CN114096153B - 用于分配液体的农业设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将待喷洒的液体产品分配到诸如农业田地的表面上的农业设备和方法，该农业设备包括：至少一个杆，其包括用于运输液体产品的纵向供应管线和多个喷嘴；压力调节单元，其被配置为用于控制一个或更多个相关联的喷嘴的打开和关闭；定位系统，其被配置为提供位置数据，其中位置数据包括农业设备的实时位置和时间戳；检测系统，其位于杆上和/或农业设备的前方，并被配置为提供包括关于待喷洒表面的信息的检测数据；和地图生成器，其被配置为基于检测数据和位置数据生成对表面的基于光栅的表示，该表示包括多个光栅元素，其中每个光栅元素包括与该光栅元素相关联的位置数据。

Description

用于分配液体的农业设备和方法

本发明涉及一种用于分配液体的农业设备和一种使用这种设备在待喷洒的表面(例如农业田地)上分配液体产品的方法。本发明适用于农业田地，以便用液体植物检疫产品(例如肥料或杀虫剂或其它类型的产品)喷洒田地。

实践中已知用于将液体分配到诸如农业田地的田地表面上的农业设备。这种设备包括喷洒杆(spray boom)，或者简称杆，杆包括用于输送待分配液体的多个连续导管。连续的导管一起形成纵向供应管线，该纵向供应管线从液体产品供应源到位于杆上的喷洒喷嘴。喷洒喷嘴被配置成将液体产品分配到目标上，目标可以由植物(包括作物和杂草)形成，植物位于待喷洒的农业田地上。通常，喷嘴和目标物体之间的距离约为25cm、37.5cm或50cm，以获得良好的喷洒结果。

在操作过程中，液体产品从产品供应源(例如储罐)中提取，随后通过由导管形成的纵向供应管线泵送到喷洒喷嘴或喷嘴。为了确定每个处理过的表面单元的喷洒的液体产品的恒定总流速，纵向供应管线中的压力需要与杆(以及因此设备)沿着农业田地距离的行进速度的平方成比例。这通常通过使用一个或更多个旁通阀和/或不同的供应管线来实现，以在纵向供应管线的整个长度上保持所需的压力。传统的杆可能长达36m，甚至55m，这需要大量的技术措施来保持纵向供应管线在其整个长度上的压力。

为了减少环境影响和与喷洒田地相关的成本，需要增加对待分配的液体的量和位置的控制。

为了解决这个问题，可以在农业设备上安装一个或更多个检测系统，其可以检测杆前方的植物。当检测到待喷洒的植物时，设备的控制单元将启动与检测系统相关联的一个或更多个喷嘴，以在农业机械已经移动预定距离时开始分配，所述一个或更多个喷嘴是检测时与检测到的植物成一直线的喷嘴。预定距离基于检测系统的视野内的田地和杆之间的距离以及喷嘴的行进速度和杆高。

上述设备的缺点是，该系统经常导致分配时杆的预期位置和杆的实际位置不匹配。这主要是由于该设备在例如路线和移动速度方面的固有偏差，还由于杆(例如钳口)的移动。结果，错过了待喷洒的植物，而不应该被喷洒的植物被喷洒。可以通过(大大)增加喷洒裕度来提供解决方案，例如，更大的表面积与检测到的植物相关联。这种解决方案将导致待喷洒植物的喷洒率增加，但也将增加被喷洒但不应被喷洒的植物的数量。

本发明旨在通过提供一种能够更精确地分配液体产品的设备来避免或至少显著减少上述问题。

为此，本发明提供了一种用于将待喷洒的液体产品分配到表面(诸如农业田地)上的农业设备，该设备包括：

-至少一个杆，其包括用于运输液体产品的纵向供应管线和沿着杆定位的多个喷嘴，其中每个喷嘴可操作地连接到纵向供应管线并且具有喷嘴分配范围；

-液体产品供应源，其连接到纵向供应管线，用于向纵向供应管线供应待喷洒的液体；

-压力调节单元，其包括至少一个喷嘴控制单元，该至少一个喷嘴控制单元被配置为控制一个或更多个相关联的喷嘴的打开和关闭，以在与喷嘴相关联的喷嘴分配范围上分配液体；

-定位系统，其被配置为提供位置数据，其中位置数据包括农业设备的实时位置和时间戳；

-检测系统，其位于杆上和/或所述农业设备的前方，并被配置为提供包括关于待喷洒表面的信息的检测数据；

-地图生成器，其可操作地连接到检测系统和定位系统，用于分别接收检测数据和位置数据，其中地图生成器被配置为基于检测数据和位置数据生成表面的基于光栅的表示(raster-based representation)，表示包括多个光栅元素(raster elements)，其中每个光栅元素包括与光栅元素相关联的位置数据和检测数据；

