CN117337135A - 用于高精度施用农药的点状喷洒方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用农业喷洒车辆来选择性地喷洒耕作的田地(10)的区域的方法。该车辆包括喷洒设备(200)，该喷洒设备具有：至少一个成像系统(210)；以及至少一个尾随的喷洒杆(300)，其包括彼此间隔开恒定的节距距离的多个机电喷嘴(310)。所述多个机电喷嘴(310)包括对应的多个喷嘴(314)和对应的多个机电阀(312)。农业喷洒设备(200)进一步包括：包括处理单元的控制单元(220)，该控制单元用以控制每个机电喷嘴(310)的机电阀(312)。该方法包括：i)由所述至少一个成像系统(210)获取耕作的田地(10)的区域的图像，并由处理单元在图像上区分待喷洒的植物(14)和不应喷洒的植物(12)；ii)确定将要基本上竖直地定位在待喷洒的植物(14)上方的至少一个喷嘴(350)；iii)基于所述至少一个喷嘴(350)的发散角以及所述喷嘴(350)与待选择性地喷洒的所述区域之间的竖直距离来计算区域上的喷洒样式，所述喷洒样式覆盖待喷洒的植物(14)并且可能地接触不应喷洒的植物(12)；iv)计算用以使喷洒样式横向移位的被称为射流移位距离(354)的距离，使得经移位的样式覆盖待喷洒的植物(14)而不覆盖不应喷洒的植物(12)，并将所述射流移位距离(354)表达为所述喷嘴到喷嘴节距的倍数，以及v)通过使竖直地定位在待喷洒的植物(14)上方的所述至少一个喷嘴(350)移位来使所述喷洒样式横向移位所述射流移位距离(354)，使得来自至少一个新选择的喷嘴(352)的喷洒样式不会喷洒不应喷洒的植物(12)。

Description

用于高精度施用农药的点状喷洒方法和系统

技术领域

本发明涉及农业植物处理领域，且更具体地涉及一种用于使用高精度和高分辨率点状喷洒进行选择性施用的方法。

背景技术

点状喷洒是将液体的液滴施用在特定及预定位置上的能力。这种方法近来已成为农业中大幅减少杀虫剂的量的一种方式。实际上，在农业中施用化学品在目前是利用喷嘴以连续操作的方式来完成的。喷嘴轨迹上的每个物体都被喷洒。尽管调制技术(诸如，利用PWM的喷嘴流量控制)可以促成剂量减少和优化，但它们并不能从根本上改变使用无目标性施用的标准喷洒器的问题。将化学品喷洒到各处是低效的过程，从而导致成本更高、土壤和植物中的化学残留物更高、对生物多样性的损害、由于植物毒性所致的对作物产量的损害、待运输的水的量更高等。

对于点状喷洒，喷嘴配备有可以非常快速地打开/关闭流量的机电控制阀。默认情况下，流量是关闭的，并且只有当将要喷洒目标时才打开。这允许大幅减少化学品，且因此降低成本。化学残留物得以有力地减少，以及水和土壤污染及对生物多样性的损害也得以有力地减少。最后，当对作物进行少量喷洒时，由于有限选择性所致的植物毒性得以有力地降低，从而导致作物植物更健康且具有更好的抗虫性，由此导致作物产量更高。

在任何喷洒应用中，无论是连续喷洒还是点状喷洒，都必须控制两个关键参数以保证施用的效果。第一个是液滴的尺寸，它对液体与目标相互作用的方式具有根本性的影响。对于植物上的大多数应用，所期望的效果是植物叶子吸收液体(或者更准确地说，吸收由运输液体(普遍为水)携带的活性分子)。为了获得良好的吸收，液滴必须具有受控制的尺寸。太小，它们在到达其目标之前就会在空气中蒸发，或者被风飘走。太大，它们会翻过植物而不会穿透它。第二个参数是每单位面积施用的液体的剂量或量。

两个参数影响液滴尺寸：喷洒的压力(越高，则液体所具有的速度越快，并且液滴越成碎片且越小)和喷嘴的几何形状(发散角、喷洒样式形状、流速、喷嘴出口几何形状等)。通常，这些参数不能动态地改变，因为喷嘴是机加工的和固定的：发散角和流速是固定的，并且仅受压力影响。压力通常是恒定的，并固定到产生理想液滴尺寸的值。通常可以在机器上更换喷嘴，以适应具有各种液滴尺寸和施用速率的各种应用。为此，已开发了具有在几种不同喷嘴之间进行手动或自动切换的系统。但这些更换通常是从一块田地到另一块田地、或从一种作物到另一种作物、或从一种施用种类到另一种施用种类(除草剂、杀菌剂等)来完成的，但在田间操作期间，喷嘴是固定的。

在常规的农业喷洒应用中，喷嘴放置在喷洒杆上，该喷洒杆正交于其上安装有喷洒杆的车辆的位移方向并且平行于待喷洒的表面而对准。喷嘴以发散的喷洒角为特征，以便将液体均匀地施用在待喷洒的表面上，该表面通常是土地，但它也可以是竖直植物的横向散开的叶子。喷嘴通常彼此分开均匀的节距距离。它们的发散射流将允许将液体施用在给定表面上，这取决于从喷嘴到目标的距离(通常是从喷嘴到土地或植物的高度距离)。

通常，选择该高度，使得施用宽度对应于喷嘴到喷嘴的距离，从而导致没有射流重叠并且没有遗漏区。但施用距离(通常是高度)也可以增加，并且在这种情况下，相邻喷嘴射流将重叠。因此，每单位面积的施用剂量不仅取决于每个喷嘴的流速，而且还取决于由喷嘴到喷嘴节距距离给出的每单位长度的喷嘴密度。高度将影响重叠，但不影响剂量。显然，剂量也将与车辆的速度成反比。

控制每单位面积的施用液体对于施用效率具有根本的重要性。对于具有恒定和固定的喷嘴流量以及固定的喷嘴到喷嘴距离的喷洒构型，唯一剩下的控制参数便是车辆的速度了。在实践中，当农民想要修改每单位面积的施用剂量时，这是优选的控制参数。实际上，他不能轻易地更换喷嘴，也不能改变它们在喷洒杆上的密度(喷嘴到喷嘴节距距离)、服务压力、混合物的推荐的施用速率。他还可以在活性成分的稀释方面发挥一点作用，但要在化学制造商和操作条件(温度和湿度)指定的裕度内。

几十年前，对喷洒器引入了脉宽调制(PWM)，以允许进行更好的剂量控制。在该技术中，机电致动阀放置在每个喷嘴前面，从而快速打开/关闭其流量。射流的占空比(在总持续时间内射流打开的持续时间)可以从最小水平变化到完全喷嘴打开，以便修改平均施用的喷嘴流速。为了得到均匀的施用，该过程必须以相对高的换向频率发生，限制是机电控制的阀的打开和关闭速度。该技术允许随意具有另一个参数以独立于喷洒器速度来控制流速且因此控制每单位面积的剂量。这已是可能的，例如考虑到喷洒器的U型转弯的半径以减少喷洒杆内侧上的流量并增加外侧上的流量，从而保持整块土地上的均匀的施用速率。

与上述常规的喷洒应用(其中液体以均匀的方式施用到各处，并且其中所有喷嘴都一起喷洒)形成对比，在点状喷洒应用中，液体仅施用在一些所识别的目标上，这些目标可以是植物的一部分、完整的植物、一组植物、或土地的一部分、或其他物体。为此，为了以高精度控制产品的施用位置，系统必须将喷嘴定位在确切位置处，并执行非常短的喷洒操作，这是具有给定持续时间的脉冲，该持续时间影响施用剂量。如果射流发散(在期望小液滴的情况下是这种情况)，则发散角、到目标的距离和喷嘴样式的形状将决定喷洒点的大小及其形状。将喷嘴放置在目标附近将产生小的点，但每单位面积的剂量高。将喷嘴放置在较大的距离处将产生较大的点，但每单位面积的剂量更低。

