CN218273172U - 一种田间自主导航巡检与智能迷雾喷洒装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种田间自主导航巡检与智能迷雾喷洒装置，属于智慧农业领域。以实现自主导航行驶、巡检监测环境数据、智能迷雾喷洒农药和消毒剂等功能，提高田间环境参数采集和迷雾喷洒的精度，减少劳动力的投入，助力精准农业发展。具体方案包括通过测距算法提供三维空间点云数据及周围物体反射率并自动规划最优路径的自主导航行驶系统，用于巡视田间环境和农作物生长状况的巡检监测系统，用于对田间环境和靶标进行精准弥雾喷洒的智能迷雾系统，以及与自主导航行驶系统、巡检监测系统、智能迷雾系统连接的工控机IMU。

Description

一种田间自主导航巡检与智能迷雾喷洒装置

技术领域

本实用新型属于智慧农业领域，具体涉及一种田间自主导航巡检与智能迷雾喷洒装置。

背景技术

目前，在农村田间打药很多还在用背负式喷雾器，然而高度不一的作物给施药者增加了工作负担。

经检索：公开号为CN213095727U的中国实用新型专利文献公开了一种用于田间农药药效试验的便携式喷雾装置，包括喷雾桶与喷雾杆，所述喷雾桶的内部一体成型有至少三组隔板，三组所述隔板将喷雾桶分隔成四组空腔，所述喷雾桶的四组空腔底部均连通固定有连接弯管，所述喷雾桶的背面底部固定安装有五通阀门，所述五通阀门的四组进水口通过连接弯管连通于喷雾桶的四组空腔，所述五通阀门的一组出水口通过液体泵连通有连通管，所述连通管连通固定于喷雾杆。该技术设备功能单一，智能化程度低，需要投入相应劳动力进行田间作业，无法精准控制喷洒作业，喷洒用量大、不均匀，造成消毒液和药液的浪费和环境污染，不利于农业可持续发展，影响精准农业的发展进程。

发明内容

为了解决上述技术问题之一，发明人经过实践和总结得出本实用新型的技术方案，公开一种田间自主导航巡检与智能迷雾喷洒装置，以实现自主导航行驶、巡检监测环境数据、智能迷雾喷洒农药和消毒剂等功能，提高田间环境参数采集和迷雾喷洒的精度，减少劳动力的投入，助力精准农业发展。具体方案包括通过测距算法提供三维空间点云数据及周围物体反射率并自动规划最优路径的自主导航行驶系统，用于巡视田间环境和农作物生长状况的巡检监测系统，用于对田间环境和靶标进行精准弥雾喷洒的智能迷雾系统，以及与自主导航行驶系统、巡检监测系统、智能迷雾系统连接的工控机IMU。

在上述方案的基础上作出如下改进，所述自主导航行驶系统包括与工控机IMU连接的差分GPS一、差分GPS二、激光雷达、深度摄像头和驱动组件，工控机IMU、差分GPS一、差分GPS二、激光雷达、深度摄像头、巡检监测系统、智能迷雾系统均安装于驱动组件的顶部，差分GPS二、激光雷达、深度摄像头均安装于驱动组件的前侧，差分GPS一安装于驱动组件的后侧。

在上述方案的基础上作出如下改进，所述巡检监测系统包括与工控机IMU连接且安装于自主导航行驶系统顶部的视频摄像云台、光合传感器、空气温湿度传感器、PM2.5/PM10传感器以及控制采集器，控制采集器支持远程控制开关。

在上述方案的基础上作出如下改进，所述智能迷雾系统包括安装于自主导航行驶系统上的自吸泵、水箱、多孔喷头、排水口、流量传感器、过滤器、液位传感器，水箱内部安装有自吸泵，自吸泵的进水口安装有过滤器，出水口通过管道连接有流量传感器再经管道连接有安装于自主导航行驶系统侧顶部的多孔喷头，液位传感器安装于水箱内部，水箱上设置有进水口和排水口，自吸泵、液位传感器、流量传感器均与工控机IMU连接。

