一种农用无人机机载变量施药系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及农业施药技术领域，尤其设及一种农用无人机机载变量施药系统及方 法。
【背景技术】
[0002] 中国是一个农业大国，农药生产技术已处于国际先进水平，但农药使用技术严重 落后的现状与其高速发展的农药水平极不相称。农药的不合理使用造成了一系列的负面影 响，已经成为我国农业经济发展的制约因素。目前，无人机等农业装备发展非常迅速，通过 硬件方面创新对变量喷药进行研究，但目前的机载施药系统没有进行田间定位及处方图信 息执行的功能，由于农业装备的控制系统缺少足够的病虫草害信息支持，运使得在实际的 应用过程中并未达到真正的精准用药，防治效果不明显甚至不如传统施药方法；此外，其他 植保工作者对病虫草害诊断、预测和分布状况进行大量的研究，运些研究成果虽然在实际 的施药过程起到了重要的指导作用，并大大提高了用药效率，但由于它们的设计应用都只 局限于给操作者提供信息，并未参与实际的施药控制，所W也无法达到最佳的防治效果。而 且，目前对于运两部分相结合的即时自动化喷药系统的研究更是少之又少。
【发明内容】
[0003] (一）要解决的技术问题
[0004] 本发明要解决的技术问题是提供了一种农用无人机机载变量施药系统及方法，使 得能够实现智能决策、自动定位、精准施药的功能。 阳00引（二）技术方案
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种农用无人机机载变量施药系统，其包 括：
[0007] 无人机，所述无人机上安装有处方图航空施药系统，所述处方图航空施药系统用 于对所述无人机进行施药处方的决策，且通过上位机将决策信号发送给下位机，所述下位 机用于对所述无人机的施药机构进行在线动态调节；
[0008] 监测中屯、，所述监测中屯、用于对所述无人机的作业速度及漂移情况进行监控；
[0009] GI^定位机构，所述GI^定位机构与所述上位机通讯连接，用于定位所述无人机的 地理位置；
[0010] 气象站，所述气象站用于为所述无人机作业提供气象信息，并通过多路第一风速 风向仪发送给所述上位机。
[0011] 其中，所述施药机构包括依次相连的药箱、直流累、高频电磁阀及离屯、雾化盘喷 头；所述离屯、雾化盘喷头设置在所述无人机顶部的喷杆上，用于响应所述决策信号W调节 其转速和雾滴粒径。
[0012] 其中，所述喷杆上设置有第二风速风向仪，所述第二风速风向仪与所述上位机通 讯连接，用于检测所述离屯、雾化盘喷头周围的风场情况。
[0013] 其中，多路所述第一风速风向仪分别对应设置在地面不同的作业区域。
[0014] 其中，所述第一风速风向仪与所述上位机之间采用无线通讯连接。
[0015] 其中，还包括遥控装置，所述遥控装置与所述无人机之间采用无线通讯连接，用于 对所述无人机的喷药作业姿态进行控制。
[0016] 其中，所述上位机外接有移动存储设备，所述移动存储设备用于携带施药处方图 信息，W供所述处方图航空施药系统进行施药处方的决策。 阳017] 其中，所述移动存储设备为U盘。
[0018] 本发明还提供一种采用所述的农用无人机机载变量施药系统的方法，其包括如下 步骤：
[0019] S1、通过上位机读取施药处方图信息，并在无人机升空后获取GI^信号W确定当 前坐标位置的施药量；
[0020] S2、根据第一风速风向仪、第二风速风向仪获得的气象信息，处方图航空施药系统 完成对无人机施药处方的决策，且通过上位机将决策信号发送给下位机；
[0021] S3、通过下位机在线调节无人机的施药机构，使离屯、雾化盘喷头响应决策信号W 调节其自身转速与所雾化的雾滴粒径，最终使雾滴落入地面上的预设区域。
[0022] 其中，该方法还包括步骤S4 :通过监测中屯、对无人机的作业速度及漂移情况进行 监控，W对施药处方图信息进行在线修正。 阳02引 （S)有益效果
[0024] 本发明的上述技术方案具有W下有益效果：本发明提供了一种农用无人机机载变 量施药系统及方法，通过处方图航空施药系统实现对变量施药的智能决策，可针对田间不 同位置进行差异施药，针对不同时间点风速进行差异化施药，解决由于风速大小不一造成 无人机施药漂移严重，从而减少农药漂移及提高有效利用率，利于推广与应用。
【附图说明】 阳0巧]图1为本发明实施例农用无人机机载变量施药系统的结构示意图；