如果机器正在移动，则该移动将修改每单位面积的施用剂量。例如，让我们考虑5x5cm的正方形喷洒样式和25ms的喷洒脉冲持续时间。如果机器以2m/s移动，则正方形将不再是正方形，因为喷洒将在脉冲的25ms期间移动5cm。点将测得为5x 10cm，且因此每单位面积的剂量将平均而言除以二。移动的另一个影响是：考虑到流从喷嘴飞行到目标所需的时间，喷嘴必须在竖直地经过目标之前被打开。这个时间将等同于喷洒距离除以射流速度。在喷嘴竖直地经过其目标之前，必须使用相同的时间量以预期喷嘴的打开。由于车辆移动所致，这个时间转化为预期的距离，该距离等于时间乘以车辆速度。

为了精确地定位喷嘴以进行喷洒，控制其横向和纵向位置是必要的。沿纵向方向(与车辆的移动对准的方向)，喷洒动作的位置将仅由图像采集(从中识别目标的位置)与喷洒之间的正确定时来确定。在知道车辆的速度的情况下，通过控制射流打开的确切时刻，人们确切地控制其位置。可通过横向移动喷嘴来控制横向定位。在实践中，实现这一点是复杂的，并且固定、密集喷嘴的阵列是优选的。两个相邻喷嘴之间的节距或距离是重要的，因为它将限定射流的可能的离散位置。它们的参考土地或植物的定位精度可以比节距高得多，但射流的可能位置将由喷嘴沿着喷洒杆的放置来限定。显然，节距越小，对射流横向位置的控制就越好。

简而言之，每单位面积的施用液体的剂量控制或量对于任何喷洒应用都是重要的。在常规的喷洒器中，在喷嘴横向密度、流速和压力固定的情况下，剂量可以仅由喷嘴在土地之上的速度来控制。添加对喷嘴流量的PWM控制允许独立于车辆速度来控制剂量。对于点状喷洒，还有两个参数影响剂量。第一个是脉冲(impulsion)打开的持续时间，且第二个是从喷嘴到土地的高度。

在任何喷洒器中，常见的问题是喷嘴的堵塞，小流速喷嘴促进了这种堵塞。为了防止堵塞，通常的方法是使用过滤器来保留尺寸足以阻止流动的颗粒。这些过滤器要么在每个喷嘴的基础上使用，要么在压力系统级别下使用，或者在两个位置处使用。对喷嘴堵塞的容易且理想地自动检测对于可靠的喷洒操作是重要的，因为堵塞的喷嘴可能不容易被农民观察到，并且可能随时发生。

最后，可高效地实施对的施用剂量的控制，但是期望对施用剂量进行测量(无论是直接的还是间接的)以将信息提供给喷洒器用户并保证遵守每单位面积的授权剂量。直接剂量测量将测量施用液体量，并且在知道由机器处理的区域的情况下将计算每单位面积的施用剂量。间接剂量测量将对喷嘴已被打开的时间进行计数，并且将基于已知的喷嘴流速来外推施用量。

EP 3539376 A1描述了一种用于控制常规的喷洒系统(连续喷洒)中使用的剂量的喷洒系统，其中两个喷嘴被一起使用并且喷洒同一区域，一个喷嘴具有恒定流量，且另一喷嘴具有利用PWM调制的可变流量。PWM比是依据斜坡高度和系统的压力来控制的，以便保证所期望的流速(该流速也是测得的)。

US10390481 B1描述了一种喷洒系统，其中配备有喷嘴的组合的多个喷洒杆可以组装成彼此重叠或不重叠。

EP 2995382 A1描述了几个喷嘴的组合，这些喷嘴由电动阀控制并组合地工作以提供广泛范围的喷洒流。系统组合了两个组合的喷嘴的连续和PWM操作，这两个喷嘴沿喷洒的前进方向对准。它还使用相邻喷嘴的射流重叠来调制流量。实施模式选择的算法以考虑到车辆速度、所期望的施用速率、调制图、杆高度来控制沉积速率。通过控制作用喷嘴的数量、占空比、喷嘴模式(连续/PWM)，流速可以在广泛的范围上予以控制并补偿压力或速度波动。所有这些设定均以连续流模式操作。

US2010032492 A1描述了一种用于控制喷洒流的系统，该系统在每个喷嘴上单独使用PWM并依据多个参数(诸如，车辆速度、杆高度、转弯半径、调制图等)来计算占空比。

这些系统具有如下缺点：以均匀的方式将化学品喷洒在耕作的(cultivated)田地的区域上导致了土壤和植物中化学残留物高，从而导致对生物多样性和作物产量的损害。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种根据植物的性质来选择性地喷洒耕作的田地的方法，从而允许喷洒一些限定的植物并避免喷洒一些其他限定的植物。

本发明的另一目的是提供一种用以检测农业喷洒系统的喷洒用喷嘴中的堵塞的方法。

这些目的特别是借助于一种利用农业喷洒车辆来选择性地喷洒耕作的田地的区域的方法来实现的。该车辆包括喷洒设备，该喷洒设备具有：至少一个成像系统；以及至少一个尾随的喷洒杆，其在操作时沿着垂直于农业喷洒车辆的方向的方向对准。尾随的喷洒杆包括多个机电喷嘴，所述多个机电喷嘴彼此间隔开恒定的节距距离并且被构造成选择性地喷洒所述区域。所述多个机电喷嘴包括对应的多个喷嘴和对应的多个机电阀。农业喷洒设备进一步包括：罐和压力系统；以及包括处理单元的控制单元，该控制单元用以控制每个机电喷嘴的机电阀。该方法包括：i)由所述至少一个成像系统获取耕作的田地的区域的图像，并由处理单元在图像上区分待喷洒的植物和不应喷洒的植物；ii)确定将要基本上竖直地定位在待喷洒的植物上方的至少一个喷嘴；iii)基于所述至少一个喷嘴的发散角以及所述喷嘴与待选择性地喷洒的所述区域之间的竖直距离来计算该区域上的喷洒样式，所述喷洒样式覆盖待喷洒的植物并且可能地接触不应喷洒的植物；iv)计算用以使喷洒样式横向移位(shaft)的被称为射流移位距离的距离，使得经移位的样式覆盖待喷洒的植物而不覆盖不应喷洒的植物，并将所述射流移位距离表达为所述喷嘴到喷嘴节距的倍数，以及v)通过使竖直地定位在待喷洒的植物上方的所述至少一个喷嘴移位来使所述喷洒样式横向移位所述射流移位距离，使得来自至少一个新选择的喷嘴的喷洒样式不会喷洒不应喷洒的植物。

在实施例中，限定待喷洒的植物的框(mask)沿所有方向径向扩展一距离以确定待喷洒的扩展区，从而确保即使在(多个)选定喷嘴的横向位置方面或在(多个)喷嘴的打开和关闭时刻方面存在不精确性的情况下也将正确地喷洒对应的植物。

在实施例中，限定待喷洒的植物的框沿所有方向径向减小一预定距离以确定待喷洒的减小区，从而确保即使在(多个)选定喷嘴的横向位置方面或在(多个)喷嘴的打开和关闭时刻方面存在不精确性的情况下喷洒样式也被控制在待喷洒的对应的植物内部。

在实施例中，扩展区或减小区的横向相对侧被减小了与所述横向射流移位距离对应的距离以确定横向减小的喷洒区，从而确保横向射流发散度不会引起喷洒样式落在对应于待喷洒的植物的径向扩展区或减小区之外。