-存储器，其被配置为存储基于光栅的表示；

其中所述压力调节单元和/或所述至少一个喷嘴控制单元可操作地连接到所述定位系统和存储器，并且还被配置成：

-从所述定位系统接收实时位置信息；

-基于实时位置信息、基于光栅的表示以及喷嘴相对于实时位置信息的位置，为每个光栅元素选择在特定时间与该光栅元素相关联的喷嘴；和

-打开选定的喷嘴，以在特定时间将液体量分配到与光栅元素相关联的表面。

注意，包括关于待喷洒表面信息的检测数据可以包含一个或更多个分配目标，例如植物或杂草、土壤类型、温度指示、作物生长阶段、其他土壤数据等等。

应当理解，诸如喷洒目标、喷洒对象、分配目标等术语，将在本发明的上下文中互换使用。

还应注意，在本发明的上下文中，表面的基于光栅的表示可以包括任何能够以连续且不重叠的方式划分田地表面的表示，例如网格、光栅和其他基于多边形的表示。

根据本发明的设备的优点在于，对分配液体的喷嘴的选择基于实时位置信息以及在基于光栅的表示中实现的检测信息。换句话说，在分配时，检查设备的(实时)位置，以确定在当前位置喷洒了正确量的液体。这是通过基于位置和所述表示选择位于待喷洒的特定光栅元素上方的喷嘴，并控制喷嘴喷洒与特定光栅元素相关联的液体量来实现的。

根据本发明的设备的另一个优点是，表示(更具体地说，其光栅元素)可以被存储以供后续使用。光栅元素包含关于在该特定光栅元素上检测到的植物的特定信息(例如光栅元素所表示的区域内存在的不同植物的数量、包含的植物类型等)，并且还可以包含光栅元素所表示的特定区域的其他相关信息。

基于光栅的表示的另一个优点是，通过分析不同光栅元素之间的差异，地图允许对整个田地的情况进行详细分析。为此，优选地，基于光栅的表示被传输到远程设备，例如农民的计算设备，使得可以使用适当的软件来分析数据。这种分析可以进一步提高产量。

注意，如上所述的设备的位置可以是例如由全球定位系统(GPS)确定的“绝对”位置或全球位置，还可以构成可以使用(本地)标记确定的在田地上的相对位置或相对于农业设备的位置。

还应注意，为了本发明的目的，术语“喷洒范围”应理解为喷嘴能够分配的区域。因此，术语喷洒范围也可以理解为包括类似的措辞，例如喷洒表面、空间范围、空间喷洒范围或空间喷洒表面。它限定了空间位置，该空间位置由喷嘴和/或喷嘴相对于待喷洒田地的距离决定。因此，术语喷洒范围指的是(主要为)锥形或金字塔形形式，其顶点靠近分配液体的喷嘴开口。

还应注意的是，检测系统位于杆上和/或农业设备的前方，当例如农业设备的其他元件(部分地)位于杆之前时。

在一个实施例中，压力调节单元和/或喷嘴控制单元还被配置为通过将喷嘴沿着杆的布局与动态杆模型和/或杆传感器数据结合在一起来获得喷嘴相对于农业设备位置的位置。

在另一个实施例中，农业设备包括位于每个杆上的一个或更多个杆定位单元，并且该农业设备被配置成收集杆传感器数据并将杆传感器数据发送到压力调节单元和/或喷嘴控制单元。

注意，杆定位系统包括例如全球定位系统或本地定位系统。

在另一个进一步的实施例中，农业设备包括一个或更多个陀螺仪，该陀螺仪被配置为收集杆传感器数据并将杆传感器数据发送到压力调节单元和/或喷嘴控制单元。

由于杆的运动，如偏航、摇摆和其他运动，喷嘴的位置相对于农业设备的中心发生变化。换句话说，喷嘴相对于农业设备中心的位置不是静态的，而是动态的。通过获得喷嘴相对于农业设备的位置的位置，它们的位置信息可以用于适应杆相对于设备的运动，导致更高的喷洒精度。

在根据本发明的实施例中，检测数据可以包括关于以下中的一个或更多个的信息：植物(例如检测到的待喷洒的杂草和作物)、土壤类型、湿度水平、土壤温度等。

检测系统可以被配置为收集与田地植物生长相关的所有类型和种类的信息，并由此收集田地产量的信息。这可能包括关于植物的信息，尤其是作物和(不需要的)杂草，但也可能包括关于田地本身的相关信息，例如土壤状况。土壤状况可能包括温度、湿度甚至土壤类型。

注意，基于光栅的表示可以是就地生成的表示，或者可以是在农业设备操作期间借助于地图生成器更新的预生成表示。这种预先生成的地图可以例如构成在较早季节期间收集的特定田地的数据，并且只需要更新到当前环境。也可能是地图生成步骤期间(农民在季节开始时执行)进行预先生成的表示。

