CN213210799U - 一种用于金槐种植的撒药设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于金槐种植的撒药设备，包括控制处理器模块、导航模块、气象检测模块、环境检测模块、喷洒检测模块、驱动模块、区域设定模块、飞行数据检测模块，所述控制处理器模块包括存储模块、电源模块、通信模块、控制处理器，所述导航模块包括第一成像模块、第二成像模块、路径规划模块、定位模块，所述气象检测模块包括风速传感器、风量传感器，所述环境检测模块包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器，所述喷洒检测模块包括液位传感器、流量传感器、压力传感器，所述驱动模块包括飞行控制模块、喷洒控制模块。本实用新型实现了无人机的精确避障、定点、定区域洒药以及故障监测，极大地提高了工作效和喷洒效果。

Description

一种用于金槐种植的撒药设备

技术领域

本实用新型涉及洒药设备技术领域，尤其涉及一种用于金槐种植的撒药设备。

背景技术

金槐，中药材名，本品为唇形科植物小叶假糙苏的全草，夏、秋采收，功能主治为：滋阴润燥，止咳，调经，在金槐种植过程中，容易被各种的植被疾病和害虫侵扰，导致金槐幼苗枯萎或是产量减少，因此需要对金槐进行喷药。

现已经授权的实用新型，专利号为CN201520908875.1，一种多旋翼无人机喷洒系统，利用控制装置协调控制气象检测装置、飞行数据检测装置和喷洒装置执行各自的功能，根据气象信息和飞行参数来自适应调整喷洒装置的喷洒，充分考虑到无人机飞行参数、气象信息以及喷洒雾滴大小对喷洒辐射范围的影响，解决了现有技术中无人机喷洒容易导致喷洒液的漂移或者漏喷的问题，实现对喷洒的精确控制。

上述方案依然存在着一些问题，现有的无人机大多通过现有的摄像头对障碍物的形状及其距离进行判断容易出现错误，单一的躲避障碍物依据。容易发生碰撞，且该无法实现指定区域的监测与喷洒，存在效率低下的特点。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种用于金槐种植的撒药设备，用于解决现有技术中存在的技术问题，现有的无人机大多通过现有的摄像头对障碍物的形状及其距离进行判断容易出现错误，单一的躲避障碍物依据。容易发生碰撞，且该无法实现指定区域的监测与喷洒，存在效率低下的特点。

一种用于金槐种植的撒药设备，包括控制处理器模块、导航模块、气象检测模块、环境检测模块、喷洒检测模块、驱动模块、区域设定模块、飞行数据检测模块；

所述控制处理器模块包括存储模块、电源模块、通信模块、控制处理器，所述存储模块、电源模块、通信模块分别与控制处理器连接；

所述导航模块包括第一成像模块、第二成像模块、路径规划模块、定位模块，所述第一成像模块、第二成像模块分别与路径规划模块连接，所述路径规划模块、定位模块分别与控制处理器连接；

所述气象检测模块包括风速传感器、风量传感器，所述风速传感器、风量传感器分别与控制处理器连接；

所述环境检测模块包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器，所述温度传感器、湿度传感器、光照传感器分别与控制处理器连接；

所述喷洒检测模块包括液位传感器、流量传感器、压力传感器，所述液位传感器、流量传感器、压力传感器分别与控制处理器连接；

所述驱动模块包括飞行控制模块、喷洒控制模块，所述飞行控制模块、喷洒控制模块分别与控制处理器连接；

所述区域设定模块、飞行数据检测模块分别与控制处理器连接。

进一步的，所述第一成像模块的内部设置有三维成型模块，所述第二成像模块的内部设置有超声波距离计算模块。

进一步的，还包括报警模块，所述报警模块与控制处理器连接。

进一步的，所述定位模块为GPS定位模块或北斗定位模块。

进一步的，所述通信模块为蓝牙子模块、Wifi子模块、Zigbee子模块中的一个或多个。

进一步的，所述飞行数据检测模块包括陀螺仪模块，所述陀螺仪模块与控制处理器连接。

进一步的，所述存储模块为Flash存储器。

进一步的，所述控制处理器为单片机或可编程控制器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

1.本实用新型一种用于金槐种植的撒药设备，通过区域设定模块的设计，实现了无人机定点、定株、定区域的喷洒作业，有利于提高工作效率。

2.本实用新型一种用于金槐种植的撒药设备，通过第一成像模块、第二成像模块分别生成三维立体图和二维平面图，通过对两个图像信息的对比，增加了无人机避障过程中的判断依据，避免判断错误，导致无人机发生碰撞，损坏无人机，影响农药喷洒效率。