在实施例中，计算围绕已被所述至少一个成像系统识别为不应喷洒的植物的植物的缓冲区。该缓冲区对减小的喷洒区的一部分进行裁剪以确定进一步减小的喷洒区。

在实施例中，控制单元根据以下各者来选择并打开机电喷嘴的一个或多个机电阀：i)经移位的样式，ii)农业喷洒车辆的速度，iii)喷洒杆在耕作的田地上方的高度，iv)由压力系统提供的在喷洒杆中的液体的压力，以及v)待施用的每单位面积的量。

在实施例中，所述多个机电喷嘴的机电阀被控制为打开喷洒用喷嘴以根据以下构型中的任一者来施用范围为从总剂量的25％至100％的剂量量(dose volume)：a.喷洒杆的所有喷嘴均被打开，以喷洒总剂量的100％；b.喷洒杆的每三个相邻喷洒用喷嘴被打开，其中，在所述每三个相邻喷洒用喷嘴中的每一个之间关闭一个喷洒用喷嘴，以喷洒总剂量的75％；c.喷洒杆的每两个相邻喷洒用喷嘴被打开，其中，在所述每两个相邻喷洒用喷嘴中的每一个之间关闭一个喷洒用喷嘴，以喷洒总剂量的66％；d.喷洒杆的两个相邻喷嘴中的每一个被打开，以喷洒总剂量的50％；e.喷洒杆的三个相邻喷洒用喷嘴中的每一个被打开，以喷洒总剂量的33％，以及f.喷洒杆的四个相邻喷洒用喷嘴中的每一个被打开，以喷洒总剂量的25％。

在实施例中，对(多个)对应喷嘴的所述一个或多个机电阀的选择和打开与PWM组合以打开(多个)喷嘴，以便进一步调制喷洒剂量，从而以便提高每单位面积的总施用量的精度。

在实施例中，对(多个)对应喷嘴的所述一个或多个机电阀的选择和打开在连续PWM脉冲之间周期性地改变，以便获得具有改进的施用均匀性的交错的点状喷洒样式。

在实施例中，两个相邻喷嘴中的一个在第一PWM脉冲期间打开，而所述两个相邻喷嘴中的另一个在第二PWM脉冲期间打开。

在实施例中，喷洒设备包括彼此平行布置的至少两个喷洒杆。每个喷洒杆包括多个机电喷嘴。每个喷洒杆的所述多个喷嘴彼此间隔开恒定的节距距离。一个喷洒杆从另一喷洒杆横向移位的距离等于所述节距距离的一半。

在实施例中，喷洒设备包括彼此平行布置的至少三个喷洒杆。每个喷洒杆包括多个机电喷嘴。每个喷洒杆的所述多个喷嘴彼此间隔开恒定的节距距离。一个喷洒杆从另外两个喷洒杆中的一个横向移位的距离等于所述节距距离的三分之一，同时所述一个喷洒杆从所述另外两个喷洒杆中的另一个横向移位的距离等于所述节距距离的三分之二。

本发明的另一个方面涉及一种利用农业喷洒车辆来选择性地喷洒耕作的田地的区域的方法，该农业喷洒车辆包括喷洒设备。喷洒设备具有至少一个成像系统和彼此平行布置的至少两个喷洒杆。每个喷洒杆包括多个机电喷嘴，所述多个机电喷嘴包括对应的多个喷嘴和对应的多个机电阀。每个喷洒杆的所述多个喷嘴彼此间隔开恒定的节距距离。一个喷洒杆从另一喷洒杆横向移位的距离等于所述节距距离的一半。农业喷洒设备进一步包括：每喷洒杆的罐和压力系统；以及包括处理单元的控制单元，该控制单元用以控制每个喷洒杆的每个机电喷嘴的机电阀。该方法包括：i)以第一模式操作两个喷洒杆中的一个，在该第一模式中，两个喷洒杆彼此独立并且每个喷洒杆在不同位置处喷洒不同的产品，或ii)以第二模式操作两个喷洒杆，在该第二模式中，两个喷洒杆组合在一起并被视为横向空间喷嘴密度加倍的单个杆，从而喷洒相同的产品。

在实施例中，喷洒设备包括彼此平行布置的至少三个喷洒杆，每个喷洒杆包括多个机电喷嘴。每个喷洒杆的所述多个喷嘴彼此间隔开恒定的节距距离。一个喷洒杆从另外两个喷洒杆中的一个横向移位的距离等于所述节距距离的三分之一，而所述一个喷洒杆从所述另外两个喷洒杆中的另一个横向移位的距离等于所述节距距离的三分之二。

本发明的另一个方面涉及一种确定农业喷洒系统的喷洒用喷嘴的堵塞的方法。农业喷洒系统包括：罐和压力系统；主机电阀，其安装在罐和压力系统下游；以及喷洒杆，其包括多个机电喷嘴，所述多个机电喷嘴各自包括在主机电阀下游的喷嘴和机电阀。喷洒杆包括：导管，其从主机电阀延伸并通向所述多个机电喷嘴的每个机电阀；压力缓冲器，其与喷洒杆的导管流体连通；以及压力传感器，其布置成测量所述导管内部的压力。该方法包括：a.如果处于打开状态，则关闭所述多个机电喷嘴的任何机电阀；b.通过关闭主机电阀来将喷洒杆与罐和压力系统隔离；c.测量喷洒杆内部的压力p1；d.致动机电阀以在固定的时段内打开单个机电喷嘴k，以及e.测量喷洒杆内部的压力p2。如果步骤c.中测得的压力p1与步骤e.中测得的压力p2之间的差值取决于绝对压力p1而高于给定阈值，则喷嘴k被视为未堵塞。如果所述差值低于所述给定阈值，则喷嘴k被视为至少部分地堵塞。

在实施例中，针对所述多个机电喷嘴的每个喷嘴(k+1；…；K+i…；k+n)重复步骤c.至步骤e.。

在实施例中，如果在步骤e.中测得的压力p2低于预定的最小压力，则主机电阀打开以对压力缓冲器进行填充，之后重复步骤c至e。

在实施例中，压力缓冲器是弹性压力缓冲器元件，其在缓冲器中的压力与存储在缓冲器中的液体量之间具有成比例的且已知的关系。

本发明的另一个方面涉及一种农业喷洒车辆，其包括农业喷洒系统。农业喷洒系统包括：罐和压力系统；主机电阀，其安装在罐和压力系统下游；以及喷洒杆，其包括多个机电喷嘴，所述多个机电喷嘴各自包括在主机电阀下游的喷嘴和机电阀。喷洒杆包括：导管，其从主机电阀延伸并通向所述多个机电喷嘴的每个机电阀；压力缓冲器，其与喷洒杆的导管流体连通；以及压力传感器，其布置成测量所述导管内部的压力。农业喷洒车辆进一步包括：具有处理器的控制单元，该控制单元被构造成执行如上文所描述的方法；以及显示单元，其用于显示每个喷嘴的堵塞信息。