[00%]图2为本发明实施例农用无人机机载变量施药系统的工作状态图；
[0027] 图3为本发明实施例农用无人机机载变量施药系统的原理方框图； 阳02引图4为本发明实施例离屯、雾化盘喷头的控制流程图。 W29] 其中，1 :药箱；2 :直流累；3 :下位机；4 :上位机；5 :处方图航空施药系统；6:GPS定位机构；7 :第一风速风向仪；8 :高频电磁阀；9 :离屯、雾化盘喷头；10 :第二风速风向仪； 11 :无人机；12 :风向。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。W下实施例用于 说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
[0031] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，"多个"的含义是两个或两个W 上；术语"上"、"下"、"左"、"右"、"内"、"外"、"前端"、"后端"、"头部"、"尾部"等指示的方位 或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而 不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、W特定的方位构造和操作，因此 不能理解为对本发明的限制。此外，术语"第一"、"第二"、"第="等仅用于描述目的，而不 能理解为指示或暗示相对重要性。
[0032] 在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、 "相连"、"连接"应做广义理解，例如，可W是固定连接，也可W是可拆卸连接，或一体地连 接；可W是机械连接，也可W是电连接；可W是直接相连，也可W通过中间媒介间接相连。 对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0033] 如图1-4所示，本实施例提供的农用无人机机载变量施药系统，其包括无人机11， 在无人机11上安装有处方图航空施药系统5,处方图航空施药系统5用于对无人机11进 行施药处方的决策，且通过上位机4将决策信号发送给下位机3,下位机3用于对无人机11 的施药机构进行在线动态调节；该系统还包括监测中屯、，监测中屯、用于对无人机11的作业 速度及漂移情况进行监控；该系统还包括GI^定位机构6,GI^定位机构6与上位机4通讯 连接，用于定位无人机11的地理位置；该系统还包括气象站，气象站用于为无人机11作业 提供气象信息，并通过多路第一风速风向仪7发送给上位机4。
[0034] 具体而言，如图3所示，在无人机11上安装处方图航空施药系统5,可实现系统管 理、农户管理、飞行参数、农田数据、施药模型、指示支持、作业查询、决策支持、数据通讯、状 态监控、程序下载等十一种功能。根据不同权限进行划分，处方图航空施药系统5作为无人 机11变量施药的控制核屯、，安装在无人机11上，实现无人监控条件下自主施药处方的决 策。
[0035] 监控中屯、对无人机11作业速度W及漂移情况进行监测，可通过模拟风速信号发 出指令，测试无人机11对大风气象条件下的喷雾控制参数响应。同时对漏喷、漂移重叠区 的数据进行分析和评估，实现处方图的在线修正。
[0036] 同时，农户可查询录像获得对应自己地块的作业质量，根据权限不同，农户可查询 自己的地块数据，获得自己地块的喷洒质量。
[0037] 气象站为无人机11作业提供的气象信息可通过多路风速风向仪发送给上位机4， 成为上位机4的决策依据。上位机4决策信号发送给下位机3,实现在线动态调节。对应 的，多路第一风速风向仪7分别对应设置在地面不同的作业区域。优选的，第一风速风向仪 7与上位机4之间采用无线通讯连接。
[0038] 此外，该施药机构包括依次相连的药箱1、直流累2、高频电磁阀8及离屯、雾化盘喷 头9 ;离屯、雾化盘喷头9设置在无人机11顶部的喷杆上，用于响应决策信号W调节其转速 和雾滴粒径。离屯、雾化盘喷头9可响应上位机4的信号，并实现其转速和雾滴大小的调节， 从而有效地消除风速对雾滴漂移的影响。
[0039] 此外，喷杆上还设置有第二风速风向仪10 (微型风速风向仪），第二风速风向仪10 与上位机4通讯连接，用于检测离屯、雾化盘喷头9周围的风场情况。换言之，微型风速风向