3.本实用新型一种用于金槐种植的撒药设备，通过气象检测模块、飞行数据检测模块的设计，根据气象信息和飞行参数来自适应调整喷洒装置的喷洒，能够根据风速和飞行速度的改变而进行调整，进一步根据飞行高度和风向对雾滴覆盖范围进行控制，自动适应无人机喷洒过程中无人机自身和环境因素的影响，提高了无人机的喷洒效果。

4.本实用新型一种用于金槐种植的撒药设备，通过环境检测模块、喷洒检测模块的设计，能够所述监测该区域金槐树的生长环境情况以及无人机喷洒机构的相关情况，当检测到压力异常、液位过低等异常时，控制处理器会自动控制无人机飞回，使得工作人员能够及时对无人机进行换药、维修等。当出现紧急情况时，控制处理器会按照默认程序控制无人机缓慢降落，防止产生农药污染水源或其他意外情况。

附图说明

图1为本实用新型的整体系统图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

一种用于金槐种植的撒药设备，包括控制处理器模块、导航模块、气象检测模块、环境检测模块、喷洒检测模块、驱动模块、区域设定模块、飞行数据检测模块；

所述控制处理器模块包括存储模块、电源模块、通信模块、控制处理器，所述存储模块、电源模块、通信模块分别与控制处理器连接；

所述导航模块包括第一成像模块、第二成像模块、路径规划模块、定位模块，所述第一成像模块、第二成像模块分别与路径规划模块连接，所述路径规划模块、定位模块分别与控制处理器连接；

所述气象检测模块包括风速传感器、风量传感器，所述风速传感器、风量传感器分别与控制处理器连接；

所述环境检测模块包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器，所述温度传感器、湿度传感器、光照传感器分别与控制处理器连接；

所述喷洒检测模块包括液位传感器、流量传感器、压力传感器，所述液位传感器、流量传感器、压力传感器分别与控制处理器连接；

所述驱动模块包括飞行控制模块、喷洒控制模块，所述飞行控制模块、喷洒控制模块分别与控制处理器连接；

所述区域设定模块、飞行数据检测模块分别与控制处理器连接。

本方案的工作原理简述：

起飞前，采用手动输入GPS数据的方式或外部GPS数据导入的方式，通过区域设定模块对需喷洒农药的金槐树区域进行设定。喷洒区域可以为圆形、三角形、四边形；当为圆形时，需要输入中心坐标位置及喷洒半径(当半径为零时，即实现了定点喷洒)；当为三角形时，需要输入三个点的坐标位置，当为四边形时，需要输入四个点的坐标位置，通过区域设定模块的设计，实现了无人机定点、定株、定区域的喷洒作业，有利于提高工作效率。

准备工作完成后，通过遥控器或者远程终端设备控制无人机起飞，无人机飞行过程中，摄像头将图像传送给图像传感器，由图像分析模块将图像处理成三维模型，同时，超声波传感器发送超声波至前方，且内部设置有束角器，保证超声波呈扇形向前发射，其超声波遇到前方物体，回射，由超声波接收器接收信号，并将相关数据传递至超声波测距计算模块，计算障碍物与无人机之间距离，并由超声波图像模拟生成模块生成相关二维平面图，控制处理器根据障碍物二维平面图与障碍物三维模型，来确定前方障碍物的情况，确定障碍物的情况后，由路线规划模块进行规划正确的路线，并将路线信息传送到控制处理器，控制处理器控制无人机按照规划的路线飞行，通过第一成像模块、第二成像模块分别生成三维立体图和二维平面图，通过对两个图像信息的对比，增加了无人机避障过程中的判断依据，避免判断错误，导致无人机发生碰撞，损坏无人机，影响农药喷洒效率。

飞行至指定区域后，控制处理器控制水泵启动，控制无人机进行喷洒作业，在喷洒作业过程中，飞行数据检测模块实时检测无人机的飞行姿态与速度，气象检测模块通过风速传感器、风量传感器实时检测该喷洒时刻的风向以及风量，并将检测到的数据实时传送给控制处理器，喷洒检测模块通过流量传感器、液位传感器、压力传感器，实时检测药箱内的药液高度、喷洒管的流量值以及喷洒管内的压力值，并将检测到的数据传送给控制处理器，控制处理器通过飞行数据监控以及气象信息检测模块检测到的数据，对无人机飞行方向、高度等进行调整，使其达到最佳的喷洒状态，调整完毕后，继续进行喷洒作业，如此往复，再到下一指定区域进行喷洒作业，根据气象信息和飞行参数来自适应调整喷洒装置的喷洒，能够根据风速和飞行速度的改变而进行调整，进一步根据飞行高度和风向对雾滴覆盖范围进行控制，自动适应无人机喷洒过程中无人机自身和环境因素的影响，提高了无人机的喷洒效果。