还应注意，表面的基于光栅的表示可以将光栅元素的位置信息表示为全球位置、相对于田地(使用(本地)标记来指示原点)的位置或者相对于农业设备的位置。

在根据本发明的实施例中，基于光栅的表示由地图生成器存储在存储器中。

在根据本发明的实施例中，光栅元素还包括检测数据，并且其中压力调节单元和/或至少一个喷嘴控制单元至少基于与光栅元素相关联的检测数据来计算针对每个光栅元素待喷洒的液体量。

注意，检测数据可以包括一个或更多个被检测的植物特征，例如植物类型、植物大小、植物生长阶段、植物缺陷。

还应注意，可以针对检测数据中存在的每种植物单独确定一种或更多种植物特征。

通过至少基于检测数据为每个光栅元素计算待喷洒的液体量，可以基于检测到的植物、土壤类型、生长阶段等来调整待喷洒的液体量。这具有这样的优点，即该液体量被调整成最适合每个光栅元素中的局部环境。

在根据本发明的实施例中，检测系统可以包括：沿着杆和/或在农业设备前方定位的多个图像记录设备，其中多个图像记录设备中的每一个被配置为捕捉表面的一部分的图像，以及连接到多个图像记录设备的图像处理设备，其中所述图像处理设备被配置为接收和处理来自所述多个图像记录设备的图像，其中所述处理包括在所捕捉的图像上识别植物，例如作物和杂草，并且其中所述地图生成器被配置为将每个被识别的植物与地图中的光栅元素相关联。

使用具有图像处理设备的基于照相机的检测系统的优点在于，可以基于图像识别软件容易地检测植物的数量和/或类型。这允许通过使液体适应表示中的一个或更多个基于光栅的元素的特定需求来更具体地处理田地的表面。

通过使液体(量)适应表示中的一个或更多个基于光栅的元素的特定需求，可以在基于植物的标准上适应液体量，从而防止在单独的植物的标准上“喷洒不足”或“喷洒过度”。

另一个优点是，通过将每个被识别的植物与地图中的光栅元素相关联，并且通过基于实时位置信息、基于光栅的表示以及喷嘴相对于实时位置信息的位置，为每个光栅元素选择在特定时间与该光栅元素相关联的喷嘴，每个识别的植物将接收正确剂量的液体，而与农业设备和/或杆的运动无关，例如在检测时刻和喷洒时刻之间使杆转弯或摇摆。

使用基于照相机的检测系统的另一个优点是，捕捉的图像可以被传输到一个或更多个远程系统(在其上可以分析捕捉的图像)，例如计算设备。特别是当存储一段时间内的后续行驶(run)的图像时，操作者或用户可以获得显示田地上他的作物和/或杂草的发展的按时间顺序排列的一系列图像。由于多个相机以及捕捉的图像和光栅元素之间的关联，可以生成田地的详细地图，该地图随时间的发展也可以被显示。

在根据本发明的实施例中，图像记录设备可以是被配置为捕捉热图像的热成像设备。

附加地或替代地，图像记录设备也可以捕捉热图像，这允许例如检测植物和土壤温度。其优点是，如果检测到高土壤温度，可以更频繁地喷洒植物。此外，植物温度可能是检测植物健康的一个因素。

应当理解，除了图像记录设备和热图像记录设备之外，诸如多光谱照相机设备或者甚至高光谱照相机设备的其他记录设备也可以是本发明的可能实施例的一部分，并且术语图像记录设备可以被理解为概括所有这种类型的照相机和实施例。

在根据本发明的实施例中，图像处理设备还可以被配置为将识别的植物与存储在存储器中的植物类型信息进行比较，以向每个识别的植物提供植物标签，和/或确定每个捕捉的图像上的植物数量，并且其中地图生成器被配置为在每个光栅元素中包括与该光栅元素相关联的植物数量和/或植物标签。

在与特定区域相关联的光栅元素中包含特定信息(例如该特定田地中植物的数量和类型)的优势在于，可以为该田地设计更详细的农业发展计划。更具体地说，它具有的优点是，分配到光栅元素的液体量可以非常具体地基于在该区域检测到的植物的数量和类型。这允许(不期望的)杂草生长增加的区域接受更高剂量的除草剂，而杂草生长很少的区域或没有杂草生长的区域不接受这种除草剂。因此，该田地更有针对性的发展是可能的。

在根据本发明的一个实施例中，存储器可以被配置为存储附加的植物类型信息，其中图像处理设备可以被配置为将识别的植物与存储的植物类型信息进行比较，以向操作者提供附加信息，例如待为这些植物施用的所需的液体。