本发明的另一个方面涉及一种用于控制农业喷洒车辆的在耕作的田地上的每单位面积的施用量的方法，该农业喷洒车辆在所述耕作的田地上移动以进行选择性的点状喷洒应用。农业喷洒车辆包括点状喷洒设备。该设备包括：成像系统；以及尾随的喷洒杆，其垂直于设备的移动而对准。喷洒杆包括彼此间隔开恒定的节距距离的多个机电喷嘴。所述多个机电喷嘴各自包括喷嘴和机电阀。喷洒设备进一步包括：罐和压力系统，其具有压力传感器；控制单元，其用以处理图像并控制每个机电喷嘴的机电阀；以及喷洒杆高度控制单元，其用以将喷嘴放置在距待喷洒的物体所期望的距离处。该方法包括：i)由所述至少一个成像系统获取耕作的田地的区域的图像，并由处理单元在图像上区分待喷洒的植物和不应喷洒的植物，以获得具有待喷洒的框和不待喷洒的框的分割图像；ii)基于待施用的每单位面积的期望量、车辆速度和液体压力，确定每单位长度的作用喷嘴的密度，并且确定从喷嘴到目标的竖直距离以保证恒定的射流重叠；iii)利用PWM比来调制打开的喷嘴的流量以获得待施用的每单位面积的期望量，iv)选择由用户限定的喷洒杆最小高度与从喷嘴到目标的确定的竖直距离之间的最高距离；v)利用喷洒杆高度控制单元来移动喷洒杆，以便将喷嘴定位在从喷嘴到目标的所述确定的竖直距离处；vi)计算横向射流移位距离，该横向射流移位距离对应于土地处的喷洒点宽度的一半并且基于喷嘴的发散角、所述液体压力和先前选择的所述最高竖直距离；vii)根据所输入的包含待喷洒的植物的框和不待喷洒的植物的框的分割植物图像，使待喷洒的植物的框扩展一预定距离以获得待喷洒的扩展框；viii)利用计算出的横向射流移位距离来横向减小所述待喷洒的扩展框的尺寸，以获得待喷洒的减小框；ix)通过喷洒杆喷嘴轨迹与待喷洒的框的相交来限定喷嘴启用图，从而进一步考虑到所述打开的喷嘴和所述PWM比，以及x)将所述喷嘴启用图变换成时变的机电阀状态向量，并且基于所述时变的机电阀状态向量将信号施加到机电阀。

在实施例中，该方法进一步应用缓冲区，该缓冲区围绕不应喷洒的植物的框沿所有方向径向扩展以获得不待喷洒的框。

在实施例中，在限定所述喷嘴启用图之前，待喷洒的横向减小框被不待喷洒的扩展框进一步裁剪了一缓冲距离，该不待喷洒的扩展框由不待喷洒的植物的框的扩展造成。

附图说明

借助通过示例的方式给出并由附图图示的实施例的描述，将更好地理解本发明，在附图中：

图1示出了根据实施例的农业喷洒系统的示意性透视图；

图2示出了根据实施例的点状喷洒系统的喷洒杆的示意性前视图；

图3a和图3b示出了根据实施例的按照横向射流移位原理在分别第一喷洒构型和第二喷洒构型期间的图2的喷洒杆的一部分的示意性前视图；

图4a示出了根据实施例的当所有喷嘴都按照一种操作构型被启用时喷洒杆的喷嘴的示意性前视图；

图4b示出了根据实施例的当四个喷嘴中的三个按照另一种操作构型被启用时喷洒杆的喷嘴的示意性前视图；

图4c示出了根据实施例的当三个喷嘴中的两个按照另一种操作构型被启用时喷洒杆的喷嘴的示意性前视图；

图4d示出了根据实施例的当两个喷嘴中的一个按照另一种操作构型被启用时喷洒杆的喷嘴的示意性前视图；

图5示出了根据实施例的具有根据喷嘴距土地的距离和所期望的重叠比的被启用和未被启用喷嘴的喷洒杆部分的示意性前视图；

图6示出了根据实施例的具有不同喷洒样式的点状喷洒系统的喷洒杆的示意性透视图；

图7a示出了根据实施例的具有待喷洒的植物(目标性植物)和不待喷洒的植物(非目标性植物)的待喷洒田地的一部分的示意性俯视图；

图7b示出了根据实施例的扩展喷洒区的包围目标性植物的邻接区的示意性俯视图；

图7c示出了根据实施例的图7b的类似视图，其具有扩展喷洒区，该扩展喷洒区的尺寸被横向减小对应于横向射流移位的距离；

图7d示出了根据实施例的图7c的类似视图，其具有减小的扩展喷洒区，该减小的扩展喷洒区围绕不待喷洒的植物被进一步减小一缓冲距离；

图7e示出了具有限定喷洒图的被启用区的喷嘴轨迹；

图7f示出了在将喷洒图变换成喷嘴打开/关闭状态(状态向量)之后所得的喷洒样式；

图8示出了根据实施例的配备有两个喷洒杆的双模式点状喷洒系统的示意性透视图；

图9示出了根据实施例的喷嘴阵列控制算法的示意图，该喷嘴阵列控制算法具有输入和输出以控制点状喷洒系统；

图10示出了喷嘴阵列控制算法的详细图；

图11示出了根据实施例的喷嘴堵塞检测算法的图，以及

图12示出了根据实施例的喷嘴堵塞检测算法的示意图，该喷嘴堵塞检测算法具有输入和输出以检测喷嘴堵塞。

具体实施方式

参考图1，根据实施例的农业喷洒设备200包括几个成像装置210，这些成像装置各自覆盖观察田地212以在耕作的田地10上检测耕作植物12和非耕作植物14(诸如，杂草)。喷洒设备200进一步包括尾随成像装置210的喷洒杆300。喷洒杆包括多个机电喷嘴310，例如在20至50个之间。

参考图2，其示出了农业喷洒设备200，其中示出了一个喷洒杆扇区，每个机电喷嘴310包括喷嘴314和机电阀312，该机电阀被构造成快速地并以大的定时精度打开/关闭以便控制喷嘴314的射流流动。这些喷嘴以(主要是横向)发散射流为特征，以便将微液滴施用在位于某个距离处的给定区域之上。几个喷嘴组装成一排并分开给定距离(该距离通常是均匀的并被称为喷嘴到喷嘴的节距距离)，以形成喷洒杆300。喷洒杆放置成平行于待喷洒的区域。几个喷洒杆可以组装在一起以扩展系统的喷洒工作宽度。

喷洒杆300与罐和压力系统230流体连通，该罐和压力系统适于通过喷洒输入机电阀330将处于所期望的压力下的待喷洒的液体提供给喷洒杆300，该机电阀的输出形成到所述多个机电喷嘴310的公共入口，所述多个机电喷嘴沿着喷洒杆彼此分开恒定节距。在喷洒输入机电阀330的下游，压力缓冲器332和压力传感器334与喷洒杆300流体连通。

农业喷洒设备200进一步包括控制单元220以控制喷嘴310的机电阀314根据由成像装置210检测到的植物12和非耕作植物14来及时地打开/关闭喷嘴。控制单元220与喷洒杆控制单元210通信，该喷洒杆控制单元感测从喷洒杆300到土地的距离以便控制致动器根据待喷洒的区域将喷洒杆降低或提升到所期望的距离处，其是由控制单元220根据由成像装置210检测到的植物12和非耕作植物14(例如，杂草)实时计算的。

农业喷洒设备200允许控制将喷洒杆300和耕作的田地10上的待喷洒的区域分开的距离。通常，该区域是耕作土地，但它也可以是竖直耕作结构或具有待喷洒的横向特征的竖直植物。尽管其他角是可能的，但喷嘴射流通常垂直于待喷洒的区域。喷洒杆安装在移动车辆上，其中杆方向垂直于车辆移动方向，并且当喷嘴以可以由农业喷洒设备200控制的速度在待喷洒的区域之上移动位置时，发生喷洒应用。

