[發明專利]一種基于大數據物聯網的農業種植植保作業智慧管理系統

在審

• 申請號: 202010535045.4
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN111665864A
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 張玉紅;王亞運
• 申請（專利權）人: 張玉紅
• 主分類號: G05D1/10
• 分類號: G05D1/10;G05D1/04;G01D21/02;G01S19/42;G01R31/52;G01R31/54;A01M7/00;B60L53/14;B64D1/18
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1.一種基于大數據物聯網的農業種植植保作業智慧管理系統，其特征在于：包括無人機、作業區域劃分模塊、植保路線設定模塊、人工輸入模塊、風速風向檢測模塊、噴灑角度調節模塊、噴壓調控模塊、植保高度調控模塊、電量藥量檢測模塊、降落位置獲取模塊、?？拷德淦脚_、自動充電模塊、控制服務器、存儲數據庫和藥量補給模塊；

所述控制服務器分別與電量藥量檢測模塊、降落位置獲取模塊、風速風向檢測模塊、噴灑角度調節模塊、噴壓調控模塊、植保高度調控模塊、存儲數據庫和無人機連接，?？拷德淦脚_分別與自動充電模塊和藥量補給模塊連接，安全防護模塊與自動充電模塊連接；存儲數據庫分別與作業區域劃分模塊、植保路線設定模塊和人工輸入模塊連接；

所述作業區域劃分模塊用于將待植保作業的對象農作物種植區域進行劃分，將農作物種植區域按照橫平豎直矩形分隔規則劃分成面積相同的若干子區域，對若干子區域按照從左到右再從上到下的順序依次進行編號，若干種植子區域的編號分別為1,2,...,n，并將若干子區域的編號發送至存儲數據庫；

所述植保路線設定模塊用于對劃分后的各種植子區域進行植保作業時無人機航行路線的設定，無人機航行路線共設定有四種，第一種航行路線為從左往右再從上往下的S型路線，并編號為S1航線；第二種航行路線為從上到下在從左到右的S型路線，并編號為S2航線；第三種航行路線為逆時針從外到內的“回”字型路線，并編號為S3航行；第四種航行路線為順時針從內到外的“回”字型路線，并編號為S4航行，并將四種無人機航行路線的編號發送至存儲數據庫；

所述風速風向檢測模塊包括風速傳感器和風向傳感器，用于當天農業種植植保作業時實時風速、風向數據的檢測，風速傳感器用于實時檢測植保時的風速值，記為v，風向傳感器用于實時檢測植保時的風向角度，記為θ，并將植保當天的風速風向數據發送到控制服務器；

所述控制服務器用于接收風速風向檢測模塊發送的風速風向數據，對接收的風速值，提取存儲數據庫中各風力等級對應的風速值，篩選該風速值對應的風力等級，并提取存儲數據庫中各風力等級對應的噴灑壓力等級，篩選該風力等級對應的噴灑壓力等級，并發送對應的壓力等級控制指令至噴壓調控模塊；將接收的風向角度與預設的標準風向角度進行對比，若大于預設的標準風向角度值，則發送反向補償控制指令至噴灑角度調節模塊；

所述噴灑角度調節模塊用于接收控制服務器發送的反向補償控制指令，噴灑角度調節模塊根據反向補償角度θ′調節噴灑角度，反向補償角度θ′的計算公式為θ′＝θ-θ₀，其中θ為實時風向角度，θ₀為標準風向角度；

所述噴壓調控模塊用于接收控制服務器發送的噴灑壓力等級控制指令，噴壓調控模塊根據噴灑壓力等級調節無人機的噴灑壓力和流量；

所述控制服務器用于接收風速傳感器發送的風速值并將接收的風速值與預設的標準風速值進行對比，統計無人機降落高度差值，并發送至植保高度調控模塊；

所述植保高度調控模塊用于接收控制服務器發送的無人機降落高度差值，植保高度調控模塊根據降落高度差值來調控無人機進行植保作業時的高度；

所述人工輸入模塊用于根據各種植子區域的地形特征，確定其地貌類型，地貌類型包括平坦型地貌，斜坡型地貌，波浪型地貌和凹面型地貌，并依次編號為d1，d2，d3，d4，人工輸入各種植子區域的地貌類型的編號發送至存儲數據庫；

所述存儲數據庫用于接收作業區域劃分模塊發送的各種植子區域的編號，接收人工輸入模塊發送的各種植子區域的地貌類型編號并存儲，接收植保路線設定模塊發送的無人機各植保航線編號并存儲，同時存儲預設的種植子區域的地形類型與無人機植保航線的對應關系和標準風速值和標準風向角度，并存儲各風力等級對應的風速值，各風力等級分別為v1、v2、v3、v4，各風力等級對應的風速值分別為0-5km/h、6-11km/h、12-19km/h、20-28km/h；同時存儲各風力等級對應的噴壓等級，各噴灑壓力等級分別為低級、中級、高級、特級,與標準風速等級相互對應，各噴灑壓力等級對應的風力等級分別為低級噴灑壓力對應標準風速等級v1，中級噴灑壓力對應標準風速等級v2，高級噴灑壓力對應標準風速等級v3，特級噴灑壓力對應標準風速等級v4；

所述無人機提取存儲數據庫中各種植子區域的地形類型和種植子區域的地形類型與無人機航線的對應關系，根據各種植子區域的地形類型調取存儲數據庫中無人機植保航行路線編號，進行植保作業；

所述電量藥量檢測模塊用于檢測無人機植保時電量藥量的剩余量，電量檢測模塊用于檢測無人機進行植保作業時的無人機電源剩余量，并發送至控制服務器；藥量檢測模塊用于檢測無人機在植保作業時無人機攜帶的藥水剩余量，并發送至控制服務器；

所述控制服務器用于接收電量藥量檢測模塊發送的電量藥量剩余量，并根據無人機的返航路線設定無人機的返航所需要的安全電量，記為Q1，將接收的無人機的剩余電量，記為Q，與無人機的返航所需要的安全電量Q1進行對比，當無人機的剩余電量Q大于設定的安全電量Q1時，控制服務器不發出返航降落指令；當無人機的電量Q達到設定的安全電Q1時，控制服務器發出返航降落指令至無人機；同時當無人機攜帶的藥水剩余量L等于零時，控制服務器發出返航降落指令至無人機；

所述降落位置獲取模塊，包括GPS定位儀，用于無人機在返航時獲取無人機的位置信息，將獲取的位置信息發送給控制服務器；

所述控制服務器用于接收降落位置獲取模塊發送無人機返航時的位置信息，根據無人機的位置與?？拷德淦脚_的位置對比，規劃無人機的返航路線，并發送降落指令和返航路線至無人機；

所述?？拷德淦脚_是用于當無人機進行植保作業時提供起升和降落的平臺，無人機接收到控制服務器發送的返航降落指令和返航路線，執行返航降落的指令，按照返航路線執行返航降落指令并在?？拷德淦脚_上降落；

所述自動充電模塊用于對?？吭谕？拷德淦脚_上的無人機進行自動充電，自動充電模塊設置有電流傳感器，當電流傳感器檢測電流不再發生變化時，自動充電模塊自動斷開連接，停止供電；

所述藥量補給模塊用于對?？吭谕？拷德淦脚_上的無人機進行藥量補給，設定無人機攜帶滿箱藥水的重力為g，當?？拷德淦脚_上的重力感應器檢測到無人機重力達到g時，藥量補給模塊停止對無人機的藥量補給。