在存储器中包含关于植物和植物类型的更详细信息的优点在于，(优选地与地图生成器和/或压力调节单元结合的)存储器可以用于向操作者提供反馈，该反馈包括对该田地发展的建议，例如关于要使用的液体的建议。

在根据本发明的实施例中，压力调节单元和/或喷嘴控制单元可以被配置为针对每个光栅元素并且基于植物的数量和/或植物标签，计算待分配给该光栅元素的液体量。

优选地，分配到由光栅元素表示的特定区域的液体量对于该光栅元素尽可能精确。因此，将压力调节单元和/或喷嘴控制单元配置成使用关于植物数量和类型的特定信息来计算需待分配的所需液体量是有利的。

在根据本发明的实施例中，多个图像记录设备中的每一个被配置为捕捉表面区域的图像，当在农业设备的移动方向上观察时，表面区域位于杆前方4-6米的范围内，并且具有2-3米范围内的宽度。

通过将图像记录设备定位成使得宽度在2-3米范围内的表面的捕捉图像，在所需相机的数量和图像所需细节之间达到良好的平衡。此外，捕捉表面优选位于杆前方4-6米处，以便图像处理设备能够在喷嘴到达捕捉表面之前处理捕捉的图像。应当理解，更快的图像处理设备将允许对位于距杆更短距离的表面的捕捉。

在根据本发明的实施例中，多个图像记录设备中的每一个可以具有每秒1至60帧之间的帧速率，并且优选地具有每秒6至15帧之间的帧速率。

所提到的帧速率在相机的技术复杂性和捕捉图像的所需细节之间提供了恰当的平衡。

在根据本发明的实施例中，每个光栅元素可以对应于5-50厘米乘5-50厘米范围内的表面的表面积，并且其中表面积优选为大约15乘15厘米。

在根据本发明的另一实施例中，表面积基于植物特征、喷嘴之间的距离和/或喷洒范围中的一个或更多个来确定。

注意，植物特征可以包括例如植物类型、植物大小或植物之间的相对距离。

为了给基于光栅的表示提供足够的细节，光栅元素优选地被选择得尽可能小。相反，太多的细节将需要昂贵的系统，并且可能额外的模糊更广的画面(需要获得必要和期望的处理)。通过为每侧选择5-50cm范围内的光栅元素大小，在所需的细节和对提供价格合理的设备的需求之间取得了恰当的平衡。

在根据本发明的实施例中，喷嘴可以放置在杆上，喷嘴之间的距离在25和50厘米之间。

在根据本发明的实施例中，所述压力调节单元和/或所述至少一个喷嘴控制单元进一步被配置为利用范围索引(这与直接存储数值不同)在所述存储器中存储例如液体量的数值，其中，所述范围索引是在从0和N-1之间的一定范围的N个索引数字中选取的自然数，其中：

-每个索引数字与单独的一组(或一定范围的)数值相关联；

-范围索引0对应于预定的一组最低数值；

-范围索引N-1对应于预定的一组最高数值；

-与一数值相关联的范围索引对应于该数值落入的一组数值的范围索引；并且

-每种类型的数值测量结果具有存储在所述存储器中的相关联的预定范围。

通过在存储器中存储与数值相关联的范围索引，而不是直接存储数值，所需的存储量减少了，因为在存储器中表示数值所需的位(bit)数等于表示数字N-1所需的位数(与使用浮点数或基于整数的表示不同，后者通常使用32位或甚至64位)。为了说明，给定预定的若干组0-10、10-20、20-30和对应于某种测量类型的范围索引数字0、1和2以及相同测量类型的数值9.56，这个值在存储器中使用范围索引0来表示。

注意，由于存储空间的这种减少是针对每个光栅元素而获得的，因此当光栅元素的大小减小时(因此使用更多的光栅元素)，上述表示的优点会增加。

在优选实施例中，存储器被配置为通过使用其中N是256的相关联的预定范围，使用一个字节来存储对应于光栅元素的液体量的值。

优选的是最小化存储的数据量和/或发送到远程设备的数据量，同时为了所需目的在存储器中保持足够的细节。鉴于本发明，发现可以将每个光栅元素的数据量减少到存储器的单个字节。

在根据本发明的实施例中，农业设备可以进一步包括通信设备，该通信设备被配置为与远程设备(优选地是具有接收和发送模块的计算设备)通信以下一个或更多个：检测数据、位置数据、基于光栅的表示和/或待喷洒在与光栅元素对应的表面上的量和/或已喷洒在与光栅元素对应的表面上的量。

提供通信模块的优点是可以远程访问设备数据，其中设备数据可以例如包括设备状态数据、位置数据、操作数据和/或与光栅化表示、喷洒信息和检测信息相关联的数据。此外，设备中的一些软件元素可以被远程维护，从而减少了设备的维护时间。当在设备的非工作时间(即静止期)进行(远程)维护时，尤其如此。