本发明的第一方面应对控制哪些喷嘴待被启用，以便喷洒目标土地的一些部分但避免喷洒一些其他附近的部分。本发明将考虑到从喷嘴到物体的距离以及射流发散角的知识，以启用良好的喷嘴以便避免喷洒不想要的物体。通常，选择直接位于待喷洒的物体的竖直线处的喷嘴350进行喷洒。然而，由于喷洒的发散角所致，所得操作将导致喷洒附近的物体(例如，植物)。为了避免这种不想要的喷洒，在相对距离354(称为横向射流移位距离)处获取待被启用来进行喷洒的选定喷嘴352，该相对距离对应于土地水平处的喷洒宽度的一半。

该实施例包括这样的一种方法，即，该方法用以独立地控制每个喷嘴的切换，以便独立于喷嘴速度、喷嘴到目标的距离和液体压力以高的空间精度和对大剂量动态的高的剂量控制来应用喷洒点。

该实施例包括这样的一种方法，即，该方法用以通过每单位长度使用可变数量的喷嘴来控制每单位面积的剂量。这暗示，杆距土地的高度足以实现具有均匀的施用和重叠比。

参考图3a和图3b，当非耕作植物14(诸如，需要喷洒的杂草)与不应喷洒的耕作植物12横向相邻时，使用从喷嘴到目标植物的距离以及射流的发散度来计算射流的横向移位354。横向移位354是对应于喷嘴到喷嘴节距距离的数倍的距离。代替启用竖直于目标植物14定位的喷嘴350的是，选择下一喷嘴352(其到竖直喷嘴350的距离对应于横向移位距离354)进行喷洒。因此，土地上的喷洒样式320被移位，使得它不再在耕作植物12上扩展。

下表给出了依据喷嘴的一些打开和关闭样式所获得的剂量。显然，样式越大，喷洒杆距土地的高度就必须越高，以保持均匀的施用。最右列给出了针对在所有喷嘴都作用时的情况的喷洒杆最小高度乘以获得最佳重叠的最小高度的倍数。

样式大小	样式	剂量	最小高度
				1	1111	100％	1x
4	1110	75％	4x
				3	110	66％	3x
2	10	50％	2x
				3	100	33％	3x
4	1000	25％	4x

图4a至图4d中示意性地示出了这些不同的样式构型。图4a示出了当所有喷嘴都被启用时(每喷洒杆单位长度的流量为100％)时喷洒杆或喷洒杆一部分的喷嘴，这对应于1111的喷嘴密度样式。这些数字指示参与喷洒的射流的数量。这也对应于射流重叠比。在距离2h处获得2的重叠比，在距离3h处获得3的重叠比，等。对于分别为1、2、3、4的重叠比，在距离h、2h、3h、4h处获得施用均匀性。

图4b是图4a的类似视图，但其中4个喷嘴中有3个喷嘴进行喷洒(流量的75％，图案1110)。对于3的重叠比，在距离4h处获得施用均匀性。

图4c是图4b的类似视图，但其中3个喷嘴中有2个喷嘴进行喷洒(流量的66％，图案110)。对于2的重叠比，在距离3h处获得施用均匀性。

图4d是图4c的类似视图，但其中2个喷嘴中有1个喷嘴进行喷洒(流量的50％，图案10)。对于1和2的重叠比，在距离2h和4h处获得施用均匀性。

本发明的另一个方面是使用高度来调制剂量。高度通常不用于剂量控制，因为在标准喷洒杆中，它影响重叠，但每单位长度的剂量由喷嘴密度和流量给出。然而，对于点状喷洒，每单位面积的剂量更直接地由高度控制，高度影响射流的面积。

参考图5，从左到右示出了被启用的喷嘴的样式与它们各自距土地的距离之间的关系：首先，两个相邻喷嘴被启用(作用喷嘴之间的距离为p)。为了喷洒整块土地而没有射流重叠，从喷嘴到土地的距离必须为h。其次，两个喷嘴被启用并且分开距离为2p。在这种情况下，竖直喷嘴到土地的距离必须为2h，才能得到完整的土地射流覆盖而没有射流重叠。第三，喷嘴距离为3p，且因此理想高度必须为3h。最后，在右边，喷嘴距离为4p并且喷嘴到土地的距离必须为4h，才能得到完整的土地喷洒而没有重叠。

本发明的另一个方面是将PWM与喷洒重叠组合并使用速度和高度信息来调谐PWM比。一种用以调制喷洒系统的剂量的流行方法是采用喷嘴的快速打开/关闭操作。通过有意利用打开与关闭状态之间的比(脉宽调制)，可以改变流速。本发明的一个方面是使用PWM结合喷洒重叠比来控制每单位面积的剂量。这允许针对给定速度、给定高度和给定喷洒重叠样式来增加更多的对剂量控制的粒度。

下表示出了喷洒重叠样式和PWM比的可能组合，以保证针对给定速度的连续剂量控制介于剂量的33％和100％之间。在所有喷嘴都作用的情况下，高度必须为最小3x对于没有重叠而言所需的高度。

样式	样式比	PWM比	获得的剂量
				100	0.33	0.60	0.20
100	0.33	0.75	0.25
				100	0.33	0.90	0.30
10	0.5	0.70	0.35
				10	0.5	0.8	0.40
10	0.5	0.9	0.45
				10	0.5	1.0	0.50
110	0.66	0.83	0.55
				110	0.66	0.91	0.60
110	0.66	0.98	0.65
				1	1.00	0.7	0.70
1	1.00	0.75	0.75
				1	1.00	0.8	0.80
1	1.00	0.85	0.85
				1	1.00	0.9	0.90
1	1.00	0.95	0.95
				1	1.00	1.00	1.00

在如图6中所示的实施例中，在喷嘴的连接到喷洒杆300的远端与土地之间的竖直距离使横向点状喷洒尺寸为喷嘴到喷嘴节距的两倍。喷洒样式A示出了这样的情况，即其中避免了射流重叠，并且其中使用几个连续射流操作的空间组合来完成点状喷洒，这些连续射流操作的总宽度对应于待喷洒的物体的宽度。喷洒样式B示出了点状喷洒的情况，其中2倍的射流重叠是期望的并在点的中间获得。喷洒样式C是通过相邻PWM射流获得的，这些PWM射流并未示出其间的横向重叠，并且全部都横向对齐。在连续PWM脉冲之间，被启用的喷嘴横向移位一个单位(交错的点状喷洒)，以提供更好的射流均匀性。喷洒样式D是通过交错的PWM脉冲获得的，其具有2倍的射流重叠。PWM占空比被选择为比示例C中的短。当所有喷嘴同时打开而形成喷洒管线时，获得喷洒样式E。如果喷嘴保持打开，则获得像常规喷洒器(无点状喷洒)中一样的连续射流操作。

本发明的另一个方面是在两个连续PWM脉冲之间使用交错(或选定喷嘴的横向移位)以更好地均匀化剂量。PWM的一个问题是流量变得被中断，从而导致施用剂量中失去均匀性。为了帮助减少这种影响，本发明的一个方面是使喷洒样式在两个PWM脉冲之间横向移位一个喷嘴节距，以便获得点中心的交错(或马赛克)位置，从而产生更好的均匀性。该方法也可以在没有PWM的情况下使用，并且用于通过一个喷嘴节距的增量来更好地横向定位喷洒形状。该方法可以以两次连续换向之间不同的PWM比来使用，从而进一步提高剂量控制的动态。

本发明的另一个方面是使用具有纵向射流重叠的交错PWM以更好地均匀化剂量。以上实施确实可以与射流重叠组合以控制剂量。这是通过让两个连续(且因此交错)的喷洒样式之间有纵向重叠来实现的。这允许增大剂量控制的范围。喷嘴与土地之间的距离不可避免地产生了液滴的一些漂移，这帮助使每单位面积的剂量呈现为均匀的。