无人机的整个作业过程中，环境检测模块通过温湿度传感器、光照传感器实时检测该喷洒区域的环境温湿度以及光照强度，并将检测到的信息传送给控制处理器，控制处理器通过无线通信模块将检测到的数据传送给远程终端，使得工作人员可以实时监控金槐树的生环境，喷洒检测模块通过流量传感器、液位传感器、压力传感器，实时检测药箱内的药液高度、喷洒管的流量值以及喷洒管内的压力值，并将检测到的数据传送给控制处理器，当检测到压力异常、液位过低等异常时，控制处理器会自动控制无人机飞回，使得工作人员能够及时对无人机进行换药、维修等。

进一步的，所述第一成像模块的内部设置有三维成型模块，所述第二成像模块的内部设置有超声波距离计算模块，通过三维成型模块生成三维立体模型，通过超声波测距离计算模块无人机与障碍物之间的距离。

进一步的，还包括报警模块，所述报警模块与控制处理器连接，当述监测到无人机动力系统的油量、农药存放箱中的农药数量、GPS数据等状态信息，将监测数据发送到控制处理器，控制处理器通过无线通信模块传到地面控制系统。当出现紧急情况时，控制处理器会按照默认程序控制无人机缓慢降落，防止产生农药污染水源或其他意外情况。

进一步的，所述定位模块为GPS定位模块或北斗定位模块。

进一步的，所述通信模块为蓝牙子模块、Wifi子模块、Zigbee子模块中的一个或多个。

进一步的，所述飞行数据检测模块包括陀螺仪模块，所述陀螺仪模块与控制处理器连接，通过陀螺仪，无人机当前的三轴加速度和三轴角速度，由陀螺仪模块进行DMP解算并得到相对于大地坐标系的无人机机身姿态角，并将无人机机身姿态角信息传递给控制处理器，所述无人机机身姿态角包括横滚角

俯仰角θ'和偏航角ψ'。

进一步的，所述存储模块为Flash存储器，存储速度快，成本便宜并且存储空间较大。

进一步的，所述控制处理器为单片机或可编程控制器，单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/0口和中断系统、定时器/计时器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域的广泛应用。

值得注意的是：本方案中的气象检测模块、环境检测模块、喷洒检测模块、飞行数据检测模块、导航模块、区域设定模块等均为现有技术中的常用电路或实物，本方案的创新不在于单个的电路上，而是数个单元以及电路的配合能够实现无人机的精确避障、定点、定区域洒药以及故障监测，极大地提高了工作效和喷洒效果。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于金槐种植的撒药设备，其特征在于，包括控制处理器模块、导航模块、气象检测模块、环境检测模块、喷洒检测模块、驱动模块、区域设定模块、飞行数据检测模块；

所述控制处理器模块包括存储模块、电源模块、通信模块、控制处理器，所述存储模块、电源模块、通信模块分别与控制处理器连接；

所述导航模块包括第一成像模块、第二成像模块、路径规划模块、定位模块，所述第一成像模块、第二成像模块分别与路径规划模块连接，所述路径规划模块、定位模块分别与控制处理器连接；

所述气象检测模块包括风速传感器、风量传感器，所述风速传感器、风量传感器分别与控制处理器连接；

所述环境检测模块包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器，所述温度传感器、湿度传感器、光照传感器分别与控制处理器连接；

所述喷洒检测模块包括液位传感器、流量传感器、压力传感器，所述液位传感器、流量传感器、压力传感器分别与控制处理器连接；

所述驱动模块包括飞行控制模块、喷洒控制模块，所述飞行控制模块、喷洒控制模块分别与控制处理器连接；

所述区域设定模块、飞行数据检测模块分别与控制处理器连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于金槐种植的撒药设备，其特征在于，所述第一成像模块的内部设置有三维成型模块，所述第二成像模块的内部设置有超声波距离计算模块。

3.根据权利要求1所述的一种用于金槐种植的撒药设备，其特征在于，还包括报警模块，所述报警模块与控制处理器连接。

4.根据权利要求1所述的一种用于金槐种植的撒药设备，其特征在于，所述定位模块为GPS定位模块或北斗定位模块。

5.根据权利要求1所述的一种用于金槐种植的撒药设备，其特征在于，所述通信模块为蓝牙子模块、Wifi子模块、Zigbee子模块中的一个或多个。

6.根据权利要求1所述的一种用于金槐种植的撒药设备，其特征在于，所述飞行数据检测模块包括陀螺仪模块，所述陀螺仪模块与控制处理器连接。

7.根据权利要求1所述的一种用于金槐种植的撒药设备，其特征在于，所述存储模块为Flash存储器。

8.根据权利要求1所述的一种用于金槐种植的撒药设备，其特征在于，所述控制处理器为单片机或可编程控制器。

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