在上述方案的基础上作出如下改进，所述工控机IMU包括用于储存巡检监测系统所采集数据的数据存储模块，以及用于对巡检监测系统所采集数据进行数据分析和统计并生成直观数据模型的精准算法模块。

在上述方案的基础上作出如下改进，所述工控机IMU还包括根据数据模型为农事作业提供决策数据并制定生产方案的智能化决策模块。

在上述方案的基础上作出如下改进，所述工控机IMU还包括无线传输模块，将数据存储模块储存的巡检监测系统所采集数据、数据分析模型生成的直观数据模型以及智能化决策模块制定的生产方案实时发送至客户端。

在上述方案的基础上作出如下改进，所述工控机IMU还包括导航行驶模块，导航行驶模块根据差分GPS一、差分GPS二、激光雷达、深度摄像头感知田间环境位置，经过测距算法提供三维空间点云数据及周围物体反射率，在恶劣或高速运动状态下快速定位与测向，精准避让障碍物，并自动规划最优路径。

在上述方案的基础上作出如下改进，所述多孔喷头包括固定座，固定座的中部开设有导槽，导槽的底部对称设置有两个安装槽，两个安装槽内部均安装有电磁体一、伸缩弹簧以及磁性限位块，两个磁性限位块的限位方向相反，导槽内部活动设置有旋转件，旋转件的一端与管道连通且内部设置有空腔、另一端设置有孔眼，旋转件上固定安装有与导槽滑动配合的导向体，导向体相对导槽底部的一侧设置有对称分布的两个限位结构，两个限位结构分别与对应的磁性限位块适配，导槽内侧端部安装有吸附或外排斥导向体的电磁体二，电磁体一和电磁体二均与工控机IMU电性连接。

与现有技术相比，本实用新型可以获得以下技术效果：

本实用新型的技术方案与现有技术相比，通过采用差分GPS一、差分GPS二、激光雷达、深度摄像头和驱动组件的自主导航行驶系统，经过工控机IMU上的导航行驶模块，根据差分GPS一、差分GPS二、激光雷达、深度摄像头感知田间环境位置，经过测距算法提供三维空间点云数据及周围物体反射率，让机器看到周围的世界，能在恶劣或高速运动状态下快速定位与测向，机动灵活改变行驶方向，精准避让障碍物，并自动规划最优路径，实现完全自主导航行驶。同时驱动组件采用直流无刷电机、减速器、橡胶履带的组合方式，动力强通过性好。

本实用新型的技术方案与现有技术相比，巡检监测系统包括视频摄像云台、光合传感器、空气温湿度传感器、PM2.5/PM10传感器以及控制采集器，通过工控机IMU上用于储存巡检监测系统所采集数据的数据存储模块，以及用于对巡检监测系统所采集数据进行数据分析和统计并生成直观数据模型的精准算法模块，巡视田间环境和农作物生长状况，采集环境数据，监测田间环境，能够全面、真实反映被监测环境状况，将采集数据存储于系统内，经过精准算法进行数据分析和统计，以图表、曲线等形式通过屏幕展示，形成直观的数据模型，为农事作业提供决策数据，并制定生产方案。同时将监测信息通过无线网络传输到客户端，实现田间环境远程实时监测。

本实用新型的技术方案与现有技术相比，智能迷雾系统包括安装于自主导航行驶系统上的自吸泵、水箱、多孔喷头、排水口、流量传感器、过滤器、液位传感器，配合巡检检测系统使用，对田间环境和靶标进行精准弥雾喷洒，较少劳动力投入和药液使用量，降低农业生产成本，提高作业效率和生态效益。

该技术实现田间全自主导航的精准巡检、田间环境数据采集与分析、精准喷洒等作业，集环境监测、数据采集存储、统计分析及远程传输控制功能于一体，为农业生产提供精准数据支撑，为农业种植业增产提质，推动我国精准农业和可持续农业发展。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的整体结构控制逻辑图；

