大,则分配至第一雾化盘21(第二雾化盘22)的流量就越大,则通过第一雾化盘21或者第二雾化盘22通过旋转离心所形成的具有不同目标粒径的雾滴配比也越大,仅需一个泵液系统即可实现不同流量控制,减小配件成本,降低成本。进一步的,第一雾化盘21高速旋转所产生的具第一目标粒径的第一雾滴1粒径随着第二进液通道332横截面的增大而增大,第二雾化盘22高速旋转所产生的具第二目标粒径的第二雾滴2的粒径随着第一进液通道331的横截面的减小而减小。通过改变第一进液通道331与第二进液通道332横截面大小的方式,实现变量喷洒的同时还可以灵活地控制雾滴粒径大小。
参图19与图20所示,第三雾化盘23包括圆环体230,下垂座234,连接下垂座234与圆环体230并呈轴对称分布的若干辐条236,以及若干竖直向上并环形均匀设置的梳齿232,辐条236与圆环体230共同围合形成若干呈轴对称分布的镂空部235。第三雾化盘23还包括梳齿环231,全部梳齿232固定连接于梳齿环231,圆环体230形成供梳齿232活动向上贯穿的一圈收容孔。在本实施例中,通过在第三雾化盘23中设置若干呈轴对称分布的镂空部235,不仅降低了第三雾化盘23的质量,还使得第三雾化盘23的质量被大部分分布于驱动轴14的中轴线1000附近以及圆环体230附近,从而确保了第三雾化盘23在高速转动过程中的稳定性,有效地遏制了第三雾化盘23发生共振及抖动的现象。下垂座234至少部分位于辐条236的下方,由此进一步降低了第三雾化盘23的重心,从而进一步提高了第三雾化盘23高速转动过程中的稳定性,提高了第三雾化盘23的梳齿232对第二雾化盘22所形成的第二导流槽225横向甩出所形成的第二雾滴2的二次雾化效果,从而进一步提高了改变第二雾滴2所具有的第二目标粒径的调节能力。由于第二电机的转速与转动方向独立于第一电机,因此可通过调整第二电机的转速,对具有的第二目标粒径的第二雾滴2的粒径予以更为精确的调节。
第三雾化盘23的转动方向及转速独立受控于第二电机,因此通过提高或者降低第二电机的转速,以调高或者降低第三雾化盘23的转速,从而对调整至少部分遮挡第二导流槽225的梳齿232对第二雾化盘22旋转产生的第二雾滴2的粒径及粒径分布区间,从而提高梳齿232对第二雾滴2的二次雾化效果。需要说明的是,随着第二电机转速度的提高或者降低,可对具有第二目标粒径的第二雾滴2所具有的粒径进行调整,且这种调整可以是增大具第二目标粒径的第二雾滴2的粒径,也可以是降低具第二目标粒径的第二雾滴2的粒径。
通过本实施例所揭示的方法,不仅可以通过大颗粒雾滴的靶向性直接将雾滴附着于叶片上,还可以通过小颗粒雾滴的漂移特性使雾滴穿透厚冠层且附着于叶片背面,同时还可以根据需要分配大颗粒雾滴(即第一雾滴1)和小颗粒雾滴(即第二雾滴2)的配比,显著地提高了农作物执行农药喷洒、营养液喷洒等各种喷洒作业的喷洒适用性和喷洒效果。该方法实现了在对待喷洒对象执行喷洒作业的整个过程中动态调整沿设定的作业路径向任一作业点喷洒的雾滴粒径和/或雾滴粒径配比,从而获得确定合理的喷洒策略,提高了对待喷洒对象精确且高效的喷洒作业,降低喷洒作业对环境所可能造成的污染等诸多缺陷。
实施例二
结合图3所示,本实施例揭示了一种弥雾喷洒方法的一种变形例。
本实施例所揭示的方法与实施例一相比,其主要区别在于,在本实施例中,粒径调节信号由作业喷幅、作业流量及待喷洒对象数据共同确定,并通过作业喷幅、作业流量及粒径调节信号共同确定实时作业高度,以动态调整无人机按照实时作业高度作业。通过作业喷幅W、作业流量Q,确定第一雾滴1的第一目标粒径D1和第二雾滴2的第二目标粒径D2和第一雾滴1与第二雾滴2的配比R,通过无人机所获取的待喷洒对象数据,进一步确定第一雾滴1的第一目标粒径D1和第二雾滴2的第二目标粒径D2和第一雾滴1与第二雾滴2的配比R和作业高度,以使无人机沿着作业路径按照该作业高度飞行作业实现精准作业。作业流量Q等于第一雾化盘21旋转所形成的全部第一雾滴1的作业流量Q1与第一雾化盘22旋转所形成的全部第二雾滴2的作业流量Q2之和。