在根据本发明的实施例中，压力调节单元和/或喷嘴控制单元可以被配置为在将液体量分配到与光栅元素相关联的表面之后，向地图生成器发送消息，该消息包括关于被分配到与光栅元素相关联的表面的液体量的信息，并且其中地图生成器被配置为将关于所述量的信息包括在光栅元素中。

为了向田地提供更加定制式的液体量，基于光栅的表示的每个光栅元素在接收到液体量后可以被更新。这意味着基于光栅的表示在每个时间点都包含关于状态的最实际的数据。此外，它还允许在一段时间内监测状态，这可能会导致对作物随时间发展的更详细分析。

在根据本发明的实施例中，分配的液体量可以与存储在存储器中的固定最大分配基准进行比较，使得在任何给定的时间段，不超过允许喷洒的最大液体量。

在根据本发明的实施例中，农业设备还可以包括用户界面，例如图形用户界面(GUI)，用户界面可操作地连接到存储器，其中界面被配置为使得用户能够从存储在存储器中的植物列表中选择待喷洒的特定类型的植物，并且其中优选地，植物列表中的每种植物类型与适合于该植物类型的液体量相关联。

优选地，该设备包括允许操作者在操作期间跟踪和/或影响过程的用户界面。用户界面可以被配置为提供对设备的一个或更多个部件(例如压力调节单元、存储器和/或地图生成器)的直接或间接访问。

在根据本发明的实施例中，农业设备还可以包括显示器，该显示器被配置为显示一个或更多个分配信息，其中分配信息包括表面的基于光栅的表示和/或待分配的液体量。

在根据本发明的实施例中，喷嘴包括PWM阀。

在根据本发明的实施例中，农业设备可以包括连接装置，该连接装置用于连接数字设备(诸如计算设备)，其中该连接被配置用于将信息上传到存储器和/或检测系统。

为数字设备提供连接装置的一个优点是，通过连接数字设备并上传必要的软件，可以快速有效地更新农业设备。此外，该连接还可以用于从设备下载数据，例如为了在设备上执行维护动作。

此外，一些其他数据，例如最大分配量和/或具有特定田地或作物类型的植物数据的数据库。

本发明还涉及一种用于将待喷洒的液体产品分配到诸如农业田地的表面上的方法，该方法包括以下步骤：

-提供根据前述权利要求中任一项所述的农业设备；

-在待喷洒的田地上移动农业设备；

-由所述定位系统生成包括实时位置和时间戳的位置数据；

-由所述检测系统生成包含关于待喷洒表面信息的检测数据；

-由所述地图生成器基于所述位置信息和所述检测信息生成表面的基于光栅的表示，所述表示包括多个光栅元素，其中每个光栅元素包括与所述光栅元素相关联的位置数据；

-由所述压力调节单元和/或所述喷嘴控制单元基于实时位置信息和所述基于光栅的表示为每个光栅元素选择在特定时间内与所述光栅元素相关联的喷嘴；和

-打开选定的喷嘴一段预定的时间，以便在特定时间将液体量分配到与所述光栅元素相关联的表面上。

根据本发明的方法提供了与根据本发明的设备相似的效果和优点。更具体地，根据本发明的方法允许分配到田地的液体量非常精确，即使该设备在田地上移动期间偏离了向前的路线和/或进行了(意外的)转弯。这主要是通过确定设备的实时位置的步骤来实现的，该步骤恰好在液体被分配到待喷洒田地之前或之时。

在根据本发明的方法的实施例中，该方法还可以包括以下步骤：由检测系统识别检测数据中的植物；由地图生成器将每个植物与基于光栅的表示中的光栅元素相关联；以及对于每个光栅元素和检测到的植物，计算待分配给所述光栅元素的液体量。

更详细地识别特定植物和每种植物的数量允许更具体地计算在特定时间(即农业设备通过的时间)需待分配到该特定区域的液体。这提供了这样的优点，即实现了实时、高细节的分配方法，从而从成本和环境的角度来看导致了有效的分配。

在根据本发明的方法的一个实施例中，该方法可以另外包括以下一个或更多个步骤：确定检测到的植物的数量和/或类型，其中该计算步骤包括使待分配的液体量适应检测到的植物的数量和/或类型；使用通信设备向远程设备发送以下中的一个或更多个：检测数据、位置数据、基于光栅的表示和/或待喷洒到与光栅元素相对应的表面上的量和/或喷已洒到与光栅元素相对应的表面上的量；在存储器中存储关于计算的待分配液体量和分配状态的信息，该分配状态包括“未分配”状态和“已分配”状态，并且在分配液体量之后将存储的信息从“未分配”状态更新为“已分配”状态。