本发明的另一个方面是在点状喷洒应用中控制和管理围绕给定目标的喷洒扩展。待喷洒的目标(例如，植物)必须有时完全被喷洒点覆盖。为了确保即使在出现可能的定位误差的情况下也是这种情况，系统必须在围绕目标和在目标外部具有喷洒区的限定的径向扩展的情况下喷洒。通过这种方式，即使在喷嘴的打开/关闭定时方面存在误差或者在喷嘴的横向位置方面存在误差的情况下，也确保整个目标区域被喷洒。

同样的情况适用于目标区的径向减小，从而导致施用被严格地控制在目标区域内。这例如在施用应保证所喷洒的产品到达一个目标且仅到达一个目标时是需要的，从而确保它将不会施用在背景上或目标区域之外。径向减小目标边界后，喷洒点被完全控制在植物特征区域(例如，叶子)内部。

本发明的又一方面是围绕不应喷洒的目标应用缓冲(排除)区，以确保即使在有一定的喷洒不精确的情况下，点状喷洒也不会接触位于缓冲区内部的植物。可以利用排除函数围绕物体限定缓冲区。这意味着我们想要绝对避免喷洒物体。因此，在重叠距离恒定的情况下，喷洒系统可以限定包围任意形状的已限定的目标几何形状的几何形状。然后，该缓冲几何形状被用作喷洒系统的排除区。

图7a至图7f示出了根据这方面的不同喷洒方法。例如，图7a示出了具有一株待喷洒的植物14和一株不待喷洒的植物12的田地的一部分的俯视示意图。图7b示出了待喷洒的形状，其径向扩展距离52以给出待喷洒的扩展区50。图7c示出了扩展区，其被横向减小对应于横向射流移位距离的横向距离54、55。图7d示出了所得形状，其进一步被裁剪围绕不待喷洒的物体创建的防护缓冲距离，因此防止射流接触它。图7e示出了待喷洒的形状与在土地之上的喷嘴轨迹的相交，从而形成部段62，在这些部段期间，喷嘴被启用。图7f示出了具有两个喷嘴启用部段的所得喷洒样式64。

根据图8中所示的实施例，具有相同喷嘴节距距离的两个喷洒杆的组合以彼此接近且平行的方式使用。第二杆304从第一杆302横向移位喷嘴节距距离306的一半。该实施方式允许以所谓的双模式喷洒来操作喷洒系统。在第一模式中，两个喷洒杆彼此独立操作，并在不同位置处喷洒不同的产品。它们可以两者都以连续喷洒模式操作，或两者都以点状喷洒模式操作，或者第一喷洒杆以点状喷洒模式操作且第二喷洒杆以连续模式操作，或反之亦然。在该模式中，两个杆都可以就每单位面积的剂量、杆高度、杆压力而言进行独立调节，因为每个杆都有它自己的压力系统。在第二模式中，两个喷洒杆一起操作并以相同的压力喷洒相同的液体；为两个杆之间的喷嘴节距的一半的该横向移位允许将两个喷嘴之间的横向距离减小2倍，因此将横向喷洒空间分辨率改进了2倍。喷嘴没有放置在单行上的事实必须通过第一杆喷嘴与第二杆喷嘴的打开之间的正确定时衰减来补偿。图示了利用双模式喷洒获得的几个喷洒示例。为了获得喷洒样式A和B，将两个杆组合以便以不同的PWM占空比完成点状喷洒。为了获得喷洒样式C和D，独立地使用两个杆以点状喷洒独立的目标。为了获得喷洒样式E，将两个杆一起使用以便以最大重叠比完成点状喷洒。

为增加横向精度，两个喷洒杆的以上组合可以进一步扩展到三个或更多个喷洒杆，这些喷洒杆彼此分别衰减喷嘴节距距离的三分之一或四分之一。在这种情况下，横向精度增加的比率对应于喷洒杆的数量。

本发明的另一个方面是提供一种用于恒定控制每单位面积的施用剂量的方法。该方法既可以以连续喷洒操作来操作，又可以以点状喷洒操作来操作。它还可以利用单个喷洒杆来操作，或者利用横向移位喷嘴节距的一半的两个喷洒杆的组合来操作，这两个喷洒杆独立地抑或一起工作以形成横向分辨率加倍的喷洒系统。

如图9中所示，该方法将具有植物物种的分割植物图像看作输入，其中每种植物将应用基本喷洒规则，这意指应喷洒或不应喷洒哪种植物物种以及应利用哪种液体(如果系统配备有两个或更多个不同的喷洒杆并且每个杆中具有不同的产品)。然后，它还将每个植物物种和每种待喷洒的产品的防护缓冲和扩展/减少值看作输入。它还将针对每种待喷洒的产品的待施用的每单位面积的期望剂量看作输入(其可以服从由所谓的喷洒调制图提供的某种局部变化)。最后，它将一定数量的对每单位面积的施用剂量有影响的参数看作输入，诸如每个喷洒杆距土地或目标的最小所期望的距离或高度、车辆移动和速度、每个喷洒杆的液体的压力。

该方法产生了几个输出以控制待施用的剂量。主要输出是喷嘴机电阀状态向量，其是受控喷洒杆的每个喷嘴机电阀的开/关状态的向量。第二个是喷洒杆高度，其馈给喷洒杆高度控制单元。第三个是喷洒量图，其给出了每单位面积喷洒的液体量。

该方法包括下文参考图10详述的四个主要操作。

第一个操作计算喷嘴密度样式和PWM比以应用每单位面积的期望剂量。该计算使用车辆速度、喷洒杆压力和待施用的期望剂量(其可以遵循田间图而变化)。该计算首先将PWM设定为60％，并选择喷嘴密度样式(所有喷嘴打开、或四个喷嘴中的三个喷嘴打开、或三个喷嘴中的两个喷嘴打开，等)，这提供了最高流速但小于所期望的流速以在由用户要求的操作速度和压力以及最小喷洒杆高度下得到预期剂量。然后，如有必要，将高度增加直至所推荐的高度，以便以选定喷嘴密度样式来提供均匀的施用。计算对应剂量，并最终计算(增加)PWM以得到最终所需的剂量。

该方法的第二个操作计算待由第三个操作使用的横向射流移位距离。为此，它在喷洒杆最小高度(由用户要求)和从喷嘴密度样式得出的喷洒杆高度当中选择最大的一者。它使用该高度值以基于喷嘴射流角来计算横向射流移动距离，该喷嘴射流角略微取决于喷洒杆压力。

该方法的第三个操作获取植物的输入分割图像并从中产生喷洒图。首先，该操作将指定的径向扩展/减小值应用在待作为目标的物体形状上。然后，它将扩展框横向减小先前计算的横向射流移位距离。然后，它围绕非目标性物体应用防护缓冲距离以防止接触它们，并在落入该缓冲区中的情况下裁剪重叠框。然后，它将该所获得的被裁剪形状与喷嘴(在双模式喷洒杆操作的情况下，喷嘴的密度加倍，在该双模式喷洒杆操作中，两个杆被一起使用以增加空间分辨率)的轨迹相交，以获得喷嘴启用部段，在这些喷嘴启用部段上应用PWM和喷嘴密度样式规则以得到喷嘴启用图。该喷嘴启用图最终变换成喷嘴机电阀的开/关命令(状态向量)。