具体的,作业流量Q1越大,第一雾滴1所具有的第一目标粒径D1越大,作业喷幅W越大,此时无人机根据待喷洒对象数据确定植株的生长阶段数据、冠层宽度数据、管冠层厚度数据、植株叶面稀疏数据中的一种或者几种待喷洒对象数据确定无人机执行喷洒作业合理的作业高度。例如,如果植株冠层较小,则可适当降低作业高度,从而避免作业喷幅W过大,造成药害。同理所述,作业流量Q2越大,第二雾滴2所具有的第二目标粒径D2越大,作业喷幅W越大,例如,如果植株冠层较小,则可适当降低作业高度,避免作业喷幅过大,造成药害;或者适当减小第一雾滴1的配比R1,以缩小作业喷幅W。作业喷幅W由第一雾滴1和/或第二雾滴2单独确定或者共同确定,当弥雾喷洒装置同时输出第一雾滴1与第二雾滴2时,作业喷幅W仅由第一雾滴1在雾滴区域的横向宽度予以定义。
需要说明的是,作业高度具有预设值,当作业高度超过预设值,则其对作业喷幅W不会有影响,考虑其他因此调整作业喷幅W。进一步的,由于作业流量Q增大,相应的环境数据对应的影响将会缩小,故如果环境温度升高,可适当降低雾滴粒径及其配比的调整作业喷幅W,甚至不调整雾滴粒径及其配比;同理,风速增大时也是如此,不再赘述。
基于此,通过作业喷幅W、作业流量Q及待喷洒对象数据,可确定粒径调节信号和作业高度。如果预先获得所有的待喷洒对象数据,可预先规划粒径调节信号和作业高度,以实时动态控制无人机飞行及喷洒作业,如果可实时获得待喷洒对象数据,则可实时动态确定粒径调节信号和作业高度,进而根据实时确定的粒径调节信号和作业高度对待喷洒对象进行精准作业,保证每个待喷洒对象上具有适配的两种雾滴所具有的目标粒径和配比,甚至仅输出第一雾滴1或者仅输出第二雾滴2。
如图3所示,决策单元62设置于后台设备,并可具体设置于云平台63中。检测单元61与弥雾喷洒装置6整体设置于无人机中。检测单元61检测待喷洒对象所对应的待喷洒对象数据,并将待喷洒对象数据作为检测数据输入云平台63的数据库631中,决策单元62从数据库631中获取靶标生物数据及待喷洒对象数据,以由决策单元62确定粒径调节信号。粒径调节信号由部署于云平台63中的决策单元62以无线方式直接发送至弥雾喷洒装置6,或者决策单元62将粒径调节信号以无线方式直接发送至终端设备66,并由终端设备66转发至弥雾喷洒装置6。最终由弥雾喷洒装置6输出具适配配比R的第一目标粒径的第一雾滴1和/或具第二目标粒径的第二雾滴2。本实施例中的方法与实施例一中具有相同部分的技术方案,请参实施例一所述,在此不再赘述。
实施例三
结合图4所示,本实施例揭示了一种弥雾喷洒方法的另一种变形例。
本实施例所揭示的方法与实施例一和/或实施例二相比,尤其与实施例一相比,其主要区别在于,在本实施例中,对作业地块中的环境数据的检测由检测单元61独立执行或者与云平台63共同执行。检测单元61同时检测待喷洒对象数据并输入决策单元62,并由决策单元62动态生成粒径调节信号,以动态调整沿设定的作业路径向任一作业点喷洒的雾滴粒径和/或雾滴粒径配比。本实施例中的方法与实施例一和/或实施例二中具有相同部分的技术方案,请参实施例一和/或实施例二所述,在此不再赘述。
实施例四:
本实施例揭示了执行前述任一项实施例所揭示的弥雾喷洒方法的一种弥雾喷洒装置6。该弥雾喷洒装置6包括同轴驱动的第一雾化盘21和第二雾化盘22,采用如实施例一至实施例三中任一个实施例所揭示的一种弥雾喷洒方法调整雾滴粒径和/或雾滴粒径配比,以通过第一雾化盘21产生第一目标粒径的第一雾滴1,同时通过第二雾化盘22产生第二目标粒径的第二雾滴2。弥雾喷洒装置6的具体结构及技术方案参实施例一所述。该弥雾喷洒装置6可被固定于无人机或者无人车等作业装置。本实施例中的弥雾喷洒装置与实施例一~实施例三中具有相同部分的技术方案,请参前文所述,在此不再赘述。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明,它们并非用以限制本发明的保护范围,凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (12)