该方法可以包括将关于田地的数据传送到远程设备，这允许共享和/或分析相关数据，而不会在分析期间妨碍设备的功能。

此外，通过使用根据本发明的方法，可以非常详细地确定每个基于光栅的元素的状态。这主要是因为，对于每个时间点或时间段，可以确定是否有液体量被分配到该区域，以及确定当时分配的液体量。

它甚至可以包含在给定时间段内分配的最大数量，其中该方法包括在比较一个时间段内分配的液体数量和该时间段内的最大数量之后，确定是否可以分配一定量的液体。

本发明在前面作为示例进行了描述。应当理解，本领域的技术人员能够实现本发明的不同变型，而实际上不脱离本发明的范围。基于本发明优选的实施方案来阐明本发明的另外的优点、特征和细节，其中对附图进行了参考，在附图中：

图1A示出了根据本发明的农业设备的一个示例的透视图；

图1B示出了图1A的设备，其中杆被延伸；

图2A-2C示出了图1A的设备在操作过程中的示意性概况；

图3显示了该设备的不同部件的示例。

根据本发明示例的农业设备2(见图1A、图1B)示出了自推进设备2，该自推进设备2设置有连接到驱动组件(未示出)的轮4a、4b、4c、4d，并且设置有驾驶室6，操作者可以从驾驶室6控制农业设备2。农业设备2还包括储罐8形式的液体产品供应源8，在储罐8中提供了要在表面S上分配的液体产品。在本示例中，农业设备2包括两个杆10、12。杆10设有纵向供应管线14和沿杆10分布的多个喷嘴18a-18x。每个喷嘴18a-18x与杆10的纵向供应管线14流体连接，该纵向供应管线14具有与液体产品供应源8流体连接的端部部分22。

杆12设有纵向供应管线16和多个沿杆12分布的喷嘴20a-20x。每个喷嘴20a-20x与杆12的纵向供应管线16流体连接，该纵向供应管线16具有与液体产品供应源8流体连接的端部部分24。

在这个示例中，杆10、12各自可在储存位置(见图1A)和喷洒位置(见图1B)之间折叠。在工作位置，杆10、12从农业设备2的相对两侧向外延伸(见图1B)。在该位置，杆10、12基本垂直于中央轴线A延伸，该中央轴线A基本平行于移动方向D从设备2的后端26延伸到前端28。在储存位置，每个杆10、12向内旋转大约90°的角度并折叠，使得每个杆10、12至少部分平行于农业设备2的中央轴线A延伸(见图1A)。

农业设备2还包括压力调节装置54，该压力调节装置54包括至少一个喷嘴控制单元56，以控制相应杆10、12上的相关联的喷嘴18a-18x、20a-20x中的一个或更多个的打开和关闭。

农业设备2还包括定位系统30，定位系统30被配置为向设备提供实时位置数据，最显著的是向压力调节单元54和/或喷嘴控制单元56提供实时位置数据，该数据被用于计算在特定时间需要操作喷嘴18a-18x、20a-20x中的哪一个来将液体分配到田地上(见图3)。

在这个示例中，农业设备2还包括检测系统32，检测系统32包括多个摄像机34和图像处理器36，图像处理器36用于处理用摄像机34捕捉的图像。经处理的图像随后从图像处理器36或检测系统32发送到地图生成器38，地图生成器38生成具有多个光栅元素42的基于光栅的表示40。每个光栅元素42表示田地(植物46在其上生长)表面的一部分(见图2A-2C，图3)。

在该示例中(见图3)，设备2还包括通信设备44，通信设备44可操作地连接到存储器74和压力调节单元54，从而连接到喷嘴控制单元56以及用户界面48，用户界面48被配置为使得用户或操作者能够提供输入并控制设备2。操作者可以遵循显示器50上的操作，在这个示例中，在显示器50上呈现关于不同时间不同喷嘴的操作的具体信息。自然，也可以在显示器50上提供关于农业设备2的操作的其他信息。

在设备2的操作中，其中的一个示例在图2A-2C中示出，设备2沿着田地的表面S在方向D上移动，同时利用不同的喷嘴18a-18x、20a-20x对基于光栅的表示40的各种光栅元素42进行喷洒，这些光栅元素42实际上是田地F的各种子部分。注意，为了清楚起见，光栅元素被可视化得比实际中更大。如图2A所示，当设备2的检测系统32检测到光栅元素42a上的植物46时，从设备2的检测系统32向地图生成器38提供信号，地图生成器38将其标记在基于光栅的表示40的光栅元素42a上。注意，此时喷嘴18q与植物成一直线。