这种自动定量给料(dosing)方法的第四个也是最后一个操作是：针对土地的给定单位面积，基于喷嘴机电阀的最终打开持续时间和压力来计算已施用的液体的量。

本发明的另一个方面是提供一种用以自动控制喷嘴堵塞的方法，如图11和图12中所示。该方法需要在喷洒杆入口处使用机电阀330，从而允许将杆300与进入的压力系统230隔离，它还需要存在安装于喷洒杆公共液体供应件上的压力缓冲器332(该压力缓冲器具有压力与量之间的相对线性关系)，并且它需要准确的和线性的压力传感器334来测量喷洒杆中的压力。在堵塞控制序列期间，该方法如下操作。首先，关闭所有喷嘴310，在杆中建立标称压力，并且关闭输入机电阀330。其次，在第一喷嘴的打开时间之前和之后，测量液体压力。在知道预期的喷嘴流量、打开持续时间和压力缓冲器的压力-量关系的情况下，计算理论压力损失，并将该理论压力损失与实际压力损失进行比较。如果明显更小，则对应喷嘴被视为堵塞，并如此记录。对于杆的所有喷嘴重复该序列，利用喷洒杆输入机电阀的打开脉冲来定期补给杆压力。在操作结束时，该方法提供完整喷洒系统的每个喷嘴的堵塞信息。

Claims (22)

1.一种利用农业喷洒车辆来选择性地喷洒耕作的田地(10)的区域的方法，所述农业喷洒车辆包括喷洒设备(200)，所述喷洒设备具有：至少一个成像系统(210)；至少一个尾随的喷洒杆(300)，所述喷洒杆在操作时沿着与所述农业喷洒车辆的方向垂直的方向对准，所述喷洒杆包括多个机电喷嘴(310)，所述多个机电喷嘴彼此间隔开恒定的节距距离并且被构造成选择性地喷洒所述区域，并且所述多个机电喷嘴包括对应的多个喷嘴(314)和对应的多个机电阀(312)，所述农业喷洒设备(200)进一步包括：罐和压力系统(230)；以及包括处理单元的控制单元(220)，所述控制单元用以控制每个机电喷嘴(310)的所述机电阀(312)，所述方法包括：

-由所述至少一个成像系统(210)获取所述耕作的田地(10)的区域的图像，并由所述处理单元在所述图像上区分待喷洒的植物(14)和不应喷洒的植物(12)；

-确定将要基本上竖直地定位在待喷洒的植物(14)上方的至少一个喷嘴(350)；

-基于所述至少一个喷嘴(350)的发散角以及所述喷嘴(350)与待选择性地喷洒的所述区域之间的竖直距离来计算所述区域上的喷洒样式，所述喷洒样式覆盖所述待喷洒的植物(14)并且可能地接触不应喷洒的植物(12)；

-计算用以使所述喷洒样式横向移位的被称为射流移位距离(354)的距离，使得经移位的样式覆盖所述待喷洒的植物(14)而不覆盖所述不应喷洒的植物(12)，并将所述射流移位距离(354)表达为所述喷嘴到喷嘴节距的倍数，以及

-通过使竖直地定位在待喷洒的植物(14)上方的所述至少一个喷嘴(350)移位来使所述喷洒样式横向移位所述射流移位距离(354)，使得来自至少一个新选择的喷嘴(352)的喷洒样式不会喷洒所述不应喷洒的植物(12)。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，限定所述待喷洒的植物(14)的框沿所有方向径向扩展一距离(52)以确定待喷洒的扩展区(50)，从而确保即使在所述(多个)选定喷嘴的横向位置方面或在所述(多个)喷嘴的打开和关闭时刻方面存在不精确性的情况下也将正确地喷洒对应的植物(14)。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，限定所述待喷洒的植物(14)的框沿所有方向径向减小一距离以确定待喷洒的减小区，从而确保即使在所述(多个)选定喷嘴的横向位置方面或在所述(多个)喷嘴的打开和关闭时刻方面存在不精确性的情况下所述喷洒样式也被控制在待喷洒的对应的植物(14)内部。

4.根据前一项权利要求所述的方法，其中，所述扩展区(50)或减小区的横向相对侧被减小了与所述横向射流移位距离对应的距离(54、55)以确定横向减小的喷洒区(56)，从而确保横向射流发散度不会引起所述喷洒样式落在对应于所述待喷洒的植物(14)的径向扩展区(50)或减小区之外。

5.根据前一项权利要求所述的方法，其中，计算围绕已被所述至少一个成像系统(210)识别为不应喷洒的植物(12)的植物的缓冲区(57)，其中，所述缓冲区(57)对减小的喷洒区(56)的一部分进行裁剪以确定进一步减小的喷洒区(58)。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述控制单元(220)根据以下各者来选择并打开机电喷嘴(310)的一个或多个机电阀(312)：

-所述经移位的样式，

-所述农业喷洒车辆的速度，

-所述喷洒杆(300)在所述耕作的田地(10)上方的高度，

-由所述压力系统(230)提供的在所述喷洒杆(300)中的液体的压力，以及

-待施用的每单位面积的量。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述多个机电喷嘴(310)的所述机电阀(312)被控制为打开喷洒用喷嘴以根据以下构型中的任一者来施用范围为从总剂量的25％至100％的剂量量：

a.所述喷洒杆(300)的所有喷嘴均被打开，以喷洒所述总剂量的100％；

b.所述喷洒杆(300)的每三个相邻喷洒用喷嘴被打开，其中，在所述每三个相邻喷洒用喷嘴中的每一个之间关闭一个喷洒用喷嘴，以喷洒所述总剂量的75％；

c.所述喷洒杆(300)的每两个相邻喷洒用喷嘴被打开，其中，在所述每两个相邻喷洒用喷嘴中的每一个之间关闭一个喷洒用喷嘴，以喷洒所述总剂量的66％；

d.所述喷洒杆(300)的两个相邻喷嘴中的每一个被打开，以喷洒所述总剂量的50％；

e.所述喷洒杆(300)的三个相邻喷洒用喷嘴中的每一个被打开，以喷洒所述总剂量的33％，以及

f.所述喷洒杆(300)的四个相邻喷洒用喷嘴中的每一个被打开，以喷洒所述总剂量的25％。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，对所述(多个)对应喷嘴的所述一个或多个机电阀(312)的选择和打开与PWM组合以打开所述(多个)喷嘴，以便进一步调制喷洒剂量，从而以便提高每单位面积的总施用量的精度。

9.根据前一项权利要求所述的方法，其中，对所述(多个)对应喷嘴的所述一个或多个机电阀(312)的选择和打开在连续PWM脉冲之间周期性地改变，以便获得具有改进的施用均匀性的交错的点状喷洒样式。

10.根据前一项权利要求所述的方法，其中，两个相邻喷嘴中的一个在第一PWM脉冲期间打开，而所述两个相邻喷嘴中的另一个在第二PWM脉冲期间打开。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述喷洒设备(200)包括彼此平行布置的至少两个喷洒杆(302、304)，每个喷洒杆(302、304)包括多个机电喷嘴(310)，其中，每个所述喷洒杆的所述多个喷嘴(314)彼此间隔开恒定的节距距离，并且其中，一个喷洒杆(302)从另一喷洒杆(304)横向移位的距离等于所述节距距离的一半。

12.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，所述喷洒设备(200)包括彼此平行布置的至少三个喷洒杆，每个喷洒杆包括多个机电喷嘴(310)，其中，每个喷洒杆的所述多个喷嘴(314)彼此间隔开恒定的节距距离，并且其中，一个喷洒杆从另外两个喷洒杆中的一个横向移位的距离等于所述节距距离的三分之一，同时所述一个喷洒杆从所述另外两个喷洒杆中的另一个横向移位的距离等于所述节距距离的三分之二。