1.一种弥雾喷洒方法,其特征在于,包括:
获取待作业地块所属的靶标生物数据;
根据所述靶标生物数据生成初始化粒径配置数据,所述初始化粒径配置数据包括至少两种雾滴的目标粒径及雾滴粒径配比;
至少通过无人机所获取的待喷洒对象数据生成粒径调节信号,以动态调整沿设定的作业路径向任一作业点喷洒的雾滴粒径和/或雾滴粒径配比,其中,任一作业点沿竖直方向形成雾滴区域,所述雾滴区域的任一喷洒平面上分布至少两种目标粒径的雾滴。
2.根据权利要求1所述的弥雾喷洒方法,其特征在于,所述初始化粒径配置数据由靶标生物数据及环境数据共同确定。
3.根据权利要求2所述的弥雾喷洒方法,其特征在于,所述靶标生物数据通过无人机携带检测单元按照设定作业路径掠过待作业地块上方而获得;所述待喷洒对象数据通过无人机携带检测单元实时获取。
4.根据权利要求2所述的弥雾喷洒方法,其特征在于,所述初始化粒径配置数据包含具第一目标粒径的第一雾滴及具第二目标粒径的第二雾滴及其配比,所述粒径调节信号包括确定第一雾滴的第一目标粒径、第二雾滴的第二目标粒径或者雾滴粒径配比中的一个或多个信号,所述第一目标粒径为10~60微米,所述第二目标粒径为60~150微米。
5.根据权利要求1或者2所述的弥雾喷洒方法,其特征在于,所述粒径调节信号由作业喷幅及待喷洒对象数据共同确定,并通过所述作业喷幅及粒径调节信号共同确定无人机的实时作业高度,以动态调整所述作业高度。
6.根据权利要求5所述的弥雾喷洒方法,其特征在于,所述粒径调节信号由作业喷幅、作业流量及待喷洒对象数据共同确定,并通过所述作业喷幅、作业流量及粒径调节信号共同确定实时作业高度,以动态调整所述无人机按照实时作业高度作业。
7.根据权利要求1所述的弥雾喷洒方法,其特征在于,所述方法还包括:根据所述靶标生物数据确定无人机所使用的药液种类及浓度。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的弥雾喷洒方法,其特征在于,所述待喷洒对象数据包括:植株生长阶段数据、植株冠层宽度数据、植株冠层厚度数据、植株冠层高度数据、植株叶面稀疏数据中的一种或者几种组合。
9.根据权利要求2所述的弥雾喷洒方法,其特征在于,所述靶标生物数据包括:虫害种类数据、病菌数据、杂草数据中的一种或者几种组合;所述环境数据包括:天气数据、时间数据、季节数据中的一种或者几种组合;所述天气数据包括地块所属的气温数据、气压数据、风向数据、风速数据或者降雨量数据中的一种或者几种组合。
10.根据权利要求2所述的弥雾喷洒方法,其特征在于,至少将所述靶标生物数据保存于后台设备的数据库中,所述后台设备包括:数据中心、服务器或者云平台;所述待喷洒对象数据及环境数据通过有线或无线的方式获得。
11.根据权利要求2所述的弥雾喷洒方法,其特征在于,还包括:通过配置初始化粒径配置数据并包含决策逻辑的决策单元接收靶标生物数据、环境数据及待喷洒对象数据,并基于接收的靶标生物数据、环境数据及待喷洒对象数据按照决策逻辑生成粒径调节信号,以对所述初始化粒径配置数据予以调整,其中,所述决策单元设置于后台设备或无人机。
12.一种弥雾喷洒装置,其特征在于:
包括同轴驱动的第一雾化盘和第二雾化盘,采用如权利要求1至11中任一项所述的弥雾喷洒方法调整雾滴粒径和/或雾滴粒径配比,以通过所述第一雾化盘产生第一目标粒径的第一雾滴,同时通过所述第二雾化盘产生第二目标粒径的第二雾滴。
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