图3为本实用新型的多孔喷头整体结构的剖面图；

图4为本实用新型图3中A处的局部放大图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

下面结合附图及具体实施例对本实用新型的应用原理作进一步描述。

实施例1

如图1至图2所示，一种田间自主导航巡检与智能迷雾喷洒装置，包括通过测距算法提供三维空间点云数据及周围物体反射率并自动规划最优路径的自主导航行驶系统，所述自主导航行驶系统包括与工控机IMU13连接的差分GPS一3、差分GPS二12、激光雷达15、深度摄像头17和驱动组件18，工控机IMU13(图中释出位置的内部)、差分GPS一3、差分GPS二12、激光雷达15、深度摄像头17、巡检监测系统、智能迷雾系统均安装于驱动组件18的顶部，差分GPS二12、激光雷达15、深度摄像头17均安装于驱动组件18的前侧，差分GPS一3安装于驱动组件18的后侧，其差分GPS一3和差分GPS二12的根部外侧设置有防屏蔽盖板14，驱动组件18采用车体以及安装在车体上的直流无刷电机、减速器、橡胶履带组合模式，动力强且通过性好；

通过激光雷达15、差分GPS一3和差分GPS二12、深度摄像头17感知田间环境位置，经过测距算法提供三维空间点云数据及周围物体反射率，让机器“看到”周围的世界；

用于巡视田间环境和农作物生长状况的巡检监测系统，所述巡检监测系统包括与工控机IMU13连接且安装于自主导航行驶系统顶部的视频摄像云台11、光合传感器5、空气温湿度传感器8、PM2.5/PM10传感器9以及控制采集器6，控制采集器6支持远程控制开关；

通过视频摄像云台11、光合传感器5、空气温湿度传感器8、PM2.5/PM10传感器9以及控制采集器6，巡视田间环境和农作物生长状况，采集环境数据，监测田间环境，能够全面、真实反映被监测环境状况；

用于对田间环境和靶标进行精准弥雾喷洒的智能迷雾系统，所述智能迷雾系统包括安装于自主导航行驶系统上的自吸泵2(图中释出位置的内部)、水箱1、多孔喷头10、排水口、流量传感器、过滤器、液位传感器，水箱1内部安装有自吸泵2，自吸泵2的进水口安装有过滤器，出水口通过管道连接有流量传感器再经管道连接有安装于自主导航行驶系统侧顶部的多孔喷头10，液位传感器安装于水箱1内部，水箱1上设置有进水口和排水口，自吸泵2、液位传感器、流量传感器均与工控机IMU13连接，配合巡检检测系统使用，对田间环境和靶标进行精准弥雾喷洒，较少劳动力投入和药液使用量，降低农业生产成本，提高作业效率和生态效益。

以及与自主导航行驶系统、巡检监测系统、智能迷雾系统连接的工控机IMU13，工控机IMU13包括用于储存巡检监测系统所采集数据的数据存储模块，用于对巡检监测系统所采集数据进行数据分析和统计并生成直观数据模型的精准算法模块，以及根据数据模型为农事作业提供决策数据并制定生产方案的智能化决策模块，将数据存储模块储存的巡检监测系统所采集数据、数据分析模型生成的直观数据模型以及智能化决策模块制定的生产方案实时发送至客户端的无线传输模块，以及导航行驶模块，导航行驶模块根据差分GPS一3、差分GPS二12、激光雷达15、深度摄像头17感知田间环境位置，经过测距算法提供三维空间点云数据及周围物体反射率，在恶劣或高速运动状态下快速定位与测向，精准避让障碍物，并自动规划最优路径。

该技术通过采用差分GPS一3、差分GPS二12、激光雷达15、深度摄像头17和驱动组件18的自主导航行驶系统，经过工控机IMU上的导航行驶模块，根据差分GPS一3、差分GPS二12、激光雷达15、深度摄像头17感知田间环境位置，经过测距算法提供三维空间点云数据及周围物体反射率，让机器看到周围的世界，能在恶劣或高速运动状态下快速定位与测向，机动灵活改变行驶方向，精准避让障碍物，并自动规划最优路径，实现完全自主导航行驶。同时驱动组件18采用直流无刷电机、减速器、橡胶履带的组合方式，动力强通过性好。