13.一种利用农业喷洒车辆来选择性地喷洒耕作的田地(10)的区域的方法，所述农业喷洒车辆包括喷洒设备(200)，所述喷洒设备具有：至少一个成像系统(210)；彼此平行布置的至少两个喷洒杆(302、304)，每个喷洒杆(302、304)包括多个机电喷嘴(310)，所述多个机电喷嘴包括对应的多个喷嘴(314)和对应的多个机电阀(312)，其中，每个喷洒杆的所述多个喷嘴(314)彼此间隔开恒定的节距距离，并且其中，一个喷洒杆(302)从另一喷洒杆(304)横向移位的距离等于所述节距距离的一半，所述农业喷洒设备(200)进一步包括：每喷洒杆的罐和压力系统(230)；以及包括处理单元的控制单元(220)，所述控制单元用以控制每个喷洒杆的每个机电喷嘴(310)的所述机电阀(312)，所述方法包括：

-以第一模式操作所述两个喷洒杆(302、304)中的一个，在所述第一模式中，两个喷洒杆彼此独立并且每个喷洒杆在不同位置处喷洒不同的产品，或者

-以第二模式操作所述两个喷洒杆，在所述第二模式中，所述两个喷洒杆组合在一起并被视为横向空间喷嘴密度加倍的单个杆，从而喷洒相同的产品。

14.根据前一项权利要求所述的方法，其中，所述喷洒设备(200)包括彼此平行布置的至少三个喷洒杆，每个喷洒杆包括多个机电喷嘴(310)，其中，每个喷洒杆的所述多个喷嘴(314)彼此间隔开恒定的节距距离，并且其中，一个喷洒杆从另外两个喷洒杆中的一个横向移位的距离等于所述节距距离的三分之一，而所述一个喷洒杆从所述另外两个喷洒杆中的另一个横向移位的距离等于所述节距距离的三分之二。

15.一种确定农业喷洒系统的喷洒用喷嘴的堵塞的方法，所述农业喷洒系统包括：罐和压力系统(230)；主机电阀(330)，其安装在所述罐和压力系统(230)下游；喷洒杆(300)，其包括多个机电喷嘴(310)，所述多个机电喷嘴各自包括在所述主机电阀(330)下游的喷嘴(314)和机电阀(312)，所述喷洒杆(300)包括：导管，其从所述主机电阀(330)延伸并通向所述多个机电喷嘴(310)的每个机电阀(312)；压力缓冲器(332)，其与所述喷洒杆(300)的所述导管流体连通；以及压力传感器(334)，其布置成测量所述导管内部的压力，所述方法包括：

a.如果处于打开状态，则关闭所述多个机电喷嘴(310)的任何机电阀(312)；

b.通过关闭所述主机电阀(330)来将所述喷洒杆(300)与所述罐和压力系统(230)隔离；

c.测量所述喷洒杆(300)内部的压力p1；

d.致动机电阀(312)以在固定的时段内打开单个机电喷嘴k，以及

e.测量所述喷洒杆(300)内部的压力p2，

其中，如果步骤c.中测得的所述压力p1与步骤e.中测得的所述压力p2之间的差值取决于所述绝对压力p1而高于给定阈值，则所述喷嘴k被视为未堵塞，并且其中，如果所述差值低于所述给定阈值，则所述喷嘴k被视为至少部分地堵塞。

16.根据前一项权利要求所述的方法，其中，针对所述多个机电喷嘴(310)的每个喷嘴(k+1；…；K+i…；k+n)重复步骤c.至步骤e.。

17.根据前一项权利要求所述的方法，其中，如果在步骤e.中测得的所述压力p2低于预定的最小压力，则所述主机电阀(330)打开以对所述压力缓冲器(332)进行填充，之后重复步骤c至e。

18.根据权利要求15至17中任一项所述的方法，其中，所述压力缓冲器(332)是弹性压力缓冲器元件，其在所述缓冲器中的压力与存储在所述缓冲器中的液体量之间具有成比例的且已知的关系。

19.一种农业喷洒车辆，其包括农业喷洒系统，所述农业喷洒系统包括：罐和压力系统(230)；主机电阀(330)，其安装在所述罐和压力系统(230)下游；喷洒杆(300)，其包括多个机电喷嘴(310)，所述多个机电喷嘴各自包括在所述主机电阀(330)下游的喷嘴(314)和机电阀(312)，所述喷洒杆(300)包括：导管，其从所述主机电阀(330)延伸并通向所述多个机电喷嘴(310)的每个机电阀(312)；压力缓冲器(332)，其与所述喷洒杆(300)的所述导管流体连通；以及压力传感器(334)，其布置成测量所述导管内部的压力，其中，所述农业喷洒车辆进一步包括：具有处理器的控制单元，所述控制单元被构造成执行根据权利要求15至18中任一项所述的方法；以及显示单元，其用于显示每个喷嘴的堵塞信息。

20.一种用于控制农业喷洒车辆的在耕作的田地(10)上的每单位面积的施用量的方法，所述农业喷洒车辆在所述耕作的田地(10)上移动以进行选择性的点状喷洒应用，所述农业喷洒车辆包括点状喷洒设备(200)，所述设备(200)包括：成像系统(210)；尾随的喷洒杆(300)，其垂直于所述设备的移动而对准，所述喷洒杆包括彼此间隔开恒定的节距距离的多个机电喷嘴(310)，所述多个机电喷嘴各自包括喷嘴(314)和机电阀(312)，所述喷洒设备(200)进一步包括：罐和压力系统(230)，其具有压力传感器；控制单元(220)，其用以处理图像并控制每个机电喷嘴(310)的所述机电阀(312)；以及喷洒杆高度控制单元(240)，其用以将所述喷嘴放置在距所述待喷洒的物体所期望的距离处，所述方法包括：

-由所述至少一个成像系统(210)获取所述耕作的田地(10)的区域(212)的图像，并由所述处理单元在所述图像上区分待喷洒的植物(14)和不应喷洒的植物(12)，以获得具有待喷洒的框和不待喷洒的框的分割图像，

-基于待施用的每单位面积的期望量、车辆速度和液体压力，确定每单位长度的作用喷嘴的密度，并且确定从喷嘴到目标的竖直距离以保证恒定的射流重叠，

-利用PWM比来调制打开的喷嘴的流量以获得待施用的每单位面积的期望量，

-选择由用户限定的喷洒杆最小高度与从喷嘴到目标的确定的竖直距离之间的最高距离，

-利用所述喷洒杆高度控制单元(240)来移动所述喷洒杆，以便将所述喷嘴定位在从喷嘴到目标的所述确定的竖直距离处，

-计算横向射流移位距离，所述横向射流移位距离对应于所述土地处的喷洒点宽度的一半并且基于所述喷嘴的发散角、所述液体压力和先前选择的所述最高竖直距离，

-根据所输入的包含待喷洒的植物(14)的框和不待喷洒的植物(12)的框的分割植物图像，使待喷洒的植物的框扩展一距离(52)以获得待喷洒的扩展框(50)，

-利用所述计算出的横向射流移位距离(54、55)来横向减小所述待喷洒的扩展框(50)的尺寸，以获得待喷洒的减小框(56)，

-通过所述喷洒杆喷嘴轨迹(60)与所述待喷洒的框的相交来限定喷嘴启用图(62)，从而进一步考虑到所述打开的喷嘴和所述PWM比，以及

-将所述喷嘴启用图变换成时变的机电阀状态向量，并且基于所述时变的机电阀状态向量将信号施加到所述机电阀(312)。

21.根据前一项权利要求所述的方法，其进一步应用缓冲区(57)，所述缓冲区围绕不应喷洒的植物(12)的框沿所有方向径向扩展以获得不待喷洒的框。

22.根据权利要求20和21所述的方法，其中，在限定所述喷嘴启用图之前，所述待喷洒的横向减小框(56)被不待喷洒的扩展框进一步裁剪了所述缓冲距离(57)，所述不待喷洒的扩展框由所述不待喷洒的植物(12)的框的扩展造成。