当接近在基于光栅的表示40的光栅元素42a中标记的植物46时，操作者决定将设备2转弯(实际上进行转弯)。结果，当设备2的位置改变时，实际上使喷嘴18q与植物46不再在一条直线上(见图2B)。设备2的实时位置和设备2在基于光栅的表示40上的最终相对位置促使压力调节单元54和(相关联的)喷嘴控制单元56计算哪个喷嘴需要被操作来喷洒光栅元素42a，这导致喷嘴18v被操作以在植物46上分配液体(而不是喷嘴18q，其在检测时与植物成一直线)。因此，由定位系统30与基于光栅的表示40结合而提供的实时定位允许以高精度喷洒植物46，因为植物46此时落在喷嘴18v的喷洒范围18v-1内。

本发明决不限于上面描述的其优选的实施方案。所寻求保护的权利由所附条款界定，在权利要求的范围内可以设想许多修改。

Claims (22)

1.一种农业设备，用于将待喷洒的液体产品分配到农业田地的表面上，所述农业设备包括：

-至少一个杆，其包括纵向供应管线和多个喷嘴，所述纵向供应管线用于运输所述液体产品，所述多个喷嘴沿着所述杆定位，其中每个喷嘴可操作地连接到所述纵向供应管线并且具有喷嘴喷洒范围；

-液体产品供应源，其连接到所述纵向供应管线，用于向所述纵向供应管线供应待喷洒的液体；

-压力调节单元，其包括至少一个喷嘴控制单元，所述至少一个喷嘴控制单元被配置为控制一个或更多个相关联的喷嘴的打开和关闭，以在与所述喷嘴相关联的喷嘴分配范围上分配液体；

-定位系统，其被配置为提供位置数据，其中所述位置数据包括所述农业设备的实时位置和时间戳；

-检测系统，其位于所述杆上和/或所述农业设备的前方，并被配置为提供包括关于待喷洒表面的信息的检测数据；

-地图生成器，其可操作地连接到所述检测系统和所述定位系统，用于分别接收检测数据和位置数据，其中所述地图生成器被配置为基于所述检测数据和所述位置数据生成所述表面的基于光栅的表示，所述基于光栅的表示包括多个光栅元素，其中每个光栅元素包括与该光栅元素相关联的位置数据；

-存储器，其被配置为存储所述基于光栅的表示；

其中所述压力调节单元和/或所述至少一个喷嘴控制单元可操作地连接到所述定位系统和所述存储器，并且还被配置成：

-从所述定位系统接收实时位置信息；以及

-基于所述实时位置信息和所述基于光栅的表示，为每个光栅元素选择在特定时间与所述光栅元素相关联的喷嘴；

-打开被选定的喷嘴，以在特定时间将一定量液体分配到与所述光栅元素相关联的表面，

其中，所述检测系统包括：

-多个图像记录设备，其沿着所述杆定位和/或位于所述农业设备的前方，其中所述多个图像记录设备中的每一个被配置为捕捉所述表面的一部分的图像；和

-图像处理设备，其连接到所述多个图像记录设备，

其中，所述图像处理设备被配置为：

-接收和处理来自所述多个图像记录设备的图像，其中所述处理包括在捕捉到的图像上识别植物；以及

-将被识别的植物与存储在所述存储器中的植物类型信息进行比较，以向所述被识别的植物中的每一个提供植物标签；并且

其中所述地图生成器被配置为将所述被识别的植物中的每一个与地图中的光栅元素相关联，并且其中所述地图生成器还被配置为在每个光栅元素中包括与该光栅元素相关联的植物标签，并且其中所述光栅元素还包括检测数据，并且其中所述压力调节单元和/或所述至少一个喷嘴控制单元至少基于与所述光栅元素相关联的检测数据和所述植物标签来计算针对每个光栅元素的待喷洒的液体量。

2.根据权利要求1所述的农业设备，其中，所述图像处理设备还被配置为：

-确定每个所捕捉的图像上的植物数量；并且

其中所述地图生成器被配置为在每个光栅元素中包括与该光栅元素相关联的植物数量。

3.根据权利要求2所述的农业设备，其中，所述压力调节单元和/或所述至少一个喷嘴控制单元还被配置为还基于与所述光栅元素相关联的植物数量，为每个光栅元素计算待分配到所述光栅元素的液体量。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的农业设备，其中，所述多个图像记录设备中的每一个被配置为捕捉表面区域的图像，当在所述农业设备的移动方向上观察时，所述表面区域位于所述杆前方4-6米的范围内，并且具有2-3米范围内的宽度。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的农业设备，其中，所述多个图像记录设备中的每一个具有每秒1至60帧之间的帧速率。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的农业设备，其中，每个光栅元素对应于5-50厘米乘5-50厘米范围内的田地的表面积。