巡检监测系统包括视频摄像云台11、光合传感器5、空气温湿度传感器8、PM2.5/PM10传感器9以及控制采集器6，通过工控机IMU13上用于储存巡检监测系统所采集数据的数据存储模块，以及用于对巡检监测系统所采集数据进行数据分析和统计并生成直观数据模型的精准算法模块，巡视田间环境和农作物生长状况，采集环境数据，监测田间环境，能够全面、真实反映被监测环境状况，将采集数据存储于系统内，经过精准算法进行数据分析和统计，以图表、曲线等形式通过屏幕展示，形成直观的数据模型，为农事作业提供决策数据，并制定生产方案。同时将监测信息通过无线网络传输到客户端，实现田间环境远程实时监测。

智能迷雾系统包括安装于自主导航行驶系统上的自吸泵2、水箱1、多孔喷头10、排水口、流量传感器、过滤器、液位传感器(非接触式液位传感器)，配合巡检检测系统使用，对田间环境和靶标进行精准弥雾喷洒，较少劳动力投入和药液使用量，降低农业生产成本，提高作业效率和生态效益。

该技术实现田间全自主导航的精准巡检、田间环境数据采集与分析、精准喷洒等作业，集环境监测、数据采集存储、统计分析及远程传输控制功能于一体，为农业生产提供精准数据支撑，为农业种植业增产提质，推动我国精准农业和可持续农业发展。

例如：在实际田间作业中，水箱1内部装满药液，将设备投放至田间中，工控机IMU13中的导航行驶模块通过自主导航行驶系统中的差分GPS一3、差分GPS二12、激光雷达15、深度摄像头17感知田间作物，用来在自动矫正并给出最优线路，在经过巡检监测系统中的视频摄像云台11、光合传感器5、空气温湿度传感器8、PM2.5/PM10传感器9以及控制采集器6，巡视田间环境和农作物生长状况，采集环境数据，监测田间环境，能够全面、真实反映被监测环境状况，将采集数据存储于系统内，经过精准算法进行数据分析和统计，以图表、曲线等形式通过屏幕展示，形成直观的数据模型，为农事作业提供决策数据，并制定生产方案，通过视频摄像云台11选取靶标位置，如果遇到需要喷药位置处的作物，控制智能喷雾系统对其作物靶标位置进行精准喷雾处理。

实施例2

在上述实施例的基础上作出如下改进，如图3至图4所示，所述多孔喷头10包括安装在驱动组件18的车体侧顶部的固定座101，固定座101的中部开设有导槽102，导槽102的底部对称设置有两个安装槽103，两个安装槽103内部均安装有电磁体一110、伸缩弹簧104以及磁性限位块105，两个磁性限位块105的限位方向相反，导槽102内部活动设置有旋转件106，旋转件106的一端与管道连通且内部设置有空腔、另一端设置有孔眼，旋转件106上固定安装有与导槽102滑动配合的导向体107(磁性件，例如磁铁或者铁制品)，导向体107相对导槽102底部的一侧设置有对称分布的两个限位结构108，两个限位结构108分别与对应的磁性限位块105适配，导槽102内侧端部安装有吸附或外排斥导向体107的电磁体二109，电磁体一110和电磁体二109均与工控机IMU13电性连接受其控制。

通过工控机IMU13控制两个电磁体二109吸附或者外排斥导向体107至所需角度，电磁体二109的调整力度可以通过其上通电线圈的圈数来控制导向体107调整角度，控制两个电磁体一110吸附或者外排斥磁性限位块108，使得其导向体107上的限位结构108被其限位，进而实现导向体107角度的调整，进而完成针对靶标处的农作物进行单独消毒或者喷药处理。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。

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 (9)

