[發明專利]一種適用于山地丘陵的無人機煙劑噴施系統及噴施方法

有效

• 申請號: 201711367320.0
• 申請日: 2017-12-18
• 公開（公告）號: CN108552149B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 蘭玉彬;蒙艷華;姚偉祥;王國賓;王娟;李繼宇;金濟;黃華盛
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: A01M9/00
• 分類號: A01M9/00;B64D1/18
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 羅偉富

1.一種適用于山地丘陵的無人機煙劑噴施系統，其特征在于，包括遙感模塊、環境監測模塊、噴施模塊以及數控模塊，其中，

所述遙感模塊設置于無人機上，該遙感模塊包括圖像采集裝置和圖像傳輸系統，其中，所述圖像采集裝置用于對施藥區域進行遙感信息采集，該圖像采集裝置通過快速安裝支架安裝在無人機上，該圖像采集裝置具有以綠色和近紅外通道為特征的獨立波長，所述獨立波長包括三個獨立波長為532 nm，1064 nm和1550 nm的有源光束，每個有源光束均有一個300 kHz的有效采樣率，所述獨立波長總計900 kHz的組合采樣率；所述圖像傳輸系統用于將遙感信息通過無線通訊的方式回傳至數控模塊，該所述圖像采集裝置采集的遙感信息包括地形地勢、果樹長勢、樹高、株距、行距的圖像信息；所述數控模塊根據所述遙感信息對施藥區域及各施藥對象生成3D精準立體圖像；

所述環境監測模塊包括設置在地面的區域監測氣象站和設置在無人機上的無人機氣流擾動監測裝置，其中，所述區域監測氣象站用于實時監測施藥區域整體氣象條件，所述無人機氣流擾動監測裝置用于檢測作業過程中無人機周圍氣流擾動情況，將無人機翼尖渦流、旋翼下旋氣流和機身周邊空氣擾動納入到對煙霧的影響因素；所述區域監測氣象站監測到的施藥區域的整體氣象條件信息以及無人機氣流擾動監測裝置監測到的無人機周圍氣流擾動情況信息通過無線通訊的方式回傳至數控模塊；

所述噴施模塊設置在無人機上，且該噴施模塊包括用于盛放煙劑農藥的藥劑箱、煙霧發生器、煙劑變量霧化噴頭以及將藥劑箱中的煙劑農藥依次輸送至煙霧發生器和煙劑變量霧化噴頭的輸送機構；

所述數控模塊設置于地面上，用于接收遙感信息、施藥區域整體氣象條件信息以及無人機周圍氣流擾動情況信息，并根據接收到的信息生成施煙作業處方圖，規劃出施藥飛行作業路徑，確定出各施藥區域內果樹的煙劑農藥的精準噴施用量以及對煙霧飄移情況做出模擬評估；并遠程控制噴施模塊工作；該數控模塊還用于在實際飛行作業中實時接收無人機回傳的位置坐標數據信息、飛行參數數據信息及無人機周圍氣流擾動數據信息。

2.根據權利要求1所述的適用于山地丘陵的無人機煙劑噴施系統，其特征在于，所述輸送機構包括設置在藥劑箱內的微型增壓泵，所述藥劑箱、煙霧發生器以及煙劑變量霧化噴頭之間通過噴藥管連接。

3.根據權利要求2所述的適用于山地丘陵的無人機煙劑噴施系統，其特征在于，所述煙劑變量霧化噴頭處設置有流量控制器。

4.根據權利要求3所述的適用于山地丘陵的無人機煙劑噴施系統，其特征在于，所述煙劑變量霧化噴頭數量為多個且通過快速安裝支架安裝在無人機的機身四周。

5.根據權利要求4所述的適用于山地丘陵的無人機煙劑噴施系統，其特征在于，所述煙劑變量霧化噴頭內部設置有變量擺動阻煙隔門，該變量擺動阻煙隔門與所述流量控制器連接。

6.一種應用權利要求1-5中任一項所述的無人機煙劑噴施系統的噴施方法，其特征在于，包括以下步驟：

a、施煙作業前，將遙感模塊安裝到無人機上，無人機起飛對待施藥區域進行遙感圖像采集，獲取施藥區域的遙感信息，并將遙感信息回傳至數控模塊；

b、環境監測模塊將采集到的施藥區域環境氣象信息回傳至數控模塊；

c、數控模塊對遙感模塊傳回的遙感信息和環境監測模塊傳回的環境氣象信息進行分析處理，生成施煙作業處方圖，規劃出飛行作業路徑及各施藥區域點位的煙劑農藥噴施量；

d、將遙感模塊從無人機上取下，把噴施模塊安裝到無人機上，調試噴施模塊，保證其可以正常工作；

e、無人機起飛，噴施模塊開始按照數控模塊預先規劃好的路徑進行煙劑農藥噴施作業；

f、作業過程中，環境監測模塊實時監測無人機周圍氣流擾動情況，回傳至數控模塊；

g、數控模塊實時接收飛行作業過程中回傳的各數據信息，通過實時比對無人機在果園中的飛行位置與姿態，結合施煙作業處方圖及無人機周圍氣流擾動數據信息，再次對數據信息進行綜合處理分析，進一步向噴施模塊發送精準的控制指令，以進行精準的煙劑農藥噴施作業；

h、噴施工作結束，無人機返回降落，開始準備下一架次飛行作業。

7.根據權利要求6所述的噴施方法，其特征在于，在步驟f中，無人機同時實時將坐標信息、飛行高度、飛行速度回傳至數控模塊。