7.根据权利要求6所述的农业设备，其中，所述表面积基于以下中的一个或更多个来确定：植物特征、喷嘴之间的距离和/或喷洒范围。

8.根据权利要求1-3和7中任一项所述的农业设备，其中，所述压力调节单元和/或所述至少一个喷嘴控制单元还被配置为利用范围索引在所述存储器中存储数值，其中，所述范围索引是在从0和N-1之间的一定范围的N个索引数字中选取的自然数，其中：

-每个索引数字与单独的一组或一定范围的数值相关联；

-范围索引0对应于预定的一组最低数值；

-范围索引N-1对应于预定的一组最高数值；

-与一数值相关联的范围索引对应于该数值落入的一组数值的范围索引；并且

-每种类型的数值测量结果具有存储在所述存储器中的相关联的预定范围。

9.根据权利要求8所述的农业设备，其中，液体量的值被配置为通过使用N被设置为256的预定范围而被存储为所述存储器的一个字节。

10.根据权利要求1-3、7和9中任一项所述的农业设备，还包括通信设备，所述通信设备被配置为向远程设备发送以下一个或更多个：

-检测数据；

-位置数据；

-基于光栅的表示；和/或

-在与光栅元素相对应的表面上待喷洒的量和/或在与光栅元素相对应的表面上已喷洒的量。

11.根据权利要求1-3、7和9中任一项所述的农业设备，其中，所述压力调节单元和/或所述至少一个喷嘴控制单元被配置为在将液体量分配到与光栅元素相关联的表面之后，向所述地图生成器发送包括关于被分配到与所述光栅元素相关联的表面的液体量的信息的消息，并且其中，所述地图生成器被配置为将关于所述量的所述信息包括在所述光栅元素中。

12.根据权利要求1-3、7和9中任一项所述的农业设备，还包括用户界面，所述用户界面可操作地连接到所述存储器，其中所述界面被配置为使得用户能够从被存储在所述存储器中的植物列表中选择待喷洒的特定类型的植物。

13.根据权利要求1-3、7和9中任一项所述的农业设备，还包括显示器，所述显示器被配置为显示一个或更多个分配信息，其中所述分配信息包括所述表面的光栅化表示和待喷洒液体量。

14.根据权利要求6所述的农业设备，其中，所述表面积为15乘15厘米。

15.根据权利要求8所述的农业设备，其中，在所述存储器中存储的数值包括液体量。

16.根据权利要求10所述的农业设备，其中，所述远程设备为具有接收模块的计算设备。

17.根据权利要求12所述的农业设备，其中，所述用户界面是图形用户界面。

18.根据权利要求12所述的农业设备，其中，所述植物列表中的每种植物类型与适合于该植物类型的液体量相关联。

19.根据权利要求1-3、7、9和14-18中任一项所述的农业设备，其中，所述被识别的植物包括作物和杂草。

20.根据权利要求1-3、7、9和14-18中任一项所述的农业设备，其中，所述多个图像记录设备中的每一个具有每秒6至15帧之间的帧速率。

21.一种用于将待喷洒的液体产品分配到农业田地的表面上的方法，所述方法包括以下步骤：

-提供根据前述权利要求中任一项所述的农业设备；

-在待喷洒的田地上移动所述农业设备；

-由所述定位系统生成包括实时位置和时间戳的位置数据；

-由所述检测系统生成包含关于待喷洒的表面的信息的检测数据；

-由所述地图生成器并基于所述位置信息和所述检测信息生成所述表面的基于光栅的表示，所述表示包括多个光栅元素，其中每个光栅元素包括与所述光栅元素相关联的位置数据；

-由所述压力调节单元和/或所述至少一个喷嘴控制单元，基于所述实时位置信息和所述基于光栅的表示为每个光栅元素选择在特定时间内与所述光栅元素相关联的喷嘴；

-打开选定的喷嘴一段预定的时间，以便在特定时间将液体量分配到与所述光栅元素相关联的表面上；

-通过所述检测系统识别所述检测数据中的植物；

-确定检测到的植物的类型；

-由所述地图生成器将每个植物与所述基于光栅的表示中的光栅元素相关联；和

-对于每个光栅元素和检测到的植物，计算待分配给所述光栅元素的液体量，包括使待分配的液体量适应被检测到的植物的类型。

22.根据权利要求21所述的方法，还包括以下一个或更多个步骤：

-确定检测到的植物的数量，其中所述计算步骤包括使待分配的液体量适应被检测到的植物的数量；

-使用通信设备向远程设备发送以下中的一个或更多个：检测数据、位置数据、所述基于光栅的表示和/或待喷洒到与光栅元素相对应的表面上的量和/或已喷洒到与光栅元素相对应的表面上的量；

-在所述存储器中存储关于待分配的计算的液体量和分配状态的信息，所述分配状态包括“未分配”状态和“已分配”状态，并且在分配所述液体量之后将存储的信息从所述“未分配”状态更新为所述“已分配”状态。