1.一种田间自主导航巡检与智能迷雾喷洒装置，其特征在于，包括通过测距算法提供三维空间点云数据及周围物体反射率并自动规划最优路径的自主导航行驶系统，用于巡视田间环境和农作物生长状况的巡检监测系统，用于对田间环境和靶标进行精准弥雾喷洒的智能迷雾系统，以及与自主导航行驶系统、巡检监测系统、智能迷雾系统连接的工控机IMU。

2.根据权利要求1所述的一种田间自主导航巡检与智能迷雾喷洒装置，其特征在于，所述自主导航行驶系统包括与工控机IMU连接的差分GPS一、差分GPS二、激光雷达、深度摄像头和驱动组件，工控机IMU、差分GPS一、差分GPS二、激光雷达、深度摄像头、巡检监测系统、智能迷雾系统均安装于驱动组件的顶部，差分GPS二、激光雷达、深度摄像头均安装于驱动组件的前侧，差分GPS一安装于驱动组件的后侧。

3.根据权利要求1所述的一种田间自主导航巡检与智能迷雾喷洒装置，其特征在于，所述巡检监测系统包括与工控机IMU连接且安装于自主导航行驶系统顶部的视频摄像云台、光合传感器、空气温湿度传感器、PM2.5/PM10传感器以及控制采集器，控制采集器支持远程控制开关。

4.根据权利要求1所述的一种田间自主导航巡检与智能迷雾喷洒装置，其特征在于，所述智能迷雾系统包括安装于自主导航行驶系统上的自吸泵、水箱、多孔喷头、排水口、流量传感器、过滤器、液位传感器，水箱内部安装有自吸泵，自吸泵的进水口安装有过滤器，出水口通过管道连接有流量传感器再经管道连接有安装于自主导航行驶系统侧顶部的多孔喷头，液位传感器安装于水箱内部，水箱上设置有进水口和排水口，自吸泵、液位传感器、流量传感器均与工控机IMU连接。

5.根据权利要求1所述的一种田间自主导航巡检与智能迷雾喷洒装置，其特征在于，所述工控机IMU包括用于储存巡检监测系统所采集数据的数据存储模块，以及用于对巡检监测系统所采集数据进行数据分析和统计并生成直观数据模型的精准算法模块。

6.根据权利要求5所述的一种田间自主导航巡检与智能迷雾喷洒装置，其特征在于，所述工控机IMU还包括根据数据模型为农事作业提供决策数据并制定生产方案的智能化决策模块。

7.根据权利要求6所述的一种田间自主导航巡检与智能迷雾喷洒装置，其特征在于，所述工控机IMU还包括无线传输模块，将数据存储模块储存的巡检监测系统所采集数据、数据分析模型生成的直观数据模型以及智能化决策模块制定的生产方案实时发送至客户端。

8.根据权利要求5所述的一种田间自主导航巡检与智能迷雾喷洒装置，其特征在于，所述工控机IMU还包括导航行驶模块，导航行驶模块根据差分GPS一、差分GPS二、激光雷达、深度摄像头感知田间环境位置，经过测距算法提供三维空间点云数据及周围物体反射率，在恶劣或高速运动状态下快速定位与测向，精准避让障碍物，并自动规划最优路径。

9.根据权利要求4所述的一种田间自主导航巡检与智能迷雾喷洒装置，其特征在于，所述多孔喷头包括固定座，固定座的中部开设有导槽，导槽的底部对称设置有两个安装槽，两个安装槽内部均安装有电磁体一、伸缩弹簧以及磁性限位块，两个磁性限位块的限位方向相反，导槽内部活动设置有旋转件，旋转件的一端与管道连通且内部设置有空腔、另一端设置有孔眼，旋转件上固定安装有与导槽滑动配合的导向体，导向体相对导槽底部的一侧设置有对称分布的两个限位结构，两个限位结构分别与对应的磁性限位块适配，导槽内侧端部安装有吸附或外排斥导向体的电磁体二，电磁体一和电磁体二均与工控机IMU